CN104003283A - 前后分块盖式工件吊具及其工件抓取机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种前后分块盖式工件吊具及其工件抓取机构，工件由倒置L形的前、后工件组焊成一体。该工件抓取机构包括支撑杆组件，该支撑杆组件具有可在吊具框架上摆动的摆臂，摆臂在起吊时成锁紧姿态以支撑工件的底面，摆臂上设置有驱动装置和负压吸附装置，负压吸附装置在起吊时吸附工件的底面，各驱动装置及负压吸附装置根据控制器的输出控制信号相应进行动作。该前后分块盖式工件吊具包括安装于吊具框架的吊具-预装夹具定位机构、吊具-工件定位机构及工件抓取机构，支撑杆组件摆臂上的负压吸附装置具有清洁、吸附平稳可靠、不损坏所吸附物件表面等优点，在不影响工件外形基础上实现工件的固定支撑，避免工件窜动或掉件等现象。

Description

前后分块盖式工件吊具及其工件抓取机构

技术领域

本发明涉及吊运装配技术，尤其涉及一种前后分块盖式工件吊具及其工件抓取机构。 

背景技术

起重行业中的工件类型、规格、形状等千差万别，需要专门设计与工件相适应的吊具。对于一种前后分块盖式工件而言，其由两部分工件组焊而成，前工件与后工件均近似为倒置“L型”，其中前工件的规格小于后工件的规格，且后工件的后侧面比前工件的前侧面具有更大的尺寸。由于工件具有较大的尺寸及重量，无法用人工进行搬运，若使用普通的吊具进行吊装，在工件的定位、夹紧及支撑方面都存在较大的困难，同时也极可能导致工件变形。有鉴于现有吊具吊装上述工件较为困难，也不利于保证产品质量，有必要针对该工件的特点来设计一种新型的吊具系统，以便实现该种工件的吊装要求。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种前后分块盖式工件吊具及其工件抓取机构，以便在不造成工件变形的前提下较好地固定支撑工件。 

为解决以上技术问题，本发明提供一种工件抓取机构，适用于前后分块盖式工件，所述前后分块盖式工件可由倒置L形的前工件与倒置L形的后工件组焊成一体，所述吊具包括安装在吊具框架上的支撑杆组件，所述支撑杆组件具有可在所述吊具框架上摆动的摆臂，所述摆臂在起吊时成锁紧姿态以支撑工件的底面，所述摆臂上设置有驱动装置和负压吸附装置，所述驱动装置安装在吊具框架上以便驱动所述摆臂摆动及锁紧工件，所述负压吸附装置作用在工件的底面以便在起吊时吸附工件的底面而固定支撑工件，各驱动装置和负压吸附装置根据控制器的输出控制信号来相应进行动作。 

可选地，所述负压吸附装置为设置于所述摆臂的尾部的具有吸盘装置和真空泵的真空吸盘，所述真空吸盘安装于所述摆臂的尾部的调节气缸上，所述调节气缸在起吊时吸附工件的底面。 

可选地，所述摆臂的尾部安装有调节板，所述调节板上开设有调节板长槽，所述调节气缸的缸筒通过贯穿所述调节板长槽的连接件而锁紧在所述调节板上，所述调节气缸的活塞杆安装所述真空吸盘。 

可选地，所述驱动装置为锁紧气缸，所述摆臂的头部连接至所述锁紧气缸， 所述摆臂铰接在所述吊具框架上以实现在所述吊具框架上摆动。 

本发明还提供一种前后分块盖式工件吊具，包括吊具框架及安装于吊具框架上的、吊具-预装夹具定位机构、吊具-工件定位机构及上述的工件抓取机构。 

可选地，所述吊具-预装夹具定位机构包括设置在吊具框架上的第一导向件和第二导向件、设置在预装夹具外的第一基准件以及设置在预装夹具上的第二基准件，所述第一基准件的初始定位基准高度大于所述第二基准件的初始定位基准高度，所述第一导向件和所述第一基准件配合对吊具与预装夹具进行初导向而实现一次定位，所述第二导向件和所述第二基准件配合对吊具与预装夹具进行细导向而实现二次定位。 

可选地，所述第一导向件为安装在吊具框架上的上部定位杆，所述第一基准件为安装在预装夹具外的轴套，所述轴套的顶面高于预装夹具的顶面，所述上部定位杆的导向头朝向地面插入到所述轴套中实现一次定位，所述上部定位杆安装于吊具框架的顶部且外伸至吊具框架侧面轮廓之外，所述上部定位杆包括定位销轴及倒L型的支撑板，所述支撑板的第一端固定安装在所述吊具框架上，所述支撑板的第二端外伸至所述吊具框架之外而形成支撑板悬臂，所述定位销轴固定安装在所述支撑板悬臂上；所述第二导向件为安装在吊具框架上的下部定位杆，所述第二基准件为开设在预装夹具上的预装夹具定位孔，所述下部定位杆的导向头朝向地面插入到所述预装夹具定位孔中实现二次定位。 

可选地，所述吊具-工件定位机构包括：安装在吊具框架上的定位销，所述定位销通过插入工件定位孔而对吊具和工件进行定位；安装在吊具框架上的工件夹紧装置，所述工件夹紧装置可夹紧于毗邻所述工件定位孔的工件夹紧着力区。 

可选地，所述工件夹紧装置包括可在驱动装置驱动下进行伸缩及转动的回转托板，所述驱动装置为回转夹紧气缸，所述回转夹紧气缸安装在吊具框架上，所述回转托板安装在所述回转夹紧气缸的活塞杆底端以托住所述工件夹紧着力区的底面，所述回转托板的顶面形状与所述工件夹紧着力区的底面形状相吻合，所述回转托板可托住并夹紧所述工件夹紧着力区的底面。 

