CN109760079B - 车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器，包括机座、若干独立旋转的旋转组件和若干独立旋转的滑块导轨机构，机座与车身钣金件装配的机器人末端相连，所述旋转组件安装于机座内，每个旋转组件的上部固连一个滑块导轨机构，滑块导轨机构的驱动端与钣金件相连；所述夹持器包括第一旋转组件、第二旋转组件和第三旋转组件，第一旋转组件上连接有第一滑块导轨机构；第二旋转组件上连接有第二滑块导轨机构，第三旋转组件上连接有第三滑块导轨机构。本发明的有益效果为：设计三个可独立旋转的旋转组件，形成机构的三个转动的自由度；每个旋转组件配设一组滑块导轨机构形成三个平动，大大提高了所述夹持器的自由度，实现对车身钣金件的抓取定位并装配。

Description

车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器

技术领域

本发明涉及一种夹持装置，具体涉及一种机车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器。

背景技术

现有的汽车车身焊装夹具类似于模具，缺乏柔性，占地面积大；并且，通常是针对某一特定大小和形状的钣金件而设计的，当所要夹持的钣金件的结构形状发生较大变化时，现有的夹具便不能发挥其作用。然而，对于一条汽车总装线而言，需要夹持各种不同的钣金件；对于现在的汽车行业而言，汽车更新换代周期短，因此，对于不同的钣金件就需要设计新的不同的夹具来完成工作，这会极大的提高生产成本，造成浪费。此外，现有的夹具大多是通过机器手等来夹取钣金件并将其支撑起，这样不仅会对钣金件表面产生破坏，还会增加机构的复杂度。以上这些都是现有夹具的缺点，这对于生产而言都是极为不利的。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可适用于各种尺寸板件的车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器。

本发明所采用的技术方案为：一种车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器，包括机座、若干独立旋转的旋转组件和若干独立旋转的滑块导轨机构，所述机座与车身钣金件装配的机器人末端相连，所述旋转组件安装于机座内，每个旋转组件的上部固连一个滑块导轨机构，滑块导轨机构的驱动端与钣金件相连。

按上述方案，所述夹持器包括第一旋转组件、第二旋转组件和第三旋转组件，第一旋转组件上连接有第一滑块导轨机构；第二旋转组件上连接有第二滑块导轨机构，第三旋转组件上连接有第三滑块导轨机构。

按上述方案，所述第一旋转组件包括中心轴和第一驱动机构，所述中心轴与第一驱动机构的驱动端相连，第一驱动机构带动中心轴转动；所述中心轴的下端通过圆柱滚子轴承与机座的端部相连，支承于机座上，中心轴的上端连接第一滑块导轨机构。

按上述方案，所述第二旋转组件包括与中心轴同轴布置的内空心轴，以及第二驱动机构，内空心轴与第二驱动机构的驱动端相连，第二驱动端带动内空心轴旋转；所述内空心轴的下端通过轴承与中心轴的外壁相连，支承于中心轴上；所述内空心轴的上端连接上横臂，上横臂连接第二滑块导轨机构；所述上横臂开设有上安装孔，中心轴的上部通过滚针轴承设于上安装孔内。

按上述方案，所述第三旋转组件包括与中心轴同轴布置的外空心轴，以及第三驱动机构，所述外空心轴套设于内空心轴上，外空心轴与第三驱动机构的驱动端相连，第三驱动机构带动外空心轴旋转；所述外空心轴的下端通过轴承与内空心轴的外壁相连，外空心轴的上端与机座相连；所述内空心轴的上端连接下横臂，第三滑块导轨机构设于下横臂上；所述下横臂上开设有下安装孔，所述中心空心轴通过轴承设于下安装孔内。

按上述方案，所述第一滑块导轨机构、第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构均分别包括底座、导轨、滚珠丝杠、滑块、支撑杆和步进电机；所述导轨安装于底座上，且导轨与安装座配置，滑块固定于安装座上；所述滚珠丝杠与导轨平行，滚珠丝杠两端固定；所述滚珠丝杠与滑块螺纹配合；滚珠丝杠的一端与步进电机的电机轴相连；所述支撑杆固定于滑块上；所述第一滑块导轨机构的导轨长度方向垂直于中心轴的轴线方向；所述第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构的导轨长度方向平行于中心轴的轴线方向；当步进电机的带动滚珠丝杠旋转时，推动滑块沿导轨水平滑动，并带动第二滑块导轨和第三滑块导轨的支撑杆沿轴线方向伸出或缩回，带动第一滑块导轨机构的支撑杆沿垂直于中心轴轴线方向平移。

