CN106140531B - 轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置 - Google Patents

轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,包括主框架、安装在所述主框架上的移动组件、和与移动组件连接的抓取组件,移动组件包括可以带动抓取组件做左右运动的X向移动组件、可以带动抓取组件做纵向运动的Y向移动组件、可以带动抓取组件做上下运动的Z向移动组件,抓取组件包括机械手爪、随动机构,随动机构可带动机械手爪在水平面获得一定运动以克服轮毂定位误差;平移机械手装置还包括自动识别装置、电气控制装置、报警系统,自动识别装置包括识别轮毂装置、识别托盘装置;抓取(夹持)部位为轮毂的中心孔,在机械手爪上部安装有随动机构,通过控制定位锁紧气动缸,可在水平面内获得一定的运动,以克服轮毂定位误差。

Description

轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置
技术领域
[0001]本发明属于轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置涉及汽车轮毂生产领域,是 将喷粉输送生产线上加工后的汽车轮毂转挂到烘干炉输送生产线上,经过三个坐标平行移 动完成转换生产工件位置全自动输送装置,特别涉及一种机械手爪设有随动机构的轮毂喷 粉工序转换三坐标平移机械手装置。
背景技术
[0002]现有轮毂喷粉后转移工序,机械抓取部位为轮毂圆周外表面,抓取(夹持)后定位 性、稳定性都较差,还会造成粉末缺失、半成品磕碰等质量问题。
[0003]轮毂在完成喷粉后及烘干前,己经喷粉的部位不能触碰。因此选择抓取(夹持)部 位是解决问题的关键。另外轮毂定位存在误差,机械手爪不能准确地抓取轮毂。
[0004]随着汽车制造业的飞速发展,铝合金轮毂已经被轿车普遍采用。轮毂涂装是轮毂 制造过程中重要一个环节。在油漆喷涂前,需要经过一道粉末喷涂工序,以保证整个涂层膜 厚要求和最终涂装效果和质量。粉末喷涂后需要经过烘干成膜。粉末喷涂时和烘干时所使 用的治具(支具),结构不同,不能通用。粉末喷涂后需要将轮毂完好的从喷粉工艺链转换到 烘干工艺链上。在工序转移的环节存在许多亟待解决的问题。原始方式的人工搬运,受限于 劳动强度、工作环境等因素,制约着生产效率和喷粉成膜质量。之后的辅助机械搬运,由于 搬运方式抓取(夹持)部位的不合理和专用机械设计的缺陷,也造成粉末缺失、半成品磕碰 等质量问题经常出现。因此亟需创新设计一种工序转换平移机械手装置,选取一个合理的 抓取(夹持)部位,从而保证轮毂在喷粉后及时、合理、有效地从喷粉工艺链转移到烘干工艺 链上。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,抓取部位为 轮毂中心孔,在机械手爪上部安装有随动机构,以克服轮毂定位误差.
