CN106144987A - 一种涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法，其特征在于：包括支撑架（1）、升降机构（2）、旋转机构（3）、抓取机构和电气控制系统，升降机构（2）设置在支撑架（1）上且可相对支撑架（1）的立柱上下滑动，旋转机构（3）设置在升降机构（2）上且可旋转180度，抓取机构的若干个吸盘（4）均布在旋转机构（3）的前端旋转架（31）上，吸盘（4）用于吸住涂胶后的风挡玻璃且可随旋转机构（3）的旋转架（31）旋转，电气控制系统用于控制升降机构（2）、旋转机构（3）和抓取机构的动作，电气控制系统包括PLC控制器；支撑架（1）是一个“门”结构。本发明结构简单、工作高效准确，提升了涂胶风挡玻璃的装配效率和质量。

Description

一种涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车总装生产线风挡玻璃自动化装配及其设备的技术领域，具体涉及一种涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法。

背景技术

在汽车装配生产线上，风挡玻璃装配一直是一种比较复杂的过程，从工艺角度分析，首先须对风挡玻璃四周进行涂胶，对涂胶量和胶条形状均有严格要求；其次，对于风挡玻璃装配，考虑到其重量重、体积较大、安装位置要求高等特性，通常采用机械手等辅助设施来进行装配。通常涂完胶的风挡玻璃是利用涂胶台翻转一定角度，满足人工操作机械手对风挡玻璃抓取，来实现风挡玻璃装配的。但这种转接方式，生产效率低，人员操作困难，实现自动化装配存在一定困难。因此，风挡玻璃在涂胶台上完成涂胶后到装配机械手之间的转接方式，直接影响风挡玻璃装配效率和装配质量。该处也是总装工艺规划过程中遇到的一个技术瓶颈工位。

发明内容

本发明设计了一种涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法，其解决了如何能够高效准确的实现涂完胶的风挡玻璃快速转接到自动装配机械手上的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：包括支撑架（1）、升降机构（2）、旋转机构（3）、抓取机构和电气控制系统，升降机构（2）设置在支撑架（1）上且可相对支撑架（1）的立柱上下滑动，旋转机构（3）设置在升降机构（2）上，抓取机构的若干个吸盘（4）安装在旋转机构（3）的前端，吸盘（4）用于吸住涂胶后的风挡玻璃且可随旋转机构（3）翻转180度，电气控制系统用于控制升降机构（2）、旋转机构（3）和抓取机构的动作。

进一步，支撑架（1）左右两个立柱的上部内侧对称的设置有滑动导轨（12），升降机构（2）可沿着滑动导轨（12）上下滑动。

进一步，滑动导轨（12）的上下端还分别设置有限位传感器，限位传感器与电气控制系统电连接。

进一步，升降机构（2）包括升降架（22）和导向轮（24），升降架（22）左右两侧分别设置有导向轮（24），导向轮（24）和滑动导轨（12）配合工作；升降气缸（21）固定设置在支撑架（1）下部，升降气缸（21）的活塞杆端部和升降架（22）的底部固连，升降气缸（21）动作时带动升降架（22）沿着滑动导轨（12）上下运动；升降气缸（21）与电气控制系统电气连接。

进一步，升降架（22）的左右两侧分别设置有两组导向轮（24），每组包括两个导向轮（24），两组导向轮（24）分别卡在相对应滑动导轨（12）的前后两面上。

进一步，升降架（22）由若干角钢焊接而成。

进一步，旋转机构（3）包括旋转架（31）、旋转座（32）、旋转轴（33）和旋转驱动，旋转座（32）固定设置在升降架（22）中部，旋转轴（33）一端和旋转架（31）固连，旋转轴（33）的另一端穿过旋转座（32）且在该端设置有旋转驱动，旋转驱动驱动旋转轴（33）以带动旋转架（31）旋转180度，若干吸盘（4）均布在旋转架（31）上。