按上述方案，所述支撑杆的端头开设有用于连接钣金件的环形槽。

按上述方案，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均分别包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机固定于机座的外壁，驱动电机的驱动轴穿过机座与主动锥齿轮的轮轴相连，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮分别通过花键固定于中心轴或内空心轴或外空心轴的外壁。

本发明的有益效果为：

1、本发明设计三个可独立旋转的旋转组件，形成机构的三个转动的自由度；此外，每个旋转组件配设一组滑块导轨机构，三组滑块导轨机构在步进电机的驱动下又能形成三个平动，这种结构配置大大提高了本发明所述夹持器的自由度，实现对车身钣金件的抓取定位并装配；

2、本发明中支撑杆的位置可以根据钣金件大小、形状和工位的变化而独立的进行调整，所述夹持器灵活度高，响应速度高；不需要机器抓手，利用三根支撑杆即可完成支撑工作，与现有的采用机器抓手直接抓取钣金件相比，避免了对钣金件表面的破坏，保证了钣金件的表面质量；

3、本发明中三个旋转组件的转轴同轴布置且安装于机座内，大大减小了夹持器的体积；4、本发明结构设计合理，可行性好，可靠性高。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例不带机座的结构示意图。

图3为中心轴、内空心轴和外空心轴的安装示意图。

图4为图3的剖视图。

图5为本实施例中支撑杆的结构示意图。

图6为本实施例的运动示意图。

图7为本实施例与工业机器人的连接示意图。

图8为本实施例的工作示意图。

其中：1、机器人；2、主动锥齿轮；3、中心轴；4、圆柱滚子轴承；5、内空心轴；6、钣金件；7、安装座；8、从动锥齿轮；9、外空心轴；10、滚针轴承；11、下横臂；12、底座；13、步进电机；14、支撑杆；15、导轨；16、滚珠丝杠；17、下横臂；18、机座；19、驱动电机；20、滑块。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种车身钣金件6装配的机器人1末端可重构夹持器，包括机座18、若干独立旋转的旋转组件和若干独立旋转的滑块导轨机构，所述机座18与车身钣金件6装配的机器人1末端相连，所述旋转组件安装于机座18内，每个旋转组件的上部固连一个滑块导轨机构，滑块导轨机构的驱动端与钣金件6相连。本发明中，所述夹持器包括第一旋转组件、第二旋转组件和第三旋转组件，第一旋转组件上连接有第一滑块导轨机构；第二旋转组件上连接有第二滑块导轨机构，第三旋转组件上连接有第三滑块导轨机构。

如图2～4所示，所述第一旋转组件包括中心轴3和第一驱动机构，所述中心轴3与第一驱动机构的驱动端相连，第一驱动机构带动中心轴3转动；所述中心轴3的下端通过圆柱滚子轴承4与机座18的端部相连，支承于机座18上，中心轴3的上端连接第一滑块导轨机构；所述第二旋转组件包括与中心轴3同轴布置的内空心轴5，以及第二驱动机构，内空心轴5与第二驱动机构的驱动端相连，第二驱动端带动内空心轴5旋转；所述内空心轴5的下端通过圆柱滚子轴承4与中心轴3的外壁相连，支承于中心轴3上；所述内空心轴5的上端连接上横臂17，上横臂17连接第二滑块导轨机构；所述上横臂17开设有上安装孔，中心轴3的上部通过滚针轴承10设于上安装孔内；所述第三旋转组件包括与中心轴3同轴布置的外空心轴9，以及第三驱动机构，所述外空心轴9套设于内空心轴5上，外空心轴9与第三驱动机构的驱动端相连，第三驱动机构带动外空心轴9旋转；所述外空心轴9的下端通过圆柱滚子轴承4与内空心轴5的外壁相连，支承在内空心轴5上，外空心轴9的上端通过圆柱滚子轴承4与机座18相连，支承在机座18上；所述内空心轴5的上端连接下横臂11，第三滑块导轨机构设于下横臂11上；所述下横臂11上开设有下安装孔，所述中心空心轴通过滚针轴承10设于下安装孔内。