可选地，所述定位销通过定位销安装板固定安装在所述回转夹紧气缸的缸筒上而构成回转定位销组件；所述回转定位销组件中的所述回转托板上开设有回转托板通孔，所述定位销在所述回转托板恢复至非工作状态时可插入所述回转托板通孔中而对所述回转托板进行定位；所述回转定位销组件中的所述回转夹紧气缸通过直线运动部件安装在所述吊具框架上而构成伸缩回转定位销组件。 

与现有技术相比，本发明中的支撑杆组件摆臂上设置有负压吸附装置， 它可以在起吊时负压吸附工件的底面而固定支撑工件。负压吸附具有清洁、吸附平稳可靠，不损坏所吸附物件表面等优点，用于前、后工件支撑时能够以较大外力固定支撑前、后工件而不会对它们造成变形、划伤等损害。这样，本发明在保证不影响前后工件外形的基础上，通过负压吸附可靠地实现了前后工件的固定支撑，由此避免了工件窜动或掉件等现象，最终很好地满足驾驶室分块拼焊工艺的要求，提高了产品装配效率，保证了产品的装配质量。 

附图说明

图1a为采用本发明工件抓取机构的前后分块盖式工件吊具的主视图，其适用于前后分块盖式工件的上线装配； 

图1b为图1a的左视图； 

图1c为图1a的俯视图； 

图2a为图1a～图1c所示吊具中的吊具框架主视图； 

图2b为图2a的左视图； 

图2c为图2a的俯视图； 

图3a为图1a～图1c所示吊具中的吊具连接座主视图； 

图3b为图3a的左视图； 

图3c为图3a的俯视图； 

图4a为图1a～图1c所示吊具中的前锁紧气缸底座主视图； 

图4b为图4a的左视图； 

图4c为图4a的俯视图； 

图5a为图1a～图1c所示吊具中的导向柱主视图； 

图5b为图5a的俯视图； 

图6a为图1a～图1c所示吊具中的上部定位杆主视图； 

图6b为图6a的左视图； 

图6c为图6a的俯视图； 

图7a为图1a～图1c所示吊具中的下部定位杆主视图； 

图7b为图7a的俯视图； 

图8a为图1a～图1c所示吊具中的前回转定位销组件主视图； 

图8b为图8a的左视图； 

图9a为图1a～图1c所示吊具中的伸缩回转定位销组件主视图； 

图9b为图9a的左视图； 

图10a为图1a～图1c所示吊具中的后回转定位销组件主视图； 

图10b为图10a的左视图； 

图11a为图1a～图1c所示吊具中的前支撑杆组件主视图； 

图11b为图11a的左视图； 

图12a为图1a～图1c所示吊具中的后支撑杆组件主视图； 

图12b为图12a的左视图； 

图13a为图1a～图1c所示吊具中的后部支撑组件主视图； 

图13b为图13a的左视图； 

图13c为图13a的俯视图； 

图14为本发明前后分块盖式工件吊具控制系统的组成框图； 

图15为图14所示控制系统中的一种气路原理图； 

图16a为图14所示控制系统中第一规格前工件和后盖的取件过程图； 

图16b为图14所示控制系统中第一规格前工件和后盖的放件过程图； 

图16c为图14所示控制系统中第二规格前工件和后盖的取件过程图； 

图16d为图14所示控制系统中第二规格前工件和后盖的放件过程图。 

具体实施方式

本发明一个实施例中的工件抓取机构包括安装在吊具框架上的支撑杆组件，该支撑杆组件具有可在吊具框架上摆动的摆臂，该摆臂在起吊时成锁紧姿态以支撑工件的底面，其中摆臂上设置有负压吸附装置，该负压吸附装置作用在工件的底面以便在起吊时吸附工件的底面而固定支撑工件。其中的负压吸附装置优选为具有吸盘装置和真空泵的真空吸盘，该吸盘装置通过调节气缸设置于摆臂的尾部，在起吊时吸附工件的底面。这样，本发明通过负压吸附可靠地实现了前后工件的固定支撑，由此避免了工件窜动或掉件等现象。以下进一步结合附图 进行描述。 

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 

请同时参见图1a～图13c,表示本发明实施例前后分块盖式工件吊具(以下简称吊具)的结构，其中图1a～图1c示出吊具总成结构；图2a～图13c示出吊具的主要部件结构。该吊具由吊具框架1及安装于吊具框架1上的吊具上定位机构、吊具下定位机构、前工件定位机构、后工件定位机构、前工件底面支撑机构、后工件底面支撑机构及后工件后侧面支撑机构等主要机构组成，其中：吊具框架1为吊具主体，它通过吊具连接座2连接到提升机上，其它机构均安装于吊具框架1上；吊具下定位机构对吊具框架与预装夹具之间定位；前工件定位机构对前工件与吊具框架之间定位；后工件定位机构对后工件与吊具框架之间定位；前工件底面支撑机构在起吊时支撑前工件；后工件底面支撑机构在起吊时支撑后工件；后工件后侧面支撑机构在起吊时支撑后工件。可以理解的是，有关定位、、支撑、及支撑机构在前后工件的作用位置需选择在前后工件厚度较大、强度较高的部位，以防止前后工件吊运时变形，不再赘述。 

上述实施例吊具同时设置了吊具上、下定位机构，前、后工件定位机构，前、后工件底面支撑机构及后工件后侧面支撑机构，可以较好地实现吊具与预装夹具及提升机件的定位、吊具与工件(即前后工件)的定位以及吊具对工件的固定支撑及抓取功能，从而满足了前后工件的上线吊运要求。 

如图1a～图1c所示，吊具总成主要由吊具框架1、导向柱3、上部定位杆4、下部定位杆5、前回转定位销组件11、后回转定位销组件12、前支撑杆组件7、后支撑杆组件6及后部支撑组件10等部件构成，其中： 

吊具框架1为吊具的本体，它通过安装在吊具框架1四个角部的吊具连接架2吊挂在四点式带式提升机(图未示出)上。提升机降下后，吊具从预装夹具(图未示出)抓取前后工件，然后起吊并随自行小车移行到装配工位上方，再将吊具及工件下降到装配工位上，最终完成相应的装配工序。 