[0006] 为了达到上述目的,本发明提出了一种轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装 置,包括主框架、安装在所述主框架上的移动组件、和与移动组件连接的抓取组件,所述移 动组件包括可以带动所述抓取组件做左右运动的X向移动组件、可以带动所述抓取组件做 纵向运动的Y向移动组件、可以带动所述抓取组件做上下运动的Z向移动组件,所述抓取组 件包括机械手爪、随动机构,所述随动机构可带动所述机械手爪在水平面获得一定运动以 克服轮毂定位误差;
[0007] 所述平移机械手装置还包括自动识别装置、电气控制装置、报警系统,所述自动识 别装置包括识别轮毂装置、识别托盘装置;
[0008] 所述随动机构通过上下连接板与机械手爪相连接,所述随动机构上设有随动机构 主体,随动机构轴承位于随动机构主体下方,随动机构轴承固定板的上面,随动机构轴承内 圈与随动机构主体相接触,外圈与随动机构轴承固定板接触,随动机构主体与随动机构轴 承固定板之间不相接触.两者之间可通过随动机构轴承相对滑动。
[0009] 所述自动识别装置为安装在喷粉工艺链及烘干工艺链的驱动站上、用于读取链条 运动脉冲数的编码器,以及安装在靠近转线机械手设备处、用于检测轮毂支具的检测用光 电管。
[0010] 所述机械手爪采用气缸驱动。
[0011] 所述机械手爪前端为抓起爪,所述抓起爪的形状与轮毂中心孔的形状相适应。
[0012] 所述抓起爪上设有专用沟槽,所述专用沟槽处镶嵌有耐磨橡胶条。
[0013] 所述Y向移动组件为架设在所述主框架两侧边导轨上的移动支架,设置在所述主 框架上两端的第一伺服电机;所述第一伺服电机通过双同步带连接所述移动支架。
[0014] 所述X向移动组件为设置在所述移动支架两侧边导轨上的移动台,设置在所述移 动支架上两端的第二伺服电机,所述第二伺服电机通过双同步带连接所述移动台。
[0015] 所述随动机构通过导柱连接到所述移动台下方,所述随动机构还包括摩擦副上盖 和摩擦副下座,所述摩擦副上盖位于所述摩擦副下座上部,摩擦副上盖能在摩擦副下座上 滑动.
[0016] 所述Z向移动组件采用四导柱电动缸,由伺服电机驱动。
[0017] 所述机械手装置包括两个抓取组件,所述抓取组件位于所述移动台的下方,并列 放置。
[0018] 本发明装置的是工作方式是,汽车轮毂被放置在喷粉输送线的支具上,经过喷粉 后进入转挂室,转挂室内安装平移机械手装置用于将工件从喷粉输送链上经由中间扫粉装 置转挂至烘干炉输送链上。当带有工件的支具进入到平移机机械手的工作范围内,平移机 机械手自动识别支具上有无工件,有工件时平移机械手开始工作,平移机械手的抓取装置 下降,抓取气动机械手爪伸进工件的中心孔,并张开抓取气动机械手爪将工件抓紧,机械手 爪张开达到足够的抓取力抓取工件后,平移机械手抓取装置提升至一定高度,将工件平移 至中间扫粉装置。工件被平移至中间扫粉装置后,平移机械手抓取装置下降,将工件放置在 中间扫粉机上,抓取气动机械手爪闭合松开工件,平移机械手抓取装置上升。中间扫粉机完 成工作后,平移机械手抓取装置下降,抓取气动机械手爪伸进工件的中心孔,并张开抓取气 动机械手爪将工件抓紧,平移机械手抓取装置提升至一定高度,平移机械手装置将工件平 移至烘干炉输送链上,平移机械手抓取装置下降,抓取气动机械手爪闭合松开工件,将工件 放置在烘干炉输送生产线的托盘上,平移机械手抓取装置上升,回到原始位置,以此不断循 环完成两条生产线转挂任务。
[0019]本专利中采用Z向移动组件Z向移动组件、X向移动组件、Y向移动组件实现了机械 手爪抓取位置的准确,所述Y向移动组件采用双同步带传动带动移动支架移动从而实现了 纵向上的精确定位;同时横向移动系统中的移动台可以在移动支架上进行滑动,实现了横 向的定位。
[0020]所述机械手爪前端为抓起爪,所述抓起爪的形状与轮毂中心孔的形状相适应,平 移机械手采用抓取轮毂的中心孔。中心孔是轮毂几何中心,被搬运转移的工件和整个设备 系统在一个稳定的工况下运行,完成作业。
[0021]在机械手爪上部安装有随动机构,通过控制定位锁紧气动缸,可在水平面内获得 一定的运动,以克服轮毂定位误差。机械手定位后,在抓取轮毂时由于轮毂在支具上位置相 对机械手爪存在偏差时,自动补偿这个偏差值。
