CN105690061B - 车轮装配机械手及车轮装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮装配机械手，包括吊挂装置、基座和抓取装置；基座是设置于吊挂装置上，且可相对于吊挂装置调节位置；抓取装置是设置于基座上，且用于执行抓取与释放动作。本发明的车轮装配机械手，利用作用力与反作用力原理，结合车轮结构，实现自定心夹持，提高车轮装配效率，降低劳动强度，消除安全隐患及其它质量缺陷产生的成本浪费，可广泛应用各款车型车轮，结构紧凑、操作方便、拆卸速度快、符合实际操作要求，制造成本低，不容易损坏，使用寿命长。本发明还公开了一种车轮装配方法。

Description

车轮装配机械手及车轮装配方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体地说，本发明涉及一种车轮装配机械手及车轮装配方法。

背景技术

车轮是汽车零部件中关键零部件之一，属于大型零部件，过去车轮装配大多依靠人工搬运，从线边零部件区到装配整车上的过程基本上都是依靠工人手工完成。在实际生产中，单凭人力搬运装配，体力消耗较大，随着汽车工业高速发展，生产线节拍越来越快，单纯依赖人工搬运，很难适应生产线节拍的快速提升；另随着长时间体力消耗，员工动作变形，很容易造成车轮轮辋金属部分与汽车外表面及油漆的磕碰划伤等质量缺陷，导致生产效率低下，装配一致性得不到保障。这种生产方式最终影响工作效率及整车外观质量，进而影响车辆美观及顾客满意度，车轮的装配质量与生产效率影响客户利益及节拍效率，因此设计一种机构降低操作者体力消耗并提升装配效率是需要解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种车轮装配机械手及车轮装配方法，目的是提高车轮装配到整车上的装配效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：车轮装配机械手，包括：

吊挂装置；

基座，其设置于吊挂装置上，且可相对于吊挂装置调节位置；以及

抓取装置，其设置于基座上，且用于执行抓取与释放动作。

所述抓取装置包括设置于所述基座上的固定抓手和与固定抓手相配合且可相对于固定抓手调节位置的活动抓手。

所述固定抓手和所述活动抓手均至少设置一个。

所述抓取装置还包括设置于所述基座上且与所述活动抓手连接的驱动机构，驱动机构用于对活动抓手提供使其摆动的驱动力。

所述驱动机构包括与所述基座连接的驱动器以及与驱动器和所述活动抓手连接的摆臂。

所述基座包括与所述吊挂装置连接的底板，所述抓取装置设置于底板上。

所述基座还包括设置于底板上的操作扶手，所述吊挂装置与操作扶手位于底板同一侧。

所述吊挂装置包括吊具连接臂和与吊具连接臂转动连接的位置调节机构，所述基座与位置调节机构连接。

所述位置调节机构包括与所述基座转动连接的两个调整臂和与两个调整臂转动连接的调整框，所述吊具连接臂插入调整框中且与调整框转动连接。

本发明还提供了一种车轮装配方法，采用上述车轮装配机械手，包括如下步骤：

(1)将车轮装配机械手移动至车轮存放位置处，由抓取装置抓取车轮；

(2)车轮装配机械手将抓取的车轮搬运至车轮安装位置处；

(3)抓取装置释放车轮，完成装配。

本发明的车轮装配机械手，利用作用力与反作用力原理，结合车轮结构，实现自定心夹持，提高车轮装配效率，降低劳动强度，消除安全隐患及其它质量缺陷产生的成本浪费，可广泛应用各款车型车轮，结构紧凑、操作方便、拆卸速度快、符合实际操作要求，制造成本低，不容易损坏，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明车轮装配机械手的结构示意图；

图2为本发明车轮装配机械手的主视图；

图3为本发明车轮装配机械手的侧视图；

图4为本发明车轮装配机械手的俯视图；

图5为抓取装置处于执行释放动作时的状态示意图；

图6为抓取装置处于执行抓取动作时的状态示意图；

上述图中的标记均为：1、吊具连接臂；2、底板；21、避让孔；3、活动抓手；31、第一夹杆；32、第一护套；4、固定抓手；41、第二夹杆；42、第二护套；5、驱动器；6、摆臂；7、连接板；8、调整臂；9、操作扶手；10、车轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图4所示，本发明提供了一种车轮装配机械手，包括吊挂装置、基座和抓取装置；基座是设置于吊挂装置上，且可相对于吊挂装置调节位置；抓取装置是设置于基座上，且用于执行抓取与释放动作。