进一步，旋转驱动包括旋转气缸（34）、齿轮（35）和齿条（36），齿轮（35）设置在旋转轴（33）的末端，旋转气缸（34）设置在升降架（22）的顶部，旋转气缸（34）的活塞杆端部和齿条（36）连接，齿条（36）和齿轮（35）配合工作将旋转气缸（34）活塞杆的直线运动转化成旋转架（31）的翻转运动，齿条（36）通过导轨安装在升降架（22）上，旋转气缸（34）与电气控制系统电气连接。

进一步，旋转架（31）是由方钢焊接而成的矩形框架结构。

进一步，抓取机构还包括真空发生器，真空发生器与电气控制系统电连接，真空发生器对吸盘（4）进行抽真空或释放吸盘（4）以实现吸盘（4）对涂胶风挡玻璃的抓取或释放。

进一步，电气控制系统包括PLC控制器。

进一步，支撑架（1）是一个“门”结构，支撑架（1）通过两个底脚板（11）固定在地面上，通过化学螺栓或预埋板与地面联接。

一种涂胶风挡玻璃翻转装置的控制方法，其特征在于：

步骤1：机器人完成涂胶返回安全位置后，翻转装置的PLC控制器接到开始工作指令，PLC控制器将执行信号发送给升降气缸（21）的控制阀，通过控制升降气缸（21）的控制阀，控制气缸（21）的活塞杆收缩并带动升降框架（22）下行；

步骤2：当升降框架（22）下降到预定位置，通过下行限位传感器将到位信号传递到PLC控制器,PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递到吸盘（4)的控制阀，真空发生器开始工作对吸盘（4）开始抽真空；

步骤3：当吸盘（4）达到预定真空度后将该信号反馈给PLC控制器，PLC控制器执行下一个指令，即控制升降气缸（21）的控制阀使得升降气缸（21）的活塞杆开始伸出，推动升降框架（22）上行，带动风挡玻璃脱离涂胶台；

步骤4：当升降框架（22）运行到上限位时，通过上行限位传感器，将到位信号传递到PLC控制器, PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递给旋转气缸（34）的控制阀，旋转气缸（34）的控制阀动作，旋转气缸（34）的活塞杆伸出并推动齿条（36）沿导轨向下运动，齿条（36）将直线运动通过与齿轮（35）啮合转化为齿轮（35）的旋转运动，从而带动翻转机构（3）的旋转架（31）旋转，也即带动旋转架（31）上抓取的风挡玻璃旋转；

步骤5：当旋转架（31）旋转到预定角度后，旋转气缸（34）停止动作并将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器给出一个信号给在等待的自动机械手，自动机械手接到指令后，开动运行到风挡玻璃上方，抓取玻璃，当机械手抓取完成后，将信号反馈给本翻转装置的PLC控制器，该翻转装置的真空发生器停止工作释放吸盘（4），吸盘（4）打开；

步骤6：机械手将风挡玻璃搬运到装配工位，翻转气缸（34）在PLC控制器的控制下收回活塞杆，翻转机构（3）的旋转架（31）旋转预定角度，回到原等待位置，等待下一个循环工作。

一种涂胶风挡玻璃翻转装置的工作方法，其特征在于：当风挡玻璃机器人涂完胶离开后，翻转结构（3）的翻转架（31）在升降气缸（21）作用下，随着升降机构（2）向下运动，通过限位传感器感知下降距离，当下降达到预定距离后，吸盘（4）接触风挡玻璃，真空发生器开始对吸盘（4）抽真空，从而吸住风挡玻璃，确认吸附完成后，升降气缸（21）顶升，翻转架（31）带着工件一起向上运动，通过限位传感器感知上升距离，上升到预定位置后升降气缸（21）停止动作，旋转气缸（34）开始动作，开始推动齿条（36）直线运动，齿条在导轨上做直线运动，通过齿条（36）与齿轮（35）啮合，将齿条（36）的直线运动转化为齿轮（35）的旋转运动，同时带动翻转架（31）旋转180度，将风挡玻璃非装配面朝上；这时在高位，机械手自动行走到翻转机构（3）上方，自动抓取风挡玻璃，翻转机构（3）翻转架（31）上的吸盘（4）取消真空，吸盘（4）脱离玻璃，成功将风挡玻璃传递给机械手，实现了涂胶后的风挡玻璃翻转转接要求。