[0022] 机械手爪选择采用气缸模式,对于不同规格的轮毂中心孔直径,自适应性强」在$ 取爪在沿半径方向上移动的过程中,遇到中心孔壁即停止继续运行,无需事先设计运动行 程。采用气缸模式运动部件的反应快,有利于生产节拍的保证。同时,作为动力来的压缩空 气,接入了用于油漆喷涂高洁净度的气源,不含有水等杂质,不会存在污染源,机械手虽在 工件上方运行,也不担心存在污染的隐患。
[0023] 随动机构轴承位于随动机构主体下方,随动机构轴承内圈与随动机构主体相接 触,可随随动结构主体移动,随动机构轴承外圈与随动机构轴承固定板接触,随动机构主体 与随动机构轴承固定板之间不相接触,可使外圈随随动机构轴承固定板移动,这样,随动机 构主体可相对随动机构固定板运动,实现了当轮毂定位误差时,机械手爪可在水平面获得 一定的运动,以克服轮毂定位误差. _
[0024]随动机构通过导柱连接到移动台下方,可实现抓取组件与移动台的连接,摩擦副 上盖相对摩擦副下座滑动,对随动机构主体有一定的支撑作用,又实现了两者的相对运动• [0025]抓取爪上,设计专用沟槽用于镶嵌耐磨橡胶条。该橡胶条,作为抓取(夹持)爪与轮 毂中心孔壁间的缓冲物,既保护了轮毂中心孔壁在抓取(夹持)时不被爪的硬金属磕碰,又 增加了爪与孔间的摩擦力,保证了抓取(夹持)的稳定性。
[0026] 机械手抓取装置每套配备两个抓取组件,可满足不同轮毂中心孔直径的抓取要 求。
附图说明
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装 置进一步说明:
[0028]图1是本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置整体结构示意图。
[0029]图2是本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置抓取组件正视图。
[0030]图3是本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置抓取组件侧视图。
[0031]如图1所示、本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,包括主框架13、安 装在所述主框架I3上的移动组件11、和与移动组件11连接的抓取组件5,所述移动组件11包 括可以带动所述抓取组件5做左右运动的X向移动组件15、可以带动所述抓取组件5做纵向 运动的Y向移动组件14、可以带动所述抓取组件5做上下运动的Z向移动组件18,所述抓取组 件5包括机械手爪9、随动机构7,所述随动机构7可带动所述机械手爪9在水平面获得一定运 动以克服轮毂定位误差。
[0032]所述平移机械手装置还包括自动识别装置、电气控制装置、报警系统,所述自动识 别装置包括识别轮毂装置、识别托盘装置。
[0033]所述自动识别装置为安装在喷粉工艺链及烘干工艺链的驱动站上、用于读取链条 运动脉冲数的编码器,以及安装在靠近转线机械手设备处、用于检测轮毂支具的检测用光 电管。
[0034]结合图2和图3所示,所述抓取组件12包括机械手爪9和使机械手爪9位置随着轮毂 位置适当调整的随动机构7,所述随动机构7位于所述机械手爪9的上方。
[0035]机械手爪9采用气缸8驱动。
[0036] 所述随动机构7通过上下连接板22与机械手爪9相连接,所述随动机构7上设有随 动机构主体40,随动机构轴承19位于随动机构主体40下方,随动机构轴承固定板27的上面, 随动机构轴承19内圈与随动机构主体40相接触,外圈与随动机构轴承固定板27接触,随动 机构主体40与随动机构轴承固定板27之间不相接触•两者之间可通过随动机构轴承19相对 滑动。
[0037] 所述随动机构7通过导柱29连接到所述移动台16下方,所述随动机构7还包括摩擦 副上盖43和摩擦副下盖45,所述摩擦副上盖43位于所述摩擦副下座45上部,摩擦副上盖43 能在摩擦副下座45上滑动。机械手爪9前端为抓起爪10,所述抓起爪10的形状与轮毂中心孔 的形状相适应。
[0038] 抓起爪10上设有专用沟槽39,所述专用沟槽39处镶嵌有耐磨橡胶条。
[0039] 所述机械手装置包括两个抓取组件5,所述抓取组件位于所述移动台16的下方,并 列放置。
