CN102485554A - 利用浮动机构的束角自动调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括电动螺母拧紧器、视觉机、机械手和浮动机构的束角自动调整装置和方法。更特别地，电动螺母拧紧器通过调整转向横拉杆组件的调整螺栓来调整束角。视觉机对电动螺母拧紧器进行拍摄以检验电动螺母拧紧器的位置信息。机械手使电动螺母拧紧器与转向横拉杆组件的调整螺栓相啮合并旋转电动螺母拧紧器。在车辆因各种处理而振动时，浮动机构吸收电动螺母拧紧器与机械手之间的冲击。

Description

利用浮动机构的束角自动调整装置

技术领域

本公开涉及一种利用浮动机构的束角自动调整装置。本发明更特别涉及一种利用用于吸收电动螺母拧紧器与机械手之间冲击的浮动机构的束角自动调整装置。

背景技术

在车辆检查线上通常会进行车轮校准处理，工人通过利用扳钳和转矩扳手对车轮束角、前轮外倾角和后倾角进行调整来校准轮胎。

如图1所示，在车轮校准处理的束角调整方法中，转动转向横拉杆组件1的防松螺母2使其松开，随后转动调整螺栓3以调整车轮的束角。在完成束角调整之后，将防松螺母2拧紧，从而保持束角被调整后的状态。未说明的附图标记5表示转向横拉杆球接头。

如图2所示，在车轮校准处理中，轮胎由发电机4强制旋转。在这种情况下，因为车辆由定中心装置固定，因此车辆在车体宽度L方向上不会振动，但是在车体长度T和车体高度H的方向上会振动。

在此，当手动进行束角调整时，工作人员可以用肉眼检验转向横拉杆的位置，并可随着车辆的振动来移动扳钳和转矩扳手从而灵活地处理车辆的振动。然而，在利用视觉机、机械手和电动螺母拧紧器进行束角自动调整时，在通过视觉机检验转向横拉杆组件的防松螺母和调整螺栓的位置时存在一定限制，如图3所示，机械手试图将电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a与转向横拉杆组件1的中心轴啮合，但难以将电动螺母拧紧器10与防松螺母2和调整螺栓3啮合。这是因为电动螺母拧紧器10的中心轴和转向横拉杆组件1的中心轴因车辆在H和T方向上的振动而彼此不对齐。

并且，即使在电动螺母拧紧器10与防松螺母2和调整螺栓3相啮合的情况下，车辆的振动也会被传递到电动螺母拧紧器10和机械手，因此会给电动螺母拧紧器10的齿轮和电机带来冲击，使机械手被驱动。因此，可能使电动螺母拧紧器10和机械手发生故障，从而降低束角自动调整装置的寿命。

此外，本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术信息。

发明内容

本发明的一个方面提供一种束角自动调整装置，其包括：被配置成通过调整转向横拉杆组件的调整螺栓来调整束角的电动螺母拧紧器。本发明还包括用于对电动螺母拧紧器进行拍摄的视觉机系统。本发明利用视觉机系统来检验电动螺母拧紧器的位置信息。另外，机械手使电动螺母拧紧器与转向横拉杆组件的调整螺栓相啮合，并旋转电动螺母拧紧器。本发明还利用浮动机构来吸收电动螺母拧紧器与机械手之间的冲击。

在本发明的优选实施方式中，浮动机构还可以包括：主体架，电动螺母拧紧器安装在该主体架上；垂直浮动单元，通过直线运动导轨(LM导轨)移动电动螺母拧紧器；和旋转浮动单元，利用轴承使电动螺母拧紧器绕轴旋转；利用垂直浮动单元和旋转浮动单元的组合可以灵活地处理车辆的振动。