该涂胶风挡玻璃翻转装置具有以下有益效果：

（1）本发明涂胶风挡玻璃翻转装置及其控制方法，实现了涂完胶的风挡玻璃在不影响下一个工件涂胶的情况下，快速完成提升和翻转180度，自动实现与机械手的转接，满足了涂胶风挡玻璃的提升翻转要求。

（2）本发明涂胶风挡玻璃翻转装置结构简单、工作高效准确，提升了涂胶风挡玻璃的装配效率和质量。

附图说明

图1：本发明涂胶风挡玻璃翻转装置的立体结构示意图；

图2：本发明涂胶风挡玻璃翻转装置的主视图；

图3：本发明涂胶风挡玻璃翻转装置的左视图；

图4：本发明涂胶风挡玻璃翻转装置的俯视图。

附图标记说明：

1—支撑架；11—底脚板；12—滑动导轨；2—升降机构；21—升降气缸；22—升降架；24—导向轮；3—旋转机构；31—旋转架；32—旋转座；33—旋转轴；34—旋转气缸；35—齿轮；36—齿条；4—吸盘。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图4示出了一种涂胶风挡玻璃翻转装置，包括支撑架1、升降机构2、旋转机构3、抓取机构和电气控制系统。支撑架1是一个“门”结构，支撑架1通过两个底脚板11固定在地面上，通过化学螺栓或预埋板与地面联接。滑动导轨12对称的设置在支撑架1左右两个立柱的上部内侧。升降机构2和旋转机构3设置在支撑架1上，升降机构2可相对支撑架1的升降滑动导轨12上下滑动。旋转机构3安装在升降机构2上，旋转机构3可实现180度旋转。抓取机构的吸盘4安装在旋转机构3的前端，吸盘4用于吸住涂胶后的风挡玻璃且可随旋转机构3旋转180度旋转。电气控制系统用于控制升降机构2、旋转机构3和抓取机构的动作。

升降机构2包括升降气缸21、升降架22和导向轮24。升降架22由若干角钢焊接而成，升降架22的左右两侧分别设置有两组导向轮24，每组两个，两组导向轮24分别卡在相对应滑动导轨12的前后两面，限制了升降架22前后方向的自由度，导向轮24可沿着滑动导轨12上下滑动。升降气缸21固定设置在支撑架1下部，升降气缸21的活塞杆端部和升降架22的底部固连。升降气缸21动作时可带动升降架22沿着滑动导轨12上下运动。滑动导轨12的上下端还设置有限位传感器，限位传感器和升降气缸21均与电气控制系统连接。

旋转机构3包括旋转架31、旋转座32、旋转轴33、旋转气缸34、齿轮35和齿条36。旋转架31是由方钢焊接而成的矩形框架结构，旋转架31通过旋转座32、旋转轴33可旋转的安装在升降架22中部。旋转座32固定设置在升降架22中部，旋转轴33一端和旋转架31固连，旋转轴33的另一端穿过旋转座32且在该末端设置有齿轮35。旋转气缸34设置在升降架22的顶部，旋转气缸34的活塞杆端部和齿条36连接，齿条36和齿轮35配合工作，齿条36通过导轨安装在升降架22上。当旋转气缸34动作时，可通过齿轮齿条机构将直线运动转化成旋转架31的翻转运动。旋转气缸34与电气控制系统连接。

抓取机构包括若干吸盘4和真空发生器。若干吸盘4均布在旋转架31上，真空发生器与电气控制系统连接，真空发生器对吸盘4进行抽真空或释放吸盘4以实现吸盘4对涂胶风挡玻璃的抓取和释放。