导向柱3用作吊具上定位机构，它的底端通过内六角螺栓16、平垫17、弹垫18等紧固件固定安装在吊具框架1的导向柱安装座上，它的导向头背离地面插入提升机的定位孔中，可对行走中的吊具框架1与提升机之间定位，保证吊具及工件在起升、行走过程中平稳运动。 

上部定位杆4和下部定位杆5相配合，用作吊具下定位机构，其中：上部定 位杆4通过内六角螺栓13、平垫14、弹垫15等紧固件固定安装在吊具框架1的上部定位杆安装板上，其导向头可朝向地面插入到位置P1、P2(如图1c)处的预装夹具轴套中，实现对吊具与预装夹具的初导向；下部定位杆5的底端通过内六角螺栓22、平垫23、弹垫24等固定安装在吊具框架1的下部定位杆安装板上，它的导向头朝向地面插入到预装夹具的定位孔中，实现对吊具进行细导向。这样，经过上部定位杆4的初导向和下部定位杆5的细导向，就可以较好地完成吊具与预装夹具之间的定位。 

前回转定位销组件11用作前工件定位机构，它安装在吊具框架1上，其前定位销插入前工件的定位孔中，其前回转托板同时托住前工件，由此实现对吊具与前工件之间的定位。如图1a～如图1c所示，为了使用不同产品的工件要求，吊具上还同时安装了伸缩回转定位销组件9，其作用与前回转定位销组件11相同。该伸缩回转定位销组件9主要用于第一规格驾驶室前工件的吊运，而前回转定位销组件11则主要用于第二规格驾驶室前工件的吊运：若起吊第二规格工件，由前回转定位销组件11对第二规格的前工件进行定位，此时伸缩回转定位销组件9的回转夹紧气缸需收回，由此避免产生干涉；若起吊第一规格工件，则由伸缩回转定位销组件9对前工件进行定位，此时前回转定位销组件11不会对第一规格前工件产生干涉。 

后回转定位销组件12用作后工件定位机构，它的结构及功能与前回转定位销组件11类似。该后回转定位销组件12设置有后回转夹紧气缸、后定位销及后回转托板，后回转夹紧气缸通过内六角螺栓25、平垫26、弹垫27等安装在吊具框架1上，后定位销插入到后工件的定位孔中，后回转托板可同时托住后工件，由此实现对吊具与后工件的定位。 

前支撑杆组件7用作前工件底面支撑机构，它同时作为前工件抓取机构安装在吊具框架1上，并可在前锁紧气缸驱动下向前摆动，该前支撑杆组件7在起吊时成锁紧姿态，由此固定支撑前工件的底面，使得前工件抓取于吊具框架1上。如图1a～图1c所示，前锁紧气缸底座8通过内六角螺栓28、平垫29、弹垫30等紧固件安装在吊具框架1的锁紧气缸座板上，前支撑杆组件7中的前锁紧气缸的一端安装在前锁紧气缸底座8上，另一端通过摆杆连接到前支撑杆组件7，由此驱动前支撑杆组件7摆动，当摆动到位时前锁紧气缸自锁住前支撑杆组件7，以便固定支撑住前工件。 

后支撑杆组件6用作后工件底面支撑机构，它同时作为后工件抓取机构安装在吊具框架1上，并可在后锁紧气缸驱动下向后摆动，该后支撑杆组件6在起吊时成锁紧姿态，由此固定支撑后工件的底面，使得后工件夹于吊具框架1上。后 支撑杆组件6的驱动装置与前支撑杆组件7驱动装置的结构方式相同，不再赘述。 

后部支撑组件10用作后工件后侧面支撑机构，其通过内六角螺栓19、平垫20、弹垫21等固定安装在吊具框架1上，在起吊时下顶住后工件的后侧面，这样后工件在吊运时就不会向后翘起。此处仅设置后部支撑组件10，而没有设置用于支撑前工件前侧面的前部支撑组件，是由于前工件的前侧面尺寸较小的缘故。 

图1a～图1c中的吊具框架1、吊具连接座2、导向柱3、上部定位杆4、下部定位杆5、后支撑杆组件6、前支撑杆组件7、前锁紧气缸底座8、伸缩回转定位销组件9、后部支撑组件10、前回转定位销组件11、后回转定位销组件12等部件的结构形式均具有多种实现方式，以下举例进行详细描述。 

图2a～图2c示出吊具框架1的结构，该吊具框架1由横向的方管1.1、方管1.4和纵向的方管1.2、、方管1.5、方管1.13和方管1.14等交叉连接，各方管的端头可用封板1.15封闭，由此形成吊具框架1的骨架。该骨架的适当部位加装板1.3、板1.7、板1.11、板1.12，和支板1.16、支板1.18等，并在有关板或支板的连接部位加装筋板1.10、筋板1.20等来提高强度。对应上述的导向柱3、上部定位杆4、下部定位杆5、后支撑杆组件6、前支撑杆组件7、前锁紧气缸底座8、伸缩回转定位销组件9、后部支撑组件10、前回转定位销组件11、后回转定位销组件12等，吊具框架1上需设置一些安装板(座)，如定位销安装板1.6、定位销安装座1.8、导向柱安装座1.9、锁紧气缸座板1.17、锁紧气缸座板1.19，……，等等，由此形成的吊具框架1可以方便地安装有关的定位机构及支撑机构。 