在另一个优选实施方式中，垂直浮动单元可以包括：连接到主体架后表面的垂直滑块；和旋转架，LM导轨安装在其上以使该旋转架可沿着LM导轨垂直移动。

在另一个优选实施方式中，垂直浮动单元可包括位于垂直滑块的上部和下部的多个垂直控制活塞以控制垂直滑块的垂直移动。

在还有的一个优选实施方式中，旋转浮动单元可以连接于电动螺母拧紧器的中部，并且可以包括：轴，旋转电动螺母拧紧器；和固定块，使轴通过轴承可旋转地安装在该固定块的中部。该固定块还可以使视觉机和机械手分别连接于其上表面和后表面。

在还有的一个优选实施方式中，旋转浮动单元可以包括：旋转块，其以与电动螺母拧紧器相同的角度旋转；和旋转控制活塞，通过与旋转块相接触并干涉，来控制电动螺母拧紧器的旋转。

应当理解，在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它替代燃料车(例如从除石油之外的能源中获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车是指具有两种或者多种动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

附图说明

现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施方式来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：

图1是示出常规束角调整的示意图；

图2是示出在车轮校准处理中车辆振动的示意图；

图3是示出用于说明在常规束角调整中存在缺陷的操作状态的视图；

图4是示出根据本发明所述实施方式使用束角自动调整装置的一个示例性束角调整操作的立体图；

图5是示出利用浮动机构的图4所示示例性束角自动调整装置的立体图；

图6是示出图5的示例性浮动机构的立体图；

图7是示出图6的示例性垂直浮动单元和示例性旋转浮动单元的立体图；

图8是图7所示垂直浮动单元的分解图；

图9是图7所示旋转浮动单元的分解图；

图10是沿着图7所示的示例性旋转浮动单元的B-B线的横截面图；和

图11是示出使用图5的示例性浮动机构对示例性电动螺母拧紧器的示例性操作状态的视图。

附图中各元件的附图标记，后面将进一步讨论：

1：转向横拉杆组件     3：调整螺栓

10：电动螺母拧紧器        10a：束角调整单元

11：机械手                12：视觉机

13：视觉机壳体            14：摄像机

20：浮动机构              21：主体架

22：螺母拧紧器连接部      23：连接部件

24：螺母拧紧器支撑部件    25：浮动部件

26：垂直浮动部件          27：旋转浮动部件

28：垂直滑块              29：LM轴承

30：LM导轨                31：旋转架

32：垂直控制活塞          33：固定孔

34：旋转凸缘连接凹部      35：轴

36：旋转凸缘              37：旋转块

38：固定块                39：旋转控制活塞

40：轴承                  41：轴承垫片

42：锁紧螺母              43：轴固定部件

44：视觉连接部            45：机械手安装部件

应当理解，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。

在附图的全部几张图中，附图标记表示本发明中相同或等同的部件。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的多个实施方式，在附图和下文的描述中将示出这些实施方式的具体实施例。尽管将结合示例性实施方式对本发明进行描述，然而应该理解这些描述并不试图将本发明限制在这些示例性实施方式上。相反，本发明不仅涵盖典型实施方式，还涵盖包括在由权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种变型、改进、等价及其它实施方式。

本发明涉及一种用于吸收束角自动调整装置中冲击的装置和方法。特别地，在本发明中，通过对与转向横拉杆组件相关的螺栓进行调整来调整束角。在螺母拧紧器靠近螺栓时，视觉机对螺母拧紧器进行拍摄以检验螺母拧紧器的位置信息，并与计算机进行通信以基于视觉机拍摄的照片来确定螺母拧紧器是否处于正确位置。然后，响应于确定出螺母拧紧器处于正确位置，机械手将螺母拧紧器与转向横拉杆组件的螺栓相啮合并旋转螺母拧紧器。因各种处理产生的振动由浮动机构吸收，以使冲击不会被传递到螺母拧紧器和机械手。

下面将参照附图详细说明本发明的优选实施方式。

本公开内容涉及一种束角自动调整装置，其利用位于电动螺母拧紧器10和机械手11之间的浮动机构20以吸收二者之间的冲击。

浮动机构20可以包括：其上安装电动螺母拧紧器10的螺母拧紧器连接部22，其上可安装视觉机12的视觉连接部44，其上可安装机械手11的机械手安装部件45，和用于吸收车辆振动所带来冲击的浮动部件25。