具体地说，如图1至图4所示，基座包括与吊挂装置连接的底板2，抓取装置设置于底板2上。作为优选的，底板2为厚度较小的平板，底板2的中心处具有一个避让孔21，该避让孔21为沿底板2厚度方向贯穿设置的圆形通孔。避让孔21的直径小于车轮的外直径，在机械手抓取车轮后，抓取装置夹紧车轮并使车轮紧靠底板2并处于底板2一侧，吊挂装置位于底板2的另一侧，此时避让孔21并与车轮的轮辋中心部位位置对齐，而且车轮轮辋中心部位处的螺栓孔处于避让孔21的区域内，这样在车轮装配到车辆上安装位置处时，对应车辆轮毂上的车轮螺栓也会穿过车轮轮辋上的螺栓孔并插入避让孔21中，进而方便将螺母拧紧到车轮螺栓上，使车轮得以固定。

如图1至图4所述，作为优选的，基座还包括设置于底板2上的操作扶手9，吊挂装置与操作扶手9位于底板2同一侧。操作扶手9具有一定的长度，作为优选的，操作扶手9为L形结构，操作扶手9的端部与底板2为垂直连接，并朝向底板2的外侧伸出。操作扶手9至少设置一个，在装配车轮过程中，通过操作扶手9可以控制基座进行位置调整，便于将车轮移动至安装位置处。在本实施例中，操作扶手9在靠近底板2的端部位置处设置两个，两个操作扶手9处于同一直线上，且两个操作扶手9间隔一定距离，便于员工双手进行操作。

如图1至图4所示，吊挂装置包括吊具连接臂1和与吊具连接臂1转动连接的位置调节机构，吊具连接臂1是用于连接吊具或机械起重装置，基座与位置调节机构连接。位置调节机构可变形，通过位置调节机构的变形，可以实现基座相对位置的调节，实现车轮的快速抓取和装配。作为优选的，该位置调节机构包括与基座转动连接的两个调整臂8和与两个调整臂8转动连接的一个调整框，吊具连接臂1插入调整框中且与调整框转动连接。调整框是由两个相对设置的连接板7连接而成，连接板7为与底板2相平行的平板，两个连接板7通过螺栓连接成一体结构，形成内部中空的调整框。调整臂8为长条形结构，两个调整臂8的一端与底板2转动连接，另一端插入调整框中，且通过螺栓与两个连接板7转动连接。两个调整臂8的长度相等，位置调节机构与底板2连接，形成平行四连杆机构，使底板2可以相对于调整框进行平动。位置调节机构位于两个操作扶手9的同一侧，且两个调整臂8的端部旋转中心线处于与两个操作扶手9所处的同一直线相平行且与底板2侧平面相垂直的同一平面内。两个调节臂的端部靠近一个操作扶手9，底板2上的避让孔21并处于两个调整臂8之间。

如图1所示，作为优选的，吊具连接臂1为U型结构，吊具连接臂1的一端通过螺栓与吊具或机械起重装置相连，另一端插入两个连接板7之间且通过连接销与两个连接板7相连，连接板7可以绕连接销的轴心旋转，这样也可以实现基座及其上的抓取装置进行位置调节，且该连接销的轴线与调整臂8的端部与底板2和调整框的连接点的轴线相平行。

如图1至图4所示，抓取装置包括设置于基座上的固定抓手4和与固定抓手4相配合且可相对于固定抓手4调节位置的活动抓手3，固定抓手4和活动抓手3均至少设置一个。抓取装置通过固定抓手4和活动抓手3的相配合，实现对车轮的抓取与释放。而且活动抓手3相对于固定抓手4为可移动的，在抓取车轮前，如图5所示，活动抓手3与固定抓手4之间的距离最大，以形成较大的可容纳车轮的空间；如图6所示，当机械手移动使固定抓手4和活动抓手3移动到位后，活动抓手3移动直至固定抓手4和活动抓手3均与车轮外圆面接触，此时活动抓手3与固定抓手4共同夹紧车轮，实现对车轮的抓取。