可以理解的是，该吊具框架1的尺寸应与预装夹具相适应。同时参考1a～图1c，本发明按照以下方式确定直角坐标系：设预装夹具车身原点坐标为O(0,0,0)，吊具框架1的纵向对称轴为X轴，前侧为正；吊具框架1的纵向对称轴的水平垂向为Y轴，左侧(即图2a中箭头方向)为正；并根据右手坐标系确定Z轴，竖直向上为正(即指向吊具框架1)。由此可以确定与吊具框架有关的重要位置坐标，例如：吊具框架的原点坐标为O’(-600,700,2420)；位置P1(-100,-1250,2715)、P2(-100,1250,2715)处分别安装预装夹具轴套31，上部定位杆4与预装夹具轴套31配合，实现吊具框架1与预装夹具之间的初导向(或称粗导向)；预装夹具定位孔关于OO’连线对称，下定位杆5与预装夹具定位孔配合，实现吊具框架1与预装夹具之间的细导向；这样，通过合理设置定位轴套或定位孔位置，可以保证吊具与预装夹具精确地对正，保证吊具在经过上部定位杆4的初导向及下部定位杆5的细导向后，每次都能准确地进入预定位置抓取工件。此外，位置P3(-1678,-1250,2420)及它关于OO’连线的对称位置分别设置防撞支座32，以防止在吊运过程中发生碰撞。 

图2a～图2c所示吊具框架1上安装有吊具连接座1和前锁紧气缸底座8、后锁紧气缸底座等附属结构，以下分别简要说明。 

如图3a～图3c所示的吊具连接座中，固定支架2.1通过加长螺杆2.2和螺母2.3固定安装到吊具框架1上，销轴2.4穿过固定支架2.1后用开口销2.5定位，由此形成吊具连接座2。本实施例中的吊具框架1的四角位置均安装一个吊具连接座2，吊绳绕过吊具连接座2中的销轴2.4，就可以将吊具框架1吊挂在四点式带式提升机上，提升机启动后就可以带动吊具升降及平移，使吊具到达预定的位置作业。 

图4a～图4c示出前锁紧气缸底座8.1的结构，该前锁紧气缸底座8由立板8.1和底板8.2构成，其中：底板8.2通过内六角螺栓28、平垫29、弹垫30固定到吊具框架1的锁紧气缸底板上；立板8.1固定在底板8.2形成支架，用以通过销轴组件来安装前伸缩杆组件7中的前锁紧气缸。后锁紧气缸底座的结构类似，因图中未标识，在此不展开描述。 

为了顺利地吊运前工件和后工件，应确保吊具与预装夹具、提升机之间，吊具与工件之间定位准确。为此，本发明实施例设置了相应的吊具上定位机构、吊具下定位机构、前工件定位机构和后工件定位机构，其中吊具上定位功能由导向柱3实现，吊具下定位功能由上部定位杆4和下部定位杆5共同实现，前工件定位机构由前回转定位销组件11实现，后工件定位机构由后回转定位销组件12实现，以下对这些部件详细进行描述。 

如图5a～图5b所示的导向柱结构中，导向柱3由圆钢3.1和底板3.2构成，底板3.2可通过内六角螺栓16、平垫17、弹垫18(如图1a～图3b)固定安装到吊具框架1的导向柱安装座1.9上，其中圆钢3.1倒置地安装到底板3.2上。当吊具提到一定高度后，圆钢3.1顶端的导向头就可以插入到提升机的定位孔中，这样就使得吊具框架1与提升机之间实现定位，从而能防止吊具在移行过程中产生晃动，最终保证吊具及工件的平稳运行。 

参见图6a～图6c，示出上部定位杆4的结构。同时参考图1a～图1c，上部定位杆4包括定位销轴4.2及倒L型的支撑板4.1等部件，其中：支撑板4.1的第一端固定安装在吊具框架1上，第二端外伸至吊具框架1侧面轮廓之外而形成支撑板悬臂，支撑板悬臂上设有若干减重孔；定位销轴4.2固定安装在支撑板悬臂上，它的导向头朝向地面插入到预装夹具的轴套中，由此可以用作吊具与预装夹具间的初导向。 

如图6a～图6c所示，上部定位杆4的具体装配方式为：倒L型的支撑板4.1 的第一端(底端)与底板4.4固定，底板4.4通过螺栓等标准连接件固定到吊具框架1的上部，且底板4.4与支撑板4.1之间加装筋板4.5以提高强度；支撑板4.1的第二端(尾端)设置固定定位销轴4.2的套4.3，其中套装定位销轴4.2并用内六角螺钉4.6紧固，由此形成上部定位杆4组件。按照前述图1a～图1c要求安装到吊具框架1上后，就可利用预装夹具轴套31进行初步的导向。 

图7a～图7c示出了下部定位杆5的结构，该下部定位杆5与导向柱3较为相似，其结构较为简单：其底板5.2通过螺栓等标准连接件固定安装到吊具框架1上，圆钢5.1的头部安装到底板5.2上，其导向头朝向地面插入到预装夹具的定位孔中。当吊具下降到抓取位置后，圆钢5.1顶端的导向头插入到预装夹具的定位孔中，使得吊具框架1与预装夹具实现细定位。这样，在经过前述上定位杆4的初导向定位后，再用此处下部定位杆5进行细导向定位，可保证吊具准确地进入到抓取位置，使吊具能够顺利地抓取工件。 

图8a～图8b示出了一种前工件定位机构的实现方式，其具体表现为前回转定位销组件11，由前回转夹紧气缸11.2、前定位销11.5及前回转托板11.4等部件构成，其中：前回转夹紧气缸11.2安装在吊具框架1的定位销安装座1.8上；前定位销11.5固定安装在前回转夹紧气缸11.2的缸筒上，可以插入前工件的定位孔中；前回转托板11.4安装在前回转夹紧气缸11.2的活塞杆底端。 

如图8a～图8b所示，具体装配方式为：前回转夹紧气缸11.2通过板内六角螺钉1111安装到板11.1上，再由板11.1安装到吊具框架1上；前定位销安装板11.3通过内六角螺钉11.9、弹垫11.10安装到前回转夹紧气缸11.2的缸筒上，前定位销11.5通过螺母11.6、平垫11.7、弹垫11.8固定在前定位销安装板11.3上；前回转托板11.4通过内六角螺钉11.12、弹垫11.13固定在前回转夹紧气缸11.2的活塞杆底端，该前回转托板11.4设有通孔，可供活塞杆收回时插入前定位销11.5。 