浮动机构20可以带有具有矩形形状的板结构的主体架21，以将电动螺母拧紧器10连接到浮动部件25。

电动螺母拧紧器10可以垂直地连接到主体架21的前侧。

在本发明的示例性实施方式中，螺母拧紧器连接部22可以形成为U形板。螺母拧紧器连接部22的后表面可以通过连接装置连接到主体架21的上部的前表面上，且螺母拧紧器连接部22的两个侧面可以通过连接部件23被连接到主体架21的每个侧表面的中部。

在这种情况下，连接部件23可以包括连接于螺母拧紧器连接部22的一个侧表面的垂直连接部件，和从垂直连接部件朝向主体架21倾斜延伸且连接到主体架21的两个侧表面中部的倾斜部件。

主体架21的下端可以包括螺母拧紧器支撑部件24，可以通过利用螺母拧紧器支撑部件24围绕电动螺母拧紧器10对其进行支撑。同样地，浮动部件25可以通过诸如螺钉等连接部件连接到主体架21下端的后表面上。

更具体地，浮动部件25被配置成用来吸收车辆的振动以防止振动被传递给电动螺母拧紧器10、视觉机12和机械手11，其可以包括：连接到主体架21后表面并且在垂直方向上(H方向)浮动的垂直浮动部件26，和连接于垂直浮动部件26并且在圆周方向(T方向)上旋转以灵活处理车辆在T和H方向上振动的旋转浮动部件27。

垂直浮动部件26还可以包括连接于主体21后表面和旋转架31的垂直滑块28，LM导轨30垂直安装其前表面上；和被配置成用来控制垂直滑块28的垂直运动的垂直控制活塞32。

另外，从本发明所示的实施方式可以看出，垂直滑块28可以具有包括从其上端和下端伸出的凸缘部件的十字形板结构。凸缘部件可以接触垂直控制活塞32，从而控制垂直滑块28的垂直运动。

同样地，导轨连接部可以从十字形板的两侧表面伸出，而直线运动轴承(LM轴承)29连接于导轨连接部以允许垂直滑块28通过LM轴承29连接到LM导轨30，并在旋转架31上垂直滑动。

旋转架31可以具有矩形板结构，并且可以使LM导轨30垂直固定在板的前表面上。特别地，安装在垂直滑块28后表面上的LM轴承29可以沿着LM导轨30垂直移动，从而使通过LM导轨30连接于垂直混块28的主体架21和电动螺母拧紧器10垂直浮动。

在本发明的某些实施方式中，活塞固定部件可以伸出地形成在旋转架31的上端和下端。多个固定孔33可以并排形成在每个活塞固定部件中，并且在固定孔33中可以插入多个垂直控制活塞32。

可以在活塞一端形成半球形的减震突起。当将活塞固定插入固定孔33中时，上活塞和下活塞的减震突起可以彼此面对。

通过这样做，活塞可以通过利用在垂直滑块28的凸缘部件上升和下降时每个活塞的减震突起与之接触使垂直滑块28停止来控制垂直滑块28的垂直运动。

在旋转架31的中部可以具有圆形的轴通孔，在轴通孔周围具有圆形的旋转凸缘连接凹部34。旋转凸缘36可以插入旋转凸缘连接凹部34中并且通过连接部件连接以使旋转架31可以围绕轴35旋转。

旋转浮动部件27可连接于旋转架31，且可以包括用于使电动螺母拧紧器10旋转的轴35、轴35安装在其中并由轴承40可旋转支撑的固定块38、用于控制旋转轴31旋转的旋转块37，和旋转控制活塞39。

轴35可以包括：插入旋转凸缘连接凹部34中的旋转凸缘36；轴体，具有较小直径且从旋转凸缘36的后表面沿轴向形成；轴承安装部件，从轴体沿轴向延伸并且安装有轴承40；和锁紧螺母安装部件，具有从轴承安装部件沿轴向延伸的较小直径并且安装有锁紧螺母42。