[0040] 在机械手爪9上部安装有随动机构7,通过控制定位锁紧气动缸,可在水平面内获 得6mm的运动,以克服轮毂定位误差。
[0041] 本发明轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置升降部分(Z轴)采用高性能四导 柱电动缸,由伺服电机驱动。
[0042] 从喷粉生产线向烘干生产线转挂轮毂水平横向移动部分(X轴),采用第二伺服电 机1加减速器驱动,同步带传动完成。
[0043] 气动机械手抓取装置与喷粉生产线同步运动水平跟踪运动部分(Y轴),采用第一 伺服电机6加减速器驱动,同步带传动实现。
[0044]气动机械手抓取装置每套配备两个抓取气动机械手爪,一套满足轮毂中心孔直径 40-80mm抓取要求,另一套满足轮毂中心孔直径80-120mm抓取要求,可互换;气爪张开力和 闭合力均为3600N (0.5MPa),开/闭合时间约0.3s,空气耗量800cm3/每次循环,允许提升重 量大于35Kg。
[0045]工作时,首先,移动组件会自动识别工件的位置,并开始在工件的前进方向上进行 跟踪,并在此过程中保证移动组件的抓取装置与工件的中心孔处于垂直线上,此过程中,喷 粉输送链条、移动组件在工件的前进方向上(Y轴)速度及位移始终保持一致。
[0046]当移动组件与工件完全同步后,移动组件的抓取装置下降,抓取爪伸进工件的中 心孔,并张开抓取爪将工件抓紧,爪子张开达到足够的抓取力抓取工件7时,抓取装置提升 至一定高度,将工件平移至中间扫粉装置(X轴运动)。此过程中链条无停顿。
[0047] 工件被平移至中间扫粉装置后,抓取装置下降(Z轴下降)将工件放置在中间扫粉 机上,中间扫粉机开始动作,扫除多余的粉,然后抓取装置再次下降、提升将工件平移至烘 干炉输送链上方。
[0048]在工件被平移至烘干炉输送链上方后,移动组件能自动识别有无可被放置工件的 托盘,如无,则等待至条件满足,如有,则移动组件开始判断托盘的位置,并开始跟踪托盘, 此过程中,托盘的行进速度和方向与移动组件的行进速度及方向一致并进行同步,当移动 组件与托盘完全同步后,抓取装置下降,将工件放置在托盘上,收回抓取爪,上升,返回喷粉 输送链上方等待抓取下一个工件,以此循环工作。
[0049]移动组件械手采用抓取轮毂的中心孔。中心孔是轮毂几何中心,首先,不论哪种规 格的产品,其在喷粉支具上的定位点是相同的,坐标位置明确,通过电气控制易于实现精确 定位。其次,该点至轮毂外缘圆周质量分布均衡,从该位置抓取(夹持)后,整个轮毂质量中 心处于平衡状态,在从喷粉工艺链运行至烘干功能工艺链的工程中,工件运行平稳,机械手 的受力变形微小。这样,被搬运转移的工件和整个设备系统在一个稳定的工况下运行,完成 作业。
[0050]在喷粉工艺链及烘干工艺链的驱动站上,安装有编码器用于读取链条运动脉冲 数,同时在靠近转线机械手设备处,还安装有检测用光电管,检测轮毂支具。当轮毂支具经 过光电管时,信号即被发送到机械手控制系统,系统程序启动并与检测到的编码器脉冲信 号比较,计算出轮毂被抓取位置脉冲数。机械手此时已经沿X轴方向运动到在轮毂喷涂工艺 链的正上方待命,待接到指令后沿Y轴方向跟踪轮毂同向同步前进,跟踪达到预定位置后, 机械手快速沿Z轴将手爪插入轮毂中心孔,并迅速张开抓紧轮毂将其提升。在做上诉动作的 同时沿Y轴的运动仍然与链条保持同步。抓取轮毂后,机械手迅速沿Z轴上升同时沿X轴烘干 链方向运动。在喷粉与烘千链条之间,有一扫粉装置(固定位置),机8械手下降将轮毂放在 扫粉机上进行中心孔扫粉作业。扫粉完成后,机械手爪再次将轮毂抓取,上升并沿X轴继续 向烘干链方向移动。达到烘干链正上方后,机械手开始沿Y轴方向跟踪轮毂同向同步前进, 在设计的位置将轮毂放在烘干支具上。在放置过程中,机械手的跟踪运动仍在继续,以保证 与链条同步。完成轮毂转以后,机械手沿Z轴上升,再沿X轴向喷粉工艺链运动,进行下一个 抓取转移作业。所述平移机械手装置还包括电气控制装置、报警系统,这些装置都是本领域 通用的现有技术,本领域普通技术人员可以显而易见的进行装配,在此不再赘述。