参见图8a～图8b，同时参考图1a～图1c，前回转定位销组件11的基本工作工作过程是：当吊具与预装夹具定位后，转动前回转夹紧气缸11.2，它的活塞杆伸出时带动前回转托板11.4转动，前定位销11.5插入到前工件的定位孔中进行定位；对位完毕，前回转夹紧气缸11.2的活塞杆收回，前回转托板11.4托住前工件的底面，由此较好实现了吊具与前工件之间的定位。 

图9a～图9b示出一种伸缩回转定位销组件9的结构，该伸缩回转定位销组件9的基本结构与以上所述的前回转定位销组件11类似，区别在于增加了一个滑轨气缸9.2。伸缩回转定位销组件9的具体结构为：滑轨气缸9.2通过内六角螺栓9.8、平垫9.9、弹垫9.10竖直地安装在滑轨气缸安装座9.1上，该滑轨气缸安装座9.1 通过内六角螺栓9.21、平垫9.22、弹垫9.23固定在吊具框架1上；回转夹紧气缸9.3的缸筒通过内六角螺栓9.11、弹垫9.14和内六角螺栓9.13、弹垫9.14接到气缸连接板9.4上，该气缸连接板9.4与滑轨气缸9.2的活塞杆固定，由此实现了滑轨气缸9.2与回转夹紧气缸9.3的连接；定位销安装板9.7通过内六角螺钉9.15、弹垫9.16安装到回转夹紧气缸9.3的缸筒上，定位销9.6通过螺母9.17、平垫9.18、弹垫9.19固定在定位销安装板9.7上；回转托板9.5通过内六角螺钉9.20固定在回转夹紧气缸9.3的活塞杆底端，该回转托板9.5设有通孔，可供活塞杆收回时插入定位销9.6。 

该伸缩回转定位销组件9不使用时，滑轨气缸9.2将回转夹紧气缸9.3收回；工作时，滑轨气缸9.2的活塞杆伸出到预定长度，之后由下部的回转夹紧气缸9.3带动定位销9.6及回转托板9.5工作，这一过程与前回转定位销组件11相同，不再赘述。 

图10a～图10b示出了后回转定位销组件12的结构，它由后回转夹紧气缸12.2、后定位销12.5及后回转托板12.4等部件构成，其中：后回转夹紧气缸12.2通过后锁紧气缸底座安装在吊具框架1的定位销安装板1.6上；后定位销12.5固定安装在后回转夹紧气缸12.2的缸筒上，可以插入后工件的定位孔中；后回转托板12.4安装在后回转夹紧气缸12.2的活塞杆底端。该后回转定位销组件12与后回转定位销组件11的结构基本相同，差别仅在于两者当中的后回转托板表面形状不同，这是因为后工件的底面形状与后工件的底面形状不同，因而要求匹配相应顶面形状回转托板的缘故。 

如图10a～图10b所示，后回转定位销组件12的具体装配方式为：后回转夹紧气缸12.2安装到板12.1上，板12.1通过内六角螺栓25、平垫26、弹垫27安装到吊具框架1上；后定位销安装板11.3通过内六角螺钉12.9、弹垫12.10安装到后回转夹紧气缸12.2的缸筒上，后定位销12.5通过螺母12.6、平垫12.7、弹垫12.8固定在后定位销安装板11.3上；后回转托板12.4通过内六角螺钉12.12、弹垫12.13固定在后回转夹紧气缸12.2的活塞杆底端，该后回转托板12.4设有通孔，可供活塞杆收回时插入后定位销12.5。 

如图10a～图10b，同时参考图1a～图1c，后回转定位销组件11的基本工作工作过程是：当吊具与预装夹具定位后，转动后回转夹紧气缸11.2的活塞杆伸出时带动后回转托板11.4转动，后定位销11.5插入到后工件的定位孔中进行定位；对位完毕，后回转夹紧气缸11.2的活塞杆收回，后回转托板11.4托住后工件的底面，由此较好实现了吊具与后工件之间的定位。 

以上通过吊具上定位机构、吊具下定位机构及前工件定位机构及后工件定位机构实现了吊具与提升机、吊具与预装夹具及吊具与工件的导向定位。在此基础上，需要进一步优化设计有关前工件、后工件的支撑机构，以便可靠地抓取工件。这是具体是通过前支撑杆组件7、后支撑杆组件6及后部支撑组件10来实现的，以下详细进行描述。 

图11a～图11b示出前支撑杆组件7的结构，该前支撑杆组件7为相对较短的摆臂，其具体装配方式为：若干隔套7.6夹设于两对置的前支撑板7.1中间，各隔套7.6处用六角头螺栓7.2、平垫7.3、弹垫7.4、螺母7.5等紧固，前支撑板7.1下部通过内六角螺栓7.25、弹垫7.26、六角薄螺母7.27连接，由此形成作为短摆臂(即前支撑杆)；端摆臂的上部通过轴7.9、隔套7.10、隔套7.11、开口销7.12及螺母7.13构成的轴组件铰接到吊具框架1的前支撑杆组件支板上；短摆臂的首端通过轴7.14、开口销7.12及螺母7.13构成的销组件与前摆杆7.15铰接，该前摆杆7.15连接到前锁紧气缸的活塞杆，前锁紧气缸的缸筒固定与吊具框架1的前锁紧气缸底座8上，前锁紧气缸伸缩时就可以驱动短摆臂绕吊具框架1转动；短摆臂尾端安装角钢7.8和调节板7.7，调节板7.7调整好角度后用六角头螺栓7.28、平垫7.29、弹垫7.30、螺母7.31与前支撑板7.1固定，用内六角螺钉7.22、平垫7.23、弹垫7.24与角钢7.8固定；调节板7.7上通过调节六角头螺栓7.18、平垫7.19、弹垫7.20及螺母7.21安装前椭圆气缸7.16，其中调节板7.7上开有两长槽，沿长槽方向可调节前椭圆气缸7.16与短摆臂尾端的相对位置；这样就可以调整短摆臂上的前真空吸盘7.17位置，保证其对前工件有一个较好的支撑位置。 