通过这样做，旋转凸缘36、轴体、轴承安装部，和锁紧螺母安装部件可以整体地形成在相同的轴线上。

固定块38可以包括具有矩形形状的块体和从块体上、下端的两侧平行伸出的活塞固定部件。

固定块38可以具有用于容纳轴35的轴固定孔，其中可以包括轴承垫片41和轴承40。轴35可以由轴承40可旋转地支撑。

在本发明的一个实施方式中，轴承40可以由轴承垫片41沿着轴向以特定间隔固定在固定块38的轴固定孔中。因此，轴35的轴承安装部件可以插入轴承40和轴承垫片41中以使轴35可以由轴承40可旋转地支撑。

在本发明的一些实施方式中，固定块38可以具有在其一侧凹进的轴固定凹部，锁紧螺母42和轴固定部件43可以插入其中并固定。轴固定凹部还可以与轴固定孔同心，并具有大于轴固定孔的直径。锁紧螺母42和轴固定部件43可以同心地插入到轴固定凹部中并固定以防止轴承40与轴35脱离。

另外，固定块38可以具有位于活塞固定部件一侧的活塞固定孔，旋转控制活塞39可以插入并固定在活塞固定孔中。可以通过使用旋转控制活塞39来接触旋转块37并使其停止来控制旋转架31的旋转。

在这种情况下，旋转块37可被固定在旋转架31的后表面的上侧和下侧上，且可被布置在固定块38的旋转控制活塞39之间以绕着轴35旋转。旋转块37可以在旋转控制活塞39之间接触并干涉，从而可以控制旋转架31和电动螺母拧紧器10的旋转。

视觉机12可以包括视觉机壳体13和装配在视觉机壳体13内部倾斜表面上的摄像机。摄像机14可以拍摄电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a，将照片发送到视觉控制PC，其可以通过图案匹配找到电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a的位置信息。

固定块38可以包括位于块体顶部的视觉连接部44。视觉机12可由视觉连接部44固定在固定块38的上部，在某些实施方式中视觉连接部44可以具有L形板结构。

板上方的水平部件可以连接于视觉机12的视觉机壳体13的下表面，而板的侧表面的垂直部件可以插入到固定块38的活塞固定部件之间以被连接到机械手安装部件45的上端。

固定块38可以包括机械手安装部件45以将机械手11的端部固定在其后表面上。机械手安装部件45中可以具有沿圆周方向以特定间隔形成的连接孔。

下面将说明如上配置的根据本发明一个实施方式所述的浮动机构20的操作状态和束角调整方法。

首先，视觉机12和电动螺母拧紧器10可以连接到浮动机构20，而浮动机构20可以安装在机械手11的端部。

在本发明的本实施方式中，视觉机12可以固定在浮动机构20的固定块38上方的视觉连接部44上。形成于电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a下部的螺母拧紧器安装部件，可被连接到安装在浮动机构20的主体架21上的螺母拧紧器连接部22上。而电动螺母拧紧器10的主体的下部可以插入螺母拧紧器支撑部件24中并由其支撑。

另外，浮动机构20可以通过连接到固定块38后表面的机械手安装部件45，连接到机械手11的一端。

为了跟踪系统中多个部件的位置，可以利用例如处理PC等计算机，这些计算机可以通过U视觉机(u vision machine)12获得转向横拉杆组件1的防松螺母2和调整螺栓3的位置信息。可以利用通过计算机实时获得的测量值，由机械手11和电动螺母拧紧器10对束角进行调整。

机械手11可以使电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a与转向横拉杆组件1的防松螺母2相啮合，然后可以通过旋转束角调整单元10a来释放防松螺母2。

接着，机械手11可以使电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a与转向横拉杆组件1的调整螺栓3相啮合，然后通过旋转束角调整单元10a来调整调整螺栓3。当处PC确认束角合适时，可以将信号发送到机械手控制单元以使束角调整单元10a与防松螺母2啮合，并紧固防松螺母2。