[0051]需要注意的是,以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说 明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,在本发明的上述指导下,本领域技术人员可 以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形,而这些改进或者变形落在本发明的保护范 围内。

Claims (10)

1. 一种轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,包括主框架(1¾、安装在所述主框 架(13)上的移动组件(11)、和与移动组件(U)连接的抓取组件(5),其特征在于,所述移动 组件(11)包括可以带动所述抓取组件(5)做左右运动的X向移动组件(15)、可以带动所述抓 取组件(5)做纵向运动的Y向移动组件(14)、可以带动所述抓取组件(5)做上下运动的Z向移 动组件(18),所述抓取组件⑸包括机械手爪(9)、随动机构⑺,所述随动机构(7)可带动所 述机械手爪(9)在水平面获得一定运动以克服轮毂定位误差; 所述平移机械手装置还包括自动识别装置、电气控制装置、报警系统,所述自动识别装 置包括识别轮毂装置、识别托盘装置; 所述随动机构(7)通过上下连接板(22)与机械手爪(9)相连接,所述随动机构(7)上设 有随动机构主体(40),随动机构轴承(I9)位于随动机构主体(40)下方,随动机构轴承固定 板(27)的上面,随动机构轴承(19)内圈与随动机构主体(40)相接触,外圈与随动机构轴承 固定板(27)接触,随动机构主体(40)与随动机构轴承固定板(27)之间不相接触,两者之间 可通过随动机构轴承(19)相对滑动。
2. 根据权利要求1所述的平移机械手装置,其特征在于,所述自动识别装置为安装在喷 粉工艺链及烘干工艺链的驱动站上、用于读取链条运动脉冲数的编码器,以及安装在靠近 转线机械手设备处、用于检测轮毂支具的检测用光电管。
3. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 机械手爪⑼前端为抓起爪(10),所述抓起爪(1〇)的形状与轮毂中心孔的形状相适应。
4. 根据权利要求3所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 抓起爪(10)上设有专用沟槽(39),所述专用沟槽(39)处镶嵌有耐磨橡胶条。
5. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 Y向移动组件(14)为架设在所述主框架(13)两侧边导轨⑷上的移动支架(15),设置在所述 主框架(13)上两端的第一伺服电机(6);所述第一伺服电机⑹通过双同步带连接所述移动 支架(15)。
6. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 X向移动组件(17)为设置在所述移动支架(15)两侧边导轨(3)上的移动台(16),设置在所述 移动支架上两端的第二伺服电机(1),所述第二伺服电机⑴通过双同步带连接所述移动台 ⑽。
7. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 随动机构(7)通过导柱(29)连接到所述移动台(16)下方,所述随动机构⑺还包括摩擦副上 盖(43)和摩擦副下座(45),所述摩擦副上盖(43)位于所述摩擦副下座(45)上部,摩擦副上 盖(43)能在摩擦副下座(45)上滑动。
8. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 Z向移动组件(18)采用四导柱电动缸(2),由伺服电机驱动。
9. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所述 机械手爪⑼采用气缸⑻驱动。
10. 根据权利要求1所述的轮毂喷粉工序转换三坐标平移机械手装置,其特征在于,所 述机械手装置包括两个抓取组件(5),所述抓取组件(5)位于所述移动台(16)的下方,并列 放置。
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