上述前支撑杆组件7的基本工作过程是：在吊具下降阶段，前支撑杆组件7的短摆臂基本成竖直状态，由此不会对前工件造成干涉；在吊运阶段，前支撑杆组件7的短摆臂在前锁紧气缸的驱动下摆动一定角度(如90°)，然前由前锁紧气缸锁紧，位于短摆臂尾端的前椭圆气缸7.16动作，使得前椭圆气缸7.16上的前真空吸盘7.17吸住前工件的底面，这样短摆臂就可以可靠地固定支撑前工件，最终使吊具抓取前工件并完成前工件的吊运。这种抓取结构的实现形式较为简便，能够可靠地抓取前工件，工作过程中不会对前工件产生干涉，也不会对前工件的表面造成损伤。 

图12a～图12b示出的后支撑杆组件6结构，它与前支撑杆组件7相类似，较大的区别在于没有设置单活塞杆椭圆形活塞气缸，这是与后工件形状相匹配的。 

如图12a～图12b所示，后支撑杆组件6为相对较长的摆臂(后工件尺寸大于前工件尺寸)，其具体装配方式为：若干隔套6.6夹设于两对置的后支撑板6.1中间，各隔套6.6处用六角头螺栓6.2、平垫6.3、弹垫6.4、螺母6.5等紧固，形成 长摆臂(即后支撑杆)；长摆臂的上部通过轴6.8、隔套6.9、隔套6.10、开口销6.12及螺母6.11的销轴组件铰接到吊具框架1的后支撑杆组件支板上；长摆臂的首端通过轴6.13、开口销6.12及螺母6.11构成的销组件与后摆杆6.14铰接，该后摆杆6.14连接到后锁紧气缸的活塞杆，后锁紧气缸的缸筒固定与吊具框架1的后锁紧气缸底座上，后锁紧气缸伸缩时就可以驱动长摆臂绕吊具框架1转动；长摆臂的尾端通过六角头螺栓6.16、平垫6.3、弹垫6.4、螺母6.5等固定安装角钢6.7，角钢6.7上安装后真空吸盘6.15，长摆臂摆动到位时后真空吸盘6.15可以吸住后工件的底面；当后支撑杆组件6由后锁紧气缸锁紧在起吊姿态时，其尾端通过后真空吸盘6.15固定支撑后工件的底面，由此实现后工件的抓取。 

请同时参考图1a～图1c，后支撑杆组件6的基本工作过程是：在吊具的下降阶段，后支撑杆组件6的长摆臂基本成竖直状态，由此不会对后工件造成干涉；在吊运阶段，后支撑杆组件6的长摆臂在后锁紧气缸的驱动下摆动到基本水平的角度，然后由后锁紧气缸锁紧，位于长摆臂尾端的后真空吸盘6.15吸住后工件的底面，这样长摆臂固定支撑后工件，最终使吊具抓取后工件并完成后工件的吊运。这种抓取结构的实现形式较为简便，能够可靠地抓取后工件，工作过程中不会对后工件产生干涉，也不会对后工件表面造成损伤。 

图13a～图13c示出后部支撑组件10的结构，同时参见图1a～图1c，该后部支撑组件10通过内六角螺栓19、平垫20、弹垫21等紧固件安装在吊具框架1的尾部。该后部支撑组件10中，方管10.2、方管10.3交叉连接，管的端口分别安装板10.1、板10.11或封板10.10等，由此形成后部支撑挡架。挡架的上方安装稳定杆10.15以保持平衡，挡架的下方通过内六角螺栓10.12、平垫10.13、弹垫10.14安装角钢10.5，角钢10.5上通过内六角螺栓10.7、平垫10.8、弹垫10.9安装带真空吸盘10.6的后部椭圆气缸(单活塞杆椭圆形活塞气缸)10.4，在吊运时后部真空吸盘10.6吸住后工件的后侧面，防止后工件上翘。 

以上实施例针对国际上先进高顶双卧卡车驾驶室均采用6块分总成拼焊工艺的背景，披露了一种结构合理的前后工件吊具，其包括但不仅限于以下技术特点： 

其一，由于四点带式提升机精度不高，吊具进入预装夹具时采用初导向加细导向接合的导向方式，使吊具每次都能准确地进入预定位置抓取工件； 

其二，回转夹紧气缸上安装定位销及托板，使其具有定位及托住工件的作用，工件在移动不会发生窜动或掉件的情况； 

其三，通过锁紧气缸控制的支撑杆组件上固定椭圆气缸，并在椭圆气缸上固定真空吸盘，这一组合形式可以在意0°到90°内的任意角度抓取工件，椭圆气 缸的运用则减小了前后支撑臂组件系统所占的空间，使其能够在前后工件之间留出的空隙进出，完成取放件动作。 

上述的前后分块盖式工件吊具操作起来较为便捷，其基本操作过程如下： 

一、前后分块盖式工件吊具取件动作 

1、将分焊完成的前后工件放置在预装夹具上； 

2、吊具的控制系统接收到信号后下降，此时前后锁紧气缸已伸出，吊具前后支撑杆组件与前后锁紧气缸成90°； 

3、通过上、下部定位杆的导向定位及前、后回转定位销组件的定位，吊具准确进入取件位置，吊具前、后回转定位销组件中的相应定位销进入前后工件的定位工艺孔，此时吊具接收到位信号，前、后回转夹紧气缸旋转90°并夹紧； 