在此，根据本发明一个实施方式的束角自动调整装置可以灵活地处理车辆在H和T方向上的振动。

如果机械手11检验从视觉机12获得的转向横拉杆组件1的防松螺母2和调整螺栓3的位置信息，并且电动螺母拧紧器10的束角调整单元10a靠近防松螺母2和调整螺栓3并与其啮合，则电动螺母拧紧器10因车辆在H和T方向上的振动而沿主体高度和主体长度方向移动。

在此情况下，通过电动螺母拧紧器10传递的车辆振动可被传递到连接于电动螺母拧紧器10的螺母拧紧器连接部22、连接于螺母拧紧器连接部22的主体架21，和连接于主体架21后表面的垂直滑块28。

当垂直滑块28沿车辆的高度和长度方向移动时，安装在旋转架31上的LM导轨30可以使通过LM轴承29连接的垂直滑块28沿垂直方向滑动。因此，因车辆在H方向上的振动所引起的电动螺母拧紧器10的垂直运动不会被传递到视觉机12和机械手11，因此保护它们免受冲击。

在通过垂直滑块28传递的车辆在T方向上的振动，可被传递到固定在垂直滑块28后表面上的LM轴承29、可与LM轴承29垂直滑动的LM导轨30，和用于安装LM导轨30的旋转架31时，通过垂直滑块28传递的车辆在H方向上的振动可以由LM导轨30吸收。

因而，当被安装在固定块38中时，轴承40可以使旋转架31绕着沿着车辆长度的轴35转动。因此，电动螺母拧紧器10因车辆在T方向上的振动而产生的水平移动不会被传递到视觉机12和机械手11。

在本发明所示实施方式中，可以通过垂直移动由LM导轨30连接到电动螺母拧紧器10的垂直滑块28，并旋转通过轴35和轴承40连接到电动螺母拧紧器10的旋转架31，从而在电动螺母拧紧器10和视觉机12之间，以及电动螺母拧紧器10和机械手11之间施加减震作用，从而使浮动机构20可以灵活地吸收因车辆在T和H方向上的振动而产生的振动。

此外，车辆在T和H方向上的振动，由浮动机构20吸收，而没有被传递给视觉机12和机械手11，因而减小在插入电动螺母拧紧器10之后对视觉机12和机械手11产生的冲击，从而可延长视觉机12和机械手11的使用寿命。

有利地，使用浮动机构的束角自动调整装置，使垂直滑块和旋转架对因车辆在T和H方向上的振动而在电动螺母拧紧器和视觉机或机械手之间产生的振动具有减震功能。另外，车辆在T和H方向上的振动所产生的冲击可以通过浮动机构来吸收，而不是被传递到视觉机和机械手。因而，由于降低其各个系统的振动，因此可以延长视觉机和机械手的使用寿命。

上面已经参照优选实施方式对本发明进行详细说明。然而，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明原理和精神的情况下还可以对这些实施方式进行各种变化，本发明的保护范围由权利要求书及其等价形式来确定。

Claims (13)