电气控制系统包括PLC控制器。该电气控制系统是一个高度自动化系统，该涂胶风挡玻璃翻转装置也是一个自动化的执行机构，具体控制逻辑顺序为：机器人完成涂胶，返回安全位置后，发出一个信号给该翻转装置，翻转装置的PLC控制器接到指令后，将执行信号发送给升降气缸21的控制阀，通过控制升降气缸21的控制阀，控制气缸21的活塞杆收缩并带动升降框架22下行，当升降框架22下降到预定位置，通过下行限位传感器，将到位信号传递到PLC控制器,PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递到吸盘4的控制阀，真空发生器开始工作对吸盘4开始抽真空，当吸盘4达到预定真空度后将该信号反馈给PLC控制器，PLC控制器执行下一个指令，即控制升降气缸21的控制阀使得升降气缸21的活塞杆开始伸出，推动升降框架22上行，带动风挡玻璃脱离涂胶台。当升降框架22运行到上限位时，通过上行限位传感器，将到位信号传递到PLC控制器, PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递给旋转气缸34的控制阀，旋转气缸34的控制阀动作，旋转气缸34的活塞杆伸出并推动齿条36向下运动，齿条36将直线运动通过与齿轮35啮合转化为齿轮35的旋转运动，从而带动翻转机构3的旋转架31旋转，也即带动旋转架31上抓取的风挡玻璃旋转，当旋转到预定角度后，旋转气缸34停止运动并将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器给出一个信号给在等待的自动机械手，自动机械手接到指令后，开动运行到风挡玻璃上方，抓取玻璃，当机械手抓取完成后，将信号反馈给本翻转装置的PLC控制器，该翻转装置的真空发生器停止工作释放吸盘4，吸盘4打开。机械手将风挡玻璃搬运到装配工位，翻转气缸34动作，翻转机构3的旋转架31旋转预定角度，回到原等待位置，等待下一个循环工作。

工作时，当风挡玻璃机器人涂完胶后，机器人离开，翻转结构3的翻转架31在升降气缸21作用下，随着升降机构2向下运动，通过限位传感器感知下降距离，当下降达到预定距离后，吸盘4接触风挡玻璃，吸盘4气路系统动作，也即真空发生器开始对吸盘4抽真空，从而吸住风挡玻璃，确认吸附完成后，升降气缸21动作，升降气缸21顶升，翻转架31带着工件一起向上运动，通过限位传感器感知下上升距离，上升到预定位置后升降气缸21停止动作，旋转气缸34开始动作，开始推动齿条36直线运动，齿条在导轨上做直线运动，通过齿条与齿轮35啮合，将齿条36的直线运动转化为齿轮35的旋转运动，带动翻转架31旋转180度，将风挡玻璃非装配面朝上。这时在高位，机械手自动行走到翻转机构3上方，自动抓取风挡玻璃，翻转机构3翻转架31上的吸盘4取消真空，吸盘4脱离玻璃，成功将风挡玻璃传递给机械手，实现了涂胶后的风挡玻璃翻转转接要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的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内。

Claims (11)

1.一种涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：包括支撑架（1）、升降机构（2）、旋转机构（3）、抓取机构和电气控制系统，升降机构（2）设置在支撑架（1）上且可相对支撑架（1）的立柱上下滑动，旋转机构（3）设置在升降机构（2）上，抓取机构的若干个吸盘（4）安装在旋转机构（3）的前端，吸盘（4）用于吸住涂胶后的风挡玻璃且可随旋转机构（3）翻转180度，电气控制系统用于控制升降机构（2）、旋转机构（3）和抓取机构的动作。

2.根据权利要求1所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：支撑架（1）左右两个立柱的上部内侧对称的设置有滑动导轨（12），升降机构（2）可沿着滑动导轨（12）上下滑动。

3.根据权利要求2所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：滑动导轨（12）的上下端还分别设置有限位传感器，限位传感器与电气控制系统电连接。

4.根据权利要求2或3所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：升降机构（2）包括升降架（22）和导向轮（24），升降架（22）左右两侧分别设置有导向轮（24），导向轮（24）和滑动导轨（12）配合工作；升降气缸（21）固定设置在支撑架（1）下部，升降气缸（21）的活塞杆端部和升降架（22）的底部固连，升降气缸（21）动作时带动升降架（22）沿着滑动导轨（12）上下运动；升降气缸（21）与电气控制系统电气连接。