4、前后锁紧气缸收缩，前、后支撑杆组件打开，并分别以一定角度托住前后工件，同时相应的前后真空吸盘吸气，使前后工件牢牢固定，此时前后工件已与预装夹具脱开； 

5、吊具接收到夹紧抓取完成信号，四点带式提升机将吊具提起。 

二、前后分块盖式工件吊具放件动作 

1、吊具在等待位接收到要件信号，自行小车行走到位，四点带式提升机快速下降，并在下降到一定高度后慢速下降； 

2、通过定位机构导向，吊具带动前后工件进入预定位置，由于吊具在夹取前后工件时已调整到一定角度，因此前后工件进入时不会与左右侧围干涉； 

3、接收到到位信号后，全部真空吸盘断气，椭圆气缸收缩，同时前后锁紧气缸伸出，前后工件与左右侧围接合，前后回转夹紧气缸松开； 

4、吊具接收到放件完成信号，四点带式提升机上升，自行小车返回到等待位等待抓取工件，吊具完成放件动作。 

为了提高上述吊具的自动化程度，针对以上所述的吊具可以方便地构建相应的控制系统，进一步结合图14～图16d进行描述。 

参见图14，表示本发明前后分块盖式工件吊具的控制系统组成框图，其设置有若干电磁阀(组)、若干真空发生器(组)和控制器、气缸组、真空吸盘组、其中： 

电磁阀组接入到气路中，控制第一前回转夹紧气缸、第二前回转夹紧气缸、 后回转夹紧气缸、定位销调节气缸、前锁紧气缸、后锁紧气缸、前吸盘调节气缸及后部吸盘调节气缸接通/断开气路，以便是否打开或关闭有关定位组件(包括第一前回转定位销组件7、第二前回转定位销组件9、后回转定位销组件6)或支撑组件(包括前支撑杆组件11、后支撑杆组件12及后部支撑组件10)，以及是否调整有关真空吸盘的位置； 

真空发生器组接入到气路中，控制前真空吸盘、后真空吸盘及后部真空吸盘接通/断开气路，以便是否相应吸附工件； 

控制器，输出端接至电磁阀的信号输入端，根据工件性质及吊具状态向有关电磁阀或真空发生器输出控制信号，以便操控相应的气缸或吸盘按预定策略进行动作，从而最终按照预定的策略实现工件的取件和放件。 

参见图15，为图14中的一种气路实现结构的实例，本发明控制系统中的气路不限于该实例给出的连接形式。为方便起见，该图中的附图标记采用以下方式编排：第一字段字母表示元件类型，如连有数字表示则该数字表示元件的结构形式，例如k23表示二位三通电控电磁阀；第二字段数字表示元件编号；第三字段数字表示元件位于吊具的方向，左侧为a，右侧为b；第四字段数字表示元件安装位置的吊具部件序号；第五字段数字表示元件在吊具部件中的编号；第六字段数字表示元件在吊具部件中的相同元件序号。例如，x.3.b.7.17.1表示第三个真空吸盘，它位于吊具的右侧前支撑杆组件7上，且它是该前支撑杆组件7中的第一个真空吸盘，其在前支撑杆组件的部件表示为7.17。 

图1a～图1c的吊具总成中，设置有两组第一前回转定位销组件7、第二前回转定位销组件9、后回转定位销组件6、两组前支撑杆组件11、后支撑杆组件12，一组后部支撑组件10，故图15中对应地设置了以下控制元件：六个夹紧气缸(j.1.a.11.2，j.2.b.11.2，j.3.a.12.2，j.4.b.12.2，j.5.a.9.3，j.6.b.9.3)和两个滑轨气缸(h.1.a.9.2，h.1.b.9.2)；四个锁紧气缸(s.1.a.7，s.2.b.7，s.3.a.6，s.4.b.6)、六个椭圆气缸(t.1.a.7.16.1，t.2.a.7.16.2，t.3.b.7.16.1，t.4.b.7.16.2，t.5.a.10.4，t.6.b.10.4)和八个真空吸盘(x.1.a.7.17.1，x.2.a.7.17.2，x.3.b.7.17.1，x.4.b.7.17.2，x.5.a.6.15，x.6.b.6.15,x.7.b.10.6，x.8.b.10.6)。 

在图15中，六个锁紧气缸、两个滑轨气缸、六个椭圆气缸分别通过两位五通电磁阀(k25.1，k25.2，k25.3，k25.4，k25.5，k25.6)连接到气源上；四个锁紧气缸分别通过三位五通电磁阀(k35.1，k35.2)连接到气源上，这四个锁紧气缸接有调速阀(v.1，v.2，v.3，v.4)，同时四个锁紧气缸还通过两位三通电磁阀(k23.1，k23.2)而连接快速排气阀(p.1，p.2，p.3，p.4)；这样，所有的执行元件都合理 地连接到气源上；气源的连接管路上可设置螺旋管lxg、三联管slg及截止阀jzf，由此构成了控制气路。可以理解的是，上述的气路执行元件也可以采用其它的连接方式，不再赘述。 

图14所述的控制系统中，控制器具体可按图16a～图16d所示的控制策略进行控制，以下进行描述。 

图16a表示第一规格前工件和后工件取件时的过程，具体为：吊具下降，前锁紧气缸和后锁紧气缸打开；吊具下降到位，前锁紧气缸和后锁紧气缸闭合，前吸盘调节气缸及后部吸盘调节气缸伸出，前真空吸盘、后真空吸盘及后部真空吸盘进行吸附，第一前回转夹紧气缸和后回转夹紧气缸闭合；其它气动元件关闭不动作。 

图16b表示在第一规格前工件和后工件放件时的过程，具体为：第一前回转夹紧气缸和后回转夹紧气缸打开，前真空吸盘、后真空吸盘及后部真空吸盘断气，前吸盘调节气缸及后部吸盘调节气缸缩回，前锁紧气缸和后锁紧气缸打开，吊具上升；其它气动元件关闭不动作。 

图16c表示在第二规格前工件和后工件取件时的过程，具体为：定位销调节气缸伸出；吊具下降，前锁紧气缸和后锁紧气缸打开；吊具下降到位，前锁紧气缸和后锁紧气缸闭合，前吸盘调节气缸及后部吸盘调节气缸伸出，前真空吸盘、后真空吸盘及后部真空吸盘进行吸附，第二前回转夹紧气缸和后回转夹紧气缸闭合；其它气动元件关闭不动作。 