1.一种束角自动调整装置，包括：

电动螺母拧紧器，通过调整转向横拉杆组件的调整螺栓来调整束角；

视觉机，被配置成对所述电动螺母拧紧器进行拍摄以检验所述电动螺母拧紧器的位置信息；

机械手，使所述电动螺母拧紧器与所述转向横拉杆组件的所述调整螺栓啮合并旋转所述电动螺母拧紧器；和

浮动机构，用于吸收所述电动螺母拧紧器与所述机械手之间的冲击。

2.如权利要求1所述的束角自动调整装置，其中所述浮动机构包括：

主体架，所述电动螺母拧紧器安装在其上；

垂直浮动单元，利用直线运动导轨(LM导轨)移动所述电动螺母拧紧器；

旋转浮动单元，利用轴承使所述电动螺母拧紧器绕轴旋转；并且

利用所述垂直浮动单元和所述旋转浮动单元的组合来灵活地处理车辆的振动。

3.如权利要求2所述的束角自动调整装置，其中所述垂直浮动单元包括：

连接到所述主体架后表面的垂直滑块；和

旋转架，所述LM导轨安装在所述旋转架上，以使所述旋转架能够沿着所述LM导轨垂直移动。

4.如权利要求2所述的束角自动调整装置，其中所述垂直浮动单元包括位于垂直滑块的上部和下部的多个垂直控制活塞以控制所述垂直滑块的垂直移动。

5.如权利要求2所述的束角自动调整装置，其中所述旋转浮动单元连接于所述电动螺母拧紧器的中部，并且包括：

轴，使所述电动螺母拧紧器旋转；和

固定块，使所述轴通过轴承可旋转地安装在所述固定块的中部，并且使所述视觉机和所述机械手分别连接于所述固定块的上表面和后表面。

6.如权利要求2所述的束角自动调整装置，其中所述旋转浮动单元包括：旋转块，以与所述电动螺母拧紧器相同的角度旋转；和旋转控制活塞，通过与所述旋转块相接触并干涉，来控制所述电动螺母拧紧器的旋转。

7.一种束角自动调整装置，包括：

螺母拧紧器，被配置成通过调整转向横拉杆组件的螺栓来调整束角；

视觉机，被配置成对所述螺母拧紧器进行拍摄以检验所述螺母拧紧器的位置信息；

机械手，被配置成使所述螺母拧紧器与所述转向横拉杆组件的所述螺栓啮合并旋转所述螺母拧紧器；和

浮动机构，被配置成吸收所述螺母拧紧器和所述机械手之间的冲击。

8.如权利要求7所述的束角自动调整装置，其中所述螺母拧紧器是电动螺母拧紧器，并且所述浮动机构包括：

主体架，所述电动螺母拧紧器安装在其上；

垂直浮动单元，被配置成利用直线运动导轨(LM导轨)来移动所述电动螺母拧紧器；

旋转浮动单元，利用轴承使所述电动螺母拧紧器绕轴旋转；并且

其中利用所述垂直浮动单元和所述旋转浮动单元的组合来吸收车辆振动所产生的冲击。

9.如权利要求8所述的束角自动调整装置，其中所述垂直浮动单元包括：

连接到所述主体架后表面的垂直滑块；和

旋转架，所述LM导轨安装在所述旋转架上以使所述旋转架能够沿着所述LM导轨垂直移动。

10.如权利要求8所述的束角自动调整装置，其中所述垂直浮动单元包括位于所述垂直滑块的上部和下部的多个垂直控制活塞以控制所述垂直滑块的垂直移动。

11.如权利要求8所述的束角自动调整装置，其中所述旋转浮动单元连接于所述电动螺母拧紧器的第一部分，并且包括：

轴，使所述电动螺母拧紧器旋转；和

固定块，使所述轴通过轴承可旋转地安装在所述固定块的第二部分，并且使所述视觉机和所述机械手分别连接于所述固定块的上表面和后表面。

12.如权利要求8所述的束角自动调整装置，其中所述旋转浮动单元包括：旋转块，以与所述电动螺母拧紧器相同的角度旋转；和旋转控制活塞，通过与所述旋转块相接触并干涉，来控制所述电动螺母拧紧器的旋转。

13.一种束角自动调整方法，所述方法包括：

由电动螺母拧紧器对通过调整与转向横拉杆组件有关的螺栓来调整的束角进行调整；

利用视觉机对所述螺母拧紧器进行拍摄以检验所述螺母拧紧器的位置信息；

计算机基于所述视觉机所拍摄的照片，确定所述螺母拧紧器是否位于正确位置；

响应于确定出所述螺母拧紧器处于正确位置，机械手使所述螺母拧紧器与所述转向横拉杆组件的螺栓啮合并旋转所述螺母拧紧器；以及

由浮动机构吸收所述螺母拧紧器与所述机械手之间的冲击，其中所述浮动机构防止冲击被传递给所述机械手和所述螺母拧紧器。

Images