5.根据权利要求4所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：升降架（22）的左右两侧分别设置有两组导向轮（24），每组包括两个导向轮（24），两组导向轮（24）分别卡在相对应滑动导轨（12）的前后两面上。

6.根据权利要求4所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：旋转机构（3）包括旋转架（31）、旋转座（32）、旋转轴（33）和旋转驱动，旋转座（32）固定设置在升降架（22）中部，旋转轴（33）一端和旋转架（31）固连，旋转轴（33）的另一端穿过旋转座（32）且在该端设置有旋转驱动，旋转驱动驱动旋转轴（33）以带动旋转架（31）旋转180度，若干吸盘（4）均布在旋转架（31）上。

7.根据权利要求6所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：旋转驱动包括旋转气缸（34）、齿轮（35）和齿条（36），齿轮（35）设置在旋转轴（33）的末端，旋转气缸（34）设置在升降架（22）的顶部，旋转气缸（34）的活塞杆端部和齿条（36）连接，齿条（36）和齿轮（35）配合工作将旋转气缸（34）活塞杆的直线运动转化成旋转架（31）的翻转运动，齿条（36）通过导轨安装在升降架（22）上，旋转气缸（34）与电气控制系统电气连接。

8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：抓取机构还包括真空发生器，真空发生器与电气控制系统电连接，真空发生器对吸盘（4）进行抽真空或释放吸盘（4）以实现吸盘（4）对涂胶风挡玻璃的抓取或释放。

9.根据权利要求1至8任一所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：电气控制系统包括PLC控制器。

10.根据权利要求1至9任一所述的涂胶风挡玻璃翻转装置，其特征在于：支撑架（1）是一个“门”结构，支撑架（1）通过两个底脚板（11）固定在地面上，通过化学螺栓或预埋板与地面联接。

11.一种涂胶风挡玻璃翻转装置的控制方法，其特征在于：

步骤1：机器人完成涂胶返回安全位置后，翻转装置的PLC控制器接到开始工作指令，PLC控制器将执行信号发送给升降气缸（21）的控制阀，通过控制升降气缸（21）的控制阀，控制气缸（21）的活塞杆收缩并带动升降框架（22）下行；

步骤2：当升降框架（220下降到预定位置，通过下行限位传感器将到位信号传递到PLC控制器,PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递到吸盘（4)的控制阀，真空发生器开始工作对吸盘（4）开始抽真空；

步骤3：当吸盘（4）达到预定真空度后将该信号反馈给PLC控制器，PLC控制器执行下一个指令，即控制升降气缸（21）的控制阀使得升降气缸（21）的活塞杆开始伸出，推动升降框架（22）上行，带动风挡玻璃脱离涂胶台；

步骤4：当升降框架（22）运行到上限位时，通过上行限位传感器，将到位信号传递到PLC控制器, PLC控制器接到到位信号后，将执行信号传递给旋转气缸（34）的控制阀，旋转气缸（34）的控制阀动作，旋转气缸（34）的活塞杆伸出并推动齿条（36）沿导轨向下运动，齿条（36）将直线运动通过与齿轮（35）啮合转化为齿轮（35）的旋转运动，从而带动翻转机构（3）的旋转架（31）旋转，也即带动旋转架（31）上抓取的风挡玻璃旋转；

步骤5：当旋转架（31）旋转到预定角度后，旋转气缸（34）停止动作并将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器给出一个信号给在等待的自动机械手，自动机械手接到指令后，开动运行到风挡玻璃上方，抓取玻璃，当机械手抓取完成后，将信号反馈给本翻转装置的PLC控制器，该翻转装置的真空发生器停止工作释放吸盘（4），吸盘（4）打开；

步骤6：机械手将风挡玻璃搬运到装配工位，翻转气缸（34）的活塞杆收回，翻转机构（3）的旋转架（31）旋转预定角度，回到原等待位置，等待下一个循环工作。