图16d表示在第二规格前工件和后工件放件的放件过程，具体为：第二前回转夹紧气缸和后回转夹紧气缸打开，前真空吸盘、后真空吸盘及后部真空吸盘断气，前吸盘调节气缸及后部吸盘调节气缸缩回，前锁紧气缸和后锁紧气缸打开，吊具上升，其它气动元件关闭不动作。 

以上实施例所述吊具及控制系统能较好地实现吊具与预装夹具及提升机的定位、吊具与前后工件的定位，以及吊具对前后工件的固定支撑及抓取功能，由此可以便捷地实现前后工件的自动抓取上线；由于吊具在前后工件上线时以一固定角度进入，避免了工件与左右侧围、后围及其他焊装设备的干涉问题；此外，前后工件易变形部位采用气缸与真空吸盘组合支撑方式，可以防止前后工件变形，使其上线定位准确；由此该吊具能很好地满足工件(如驾驶室)分块拼焊工艺的要求，提高了产品装配效率，保证产品的装配质量。 

由此可见，基于以上实施例采用的独家技术为国内生产更加美观、安全以及低成本的驾驶室提供了可能，因而具有较好的应用前景。 

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领 域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。 

Claims (10)

1.一种工件抓取机构，适用于前后分块盖式工件，所述前后分块盖式工件可由倒置L形的前工件与倒置L形的后工件组焊成一体，所述吊具包括安装在吊具框架上的支撑杆组件，所述支撑杆组件具有可在所述吊具框架上摆动的摆臂，所述摆臂在起吊时成锁紧姿态以支撑工件的底面，其特征在于，所述摆臂上设置有驱动装置和负压吸附装置，所述驱动装置安装在吊具框架上以便驱动所述摆臂摆动及锁紧工件，所述负压吸附装置作用在工件的底面以便在起吊时吸附工件的底面而固定支撑工件，各驱动装置和负压吸附装置根据控制器的输出控制信号来相应进行动作。

2.如权利要求1所述的工件抓取机构，其特征在于，所述负压吸附装置为设置于所述摆臂的尾部的具有吸盘装置和真空泵的真空吸盘，所述真空吸盘安装于所述摆臂的尾部的调节气缸上，所述调节气缸在起吊时吸附工件的底面。

3.如权利要求2所述的工件抓取机构，其特征在于，所述摆臂的尾部安装有调节板，所述调节板上开设有调节板长槽，所述调节气缸的缸筒通过贯穿所述调节板长槽的连接件而锁紧在所述调节板上，所述调节气缸的活塞杆安装所述真空吸盘。

4.如权利要求1所述的工件抓取机构，其特征在于，所述驱动装置为锁紧气缸，所述摆臂的头部连接至所述锁紧气缸，所述摆臂铰接在所述吊具框架上以实现在所述吊具框架上摆动。

5.一种前后分块盖式工件吊具，其特征在于，包括吊具框架及安装于吊具框架上的、吊具-预装夹具定位机构、吊具-工件定位机构及如权利要求1～4任一项所述的工件抓取机构。

6.如权利要求5所述的前后分块盖式工件吊具，其特征在于，所述吊具-预装夹具定位机构包括设置在吊具框架上的第一导向件和第二导向件、设置在预装夹具外的第一基准件以及设置在预装夹具上的第二基准件，所述第一基准件的初始定位基准高度大于所述第二基准件的初始定位基准高度，所述第一导向件和所述第一基准件配合对吊具与预装夹具进行初导向而实现一次定位，所述第二导向件和所述第二基准件配合对吊具与预装夹具进行细导向而实现二次定位。

7.如权利要求6所述的前后分块盖式工件吊具，其特征在于，所述第一导向件为安装在吊具框架上的上部定位杆，所述第一基准件为安装在预装夹具外的轴套，所述轴套的顶面高于预装夹具的顶面，所述上部定位杆的导向头朝向地面插入到所述轴套中实现一次定位，所述上部定位杆安装于吊具框架的顶部且外伸至吊具框架侧面轮廓之外，所述上部定位杆包括定位销轴及倒L型的支撑板，所述支撑板的第一端固定安装在所述吊具框架上，所述支撑板的第二端外伸至所述吊具框架之外而形成支撑板悬臂，所述定位销轴固定安装在所述支撑板悬臂上；所述第二导向件为安装在吊具框架上的下部定位杆，所述第二基准件为开设在预装夹具上的预装夹具定位孔，所述下部定位杆的导向头朝向地面插入到所述预装夹具定位孔中实现二次定位。

8.如权利要求5所述的前后分块盖式工件吊具，其特征在于，所述吊具-工件定位机构包括：安装在吊具框架上的定位销，所述定位销通过插入工件定位孔而对吊具和工件进行定位；安装在吊具框架上的工件夹紧装置，所述工件夹紧装置可夹紧于毗邻所述工件定位孔的工件夹紧着力区。

9.如权利要求8所述的前后分块盖式工件吊具，其特征在于，所述工件夹紧装置包括可在驱动装置驱动下进行伸缩及转动的回转托板，所述驱动装置为回转夹紧气缸，所述回转夹紧气缸安装在吊具框架上，所述回转托板安装在所述回转夹紧气缸的活塞杆底端以托住所述工件夹紧着力区的底面，所述回转托板的顶面形状与所述工件夹紧着力区的底面形状相吻合，所述回转托板可托住并夹紧所述工件夹紧着力区的底面。

10.如权利要求9所述的前后分块盖式工件吊具，其特征在于，所述定位销通过定位销安装板固定安装在所述回转夹紧气缸的缸筒上而构成回转定位销组件；所述回转定位销组件中的所述回转托板上开设有回转托板通孔，所述定位销在所述回转托板恢复至非工作状态时可插入所述回转托板通孔中而对所述回转托板进行定位；所述回转定位销组件中的所述回转夹紧气缸通过直线运动部件安装在所述吊具框架上而构成伸缩回转定位销组件。