在本实施例中，如图1至图4所示，固定抓手4设置两个，活动抓手3设置一个，且两个固定抓手4与活动抓手3呈三点分布。两个固定抓手4并大致处于同一直线上，且该直线与两个操作扶手9所处的同一直线和连接板7的长度方向相平行。两个操作扶手9固定设置于底板2的同一端，两个固定抓手4处于底板2的与操作扶手9所在端部相对的另一端，位置调节机构位于两个固定抓手4和两个操作扶手9之间，操作扶手9处于固定扶手与活动抓手3之间，使得机械手整体结构更加紧凑。

如图1至图4所示，抓取装置还包括设置于底板2上且与活动抓手3连接的驱动机构，该驱动机构用于对活动抓手3提供使其摆动的驱动力，实现活动抓手3的位置调节。驱动机构与操作扶手9和吊挂装置均处于底板2的同一侧，活动抓手3和固定抓手4均朝向底板2的另一侧伸出，活动抓手3和固定抓手4之间为容纳车轮的空间，该空间中没有其它部件会与车轮发生干涉。作为优选的，该驱动机构包括与底板2连接的驱动器5以及与驱动器5和活动抓手3连接的摆臂6。摆臂6的一端与驱动器5转动连接，另一端与活动抓手3固定连接。摆臂6并通过连接销实现与底板2的转动连接，摆臂6上处于两端之间的位置处设有让连接销穿过的通孔，该连接销的轴线与底板2的侧平面相垂直。

在本实施例中，如图1至图4所示，驱动机构的驱动器5处于两个操作扶手9之间，且驱动器5优选为气缸，该气缸的缸体端部通过连接销实现与底板2的转动连接，气缸的活塞杆与摆臂6的端部转动连接，从而可以通过活塞杆的伸缩，实现活动抓手3的往复摆动。

如图1至图4所示，作为优选的，活动抓手3包括与摆臂6固定连接的第一夹杆31和套设于第一夹杆31上的第一护套32；第一夹板为采用硬质材料制成，如金属；通过在第一夹杆31上设置采用软性材料制成的第一护套32，活动抓手3仅通过第一护套32与车轮接触，可以避免对车轮橡胶表面造成伤害。第一夹杆31并为L形结构，其具有与摆臂6固定连接且与底板2的侧平面相平行的第一杆体和与该第一杆体垂直连接的第二杆体，第二杆体并与底板2的侧平面相垂直，第一杆体和摆臂6位于底板2同一侧，第二杆体并朝向底板2的另一侧伸出，第一护套32套设于第二杆体上。与之相同的，固定抓手4包括与底板2固定连接的第二夹杆41和套设于第二夹杆41上的第二护套42；第二夹板为采用硬质材料制成，如金属。通过在第二夹杆41上设置采用软性材料制成的第二护套42，固定抓手4仅通过第二护套42与车轮接触，可以避免对车轮橡胶表面造成伤害。第二夹杆41也为L形结构，其具有与底板2固定连接且与底板2的侧平面相平行的第一杆体和与该第一杆体垂直连接的第二杆体，第二杆体并与底板2的侧平面相垂直，第一杆体位于底板2的一侧；第二夹杆41的第二杆体与第一夹杆31的第二杆体相平行且两者朝向底板2的同一侧伸出，第二护套42套设于第二夹杆41的第二杆体上。制作第一护套32和第二护套42的材质具有多种，优选为尼龙。

作为优选的，还可以在底板2的侧面平上覆盖一层软性材料，形成处于最外侧的防护层，在抓取车轮时通过防护层与车轮表面接触，可有效避免对轮胎橡胶表面的伤害。制作防护层的材质具有多种，优选为聚氨酯。

本发明还提供了一种车轮装配方法，采用上述结构的车轮装配机械手，并包括如下的步骤：

(1)将车轮装配机械手移动至车轮存放位置处，由抓取装置抓取车轮；

(2)车轮装配机械手将抓取的车轮搬运至车轮安装位置处；

(3)抓取装置释放车轮，完成装配。

在步骤(1)中，移动车轮装配机械手，将固定抓手4与活动抓手3套在车轮外边缘位置，进入的深度靠底板2端面限位。按下气缸的通气按钮，气缸的活塞杆伸张，带动摆臂6旋转，摆臂6带动活动抓手3旋转角度，车轮与活动抓手3间的间隙消除，车轮被活动抓手3与固定抓手4牢牢夹住。

在步骤(2)中，借助吊具或机械起重装置，将机械手连同车轮拎起，平移到汽车内部车轮安装孔的上方，然后放下车轮，再将车轮移动至安装孔中，并使汽车轮毂上的车轮螺栓插入车轮上的螺栓孔中，车轮完全进入装配位置后将车轮螺栓上的螺母拧紧，固定轮胎。

步骤(3)中，车轮完成装配后，按下气缸闭气按钮，活动抓手3回到原始位置，一个装配周期完成。

如图5和图6所示，现有的车轮外形均呈圆型，本发明的机械手利用汽车车轮外形特点，非工作状态时，底板2上的活动抓手3打开，活动抓手3与固定抓手4在空间形成一个圆形，这个圆形外径大于轮胎的外径，而工作状态时，气缸上的活塞杆通过摆臂6带动活动活动抓手3旋转一定角度，活动抓手3与固定抓手4在空间又形成一个圆形，而此时的圆形外径小于车轮的外径，实际工作中，车轮的外表面受到抓手的压力，利用作用力与反作用力原理，车轮对抓手的限制力与抓手提供给车轮的涨力相等，车轮外表面被活动抓手3与固定抓手4卡住，机械手与车轮形成一个整体，借助吊具或机械起重装置，可以将车轮提起、平移或旋转等各种动作。而且，机械手所提供的夹紧力属于自定心机构，通过气缸行程及摆臂6偏转角度的计算，可用于不同车型、不同外径的车轮装配，使用该机械手进行车轮装配，操作简单，使用方便，一般装配人员经简单指导即可进行操作，对员工技能要求大大降低，节省了员工弯腰板件、报件平移的工作内容，将劳动负荷最大的动作部分转移到机械运动上，降低了员工劳动强度，也提高了产品质量。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.车轮装配方法，采用车轮装配机械手，其特征在于，包括步骤：

(1)将车轮装配机械手移动至车轮存放位置处，由抓取装置抓取车轮；

(2)车轮装配机械手将抓取的车轮搬运至车轮安装位置处；

(3)抓取装置释放车轮，完成装配；

其中，车轮装配机械手包括：

吊挂装置；

基座，其设置于吊挂装置上，且可相对于吊挂装置调节位置；以及

抓取装置，其设置于基座上，且用于执行抓取与释放动作；

其中，所述基座包括与吊挂装置连接的底板，底板的中心处具有一个可与车轮的轮辋中心部位位置对齐的避让孔且避让孔的直径小于车轮的外直径；

吊挂装置包括吊具连接臂和与吊具连接臂转动连接的位置调节机构，位置调节机构包括与基座转动连接的两个调整臂和与两个调整臂转动连接的调整框，两个调整臂的长度相等；位置调节机构与底板连接，形成平行四连杆机构；

调整框是由两个相对设置的连接板连接而成，吊具连接臂的一端通过螺栓与吊具或机械起重装置相连，吊具连接臂的另一端插入两个连接板之间且通过连接销与两个连接板相连，连接板可绕连接销的轴心旋转。

2.根据权利要求1所述的车轮装配方法，其特征在于，所述抓取装置包括设置于所述基座上的固定抓手和与固定抓手相配合且可相对于固定抓手调节位置的活动抓手。

3.根据权利要求2所述的车轮装配方法，其特征在于，所述固定抓手和所述活动抓手均至少设置一个。

4.根据权利要求2所述的车轮装配方法，其特征在于，所述抓取装置还包括设置于所述基座上且与所述活动抓手连接的驱动机构，驱动机构用于对活动抓手提供使其摆动的驱动力。

5.根据权利要求4所述的车轮装配方法，其特征在于，所述驱动机构包括与所述基座连接的驱动器以及与驱动器和所述活动抓手连接的摆臂。

6.根据权利要求1至5任一所述的车轮装配方法，其特征在于，所述基座还包括设置于底板上的操作扶手，所述吊挂装置与操作扶手位于底板同一侧。