优选地，所述第一滑块导轨机构、第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构这三者结构基本相同，均分别包括底座12、导轨15、滚珠丝杠16、滑块20、支撑杆14和步进电机13；所述导轨15安装于底座12上，且导轨15与安装座7配置，滑块20固定于安装座7上；所述滚珠丝杠16与导轨15平行，滚珠丝杠16两端固定；所述滚珠丝杠16与滑块20螺纹配合(滑块20开设内螺纹)；滚珠丝杠16的一端与步进电机13的电机轴相连；所述支撑杆14固定于滑块20上；所述第一滑块导轨机构的导轨15长度方向垂直于中心轴3的轴线方向；所述第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构的导轨15长度方向平行于中心轴3的轴线方向；当步进电机13的带动滚珠丝杠16旋转时，推动滑块20沿导轨15水平滑动，并带动第二滑块20导轨15和第三滑块20导轨15的支撑杆14沿轴线方向伸出或缩回，带动第一滑块导轨机构的支撑杆14沿垂直于中心轴3轴线方向平移。优选地，所述支撑杆14的端头开设有用于连接钣金件6的环形槽，如图5所示。本实施例中，第一滑块20导轨15结构的底座12整体安装方向与中心轴3的轴线方向垂直，支撑杆14的伸缩方向垂直于底座12。

优选地，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均分别包括驱动电机19、主动锥齿轮2和从动锥齿轮8，所述驱动电机19固定于机座18的外壁，驱动电机19的驱动轴穿过机座18与主动锥齿轮2的轮轴相连，主动锥齿轮2与从动锥齿轮8啮合，从动锥齿轮8分别通过花键固定于中心轴3或内空心轴5或外空心轴9的外壁。本发明中，各从动锥齿轮8分别通过花键与中心轴3或内空心轴5或外空心轴9相连。本实施例中，所述驱动电机19为有刷电机。三个驱动电机19分别通过三对锥齿轮副带动三根转轴(中心轴3、内空心轴5和外空心轴9)旋转，实现三根转轴的独立旋转。

本发明中，三个驱动机构的从动锥齿轮8分别通过花键固定于中心轴3或内空心轴5或外空心轴9的外壁(具体地，花键设于中心轴3、内空心轴5或外空心轴9的外壁，从动锥齿轮8上设有花键槽)，三个驱动电机19分别通过花键带动中心轴3、内空心轴5或外空心轴9转动，实现三根转轴的独立旋转。所述上横臂17与第二滑块导轨机构的底座12焊接，二者共同旋转；下横臂11与第三滑块导轨机构的底座12焊接，二者共同旋转，如图6所示。支撑杆14的下端加工有螺纹，与滑块20导轨15中滑块20螺纹连接，使其能随滑块20平动和随中心轴3转动。支撑杆14的上端加工出环形槽，支撑杆14可伸入汽车钣金件6上加工出的定位孔内，环形槽卡在定位孔内，从而支撑汽车钣金件6，并将其送到指定位置。

如图7和图8所示，本发明所述可重构夹持器连接于工业机器人1的末端，作为工业机器人1末端执行器，通过三根带环形槽的支撑杆14伸入汽车钣金件6的定位孔内，并通过电机带动支撑杆14运动，从而夹持汽车钣金件6至装配位置。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器，其特征在于，包括机座、若干独立旋转的旋转组件和若干独立旋转的滑块导轨机构，所述机座与车身钣金件装配的机器人末端相连，所述旋转组件安装于机座内，每个旋转组件的上部固连一个滑块导轨机构，滑块导轨机构的驱动端与钣金件相连；所述夹持器包括第一旋转组件、第二旋转组件和第三旋转组件，第一旋转组件上连接有第一滑块导轨机构；第二旋转组件上连接有第二滑块导轨机构，第三旋转组件上连接有第三滑块导轨机构；所述第一旋转组件包括中心轴和第一驱动机构，第一驱动机构带动中心轴转动；所述中心轴的下端通过圆柱滚子轴承与机座的端部相连，支承于机座上，中心轴的上端连接第一滑块导轨机构；所述第二旋转组件包括与中心轴同轴布置的内空心轴，以及第二驱动机构，第二驱动端带动内空心轴旋转；所述内空心轴的下端通过轴承与中心轴的外壁相连，支承于中心轴上；所述内空心轴的上端连接上横臂，上横臂连接第二滑块导轨机构；所述上横臂开设有上安装孔，中心轴的上部通过滚针轴承设于上安装孔内；所述第三旋转组件包括与中心轴同轴布置的外空心轴，以及第三驱动机构，所述外空心轴套设于内空心轴上，第三驱动机构带动外空心轴旋转；所述外空心轴的下端通过轴承与内空心轴的外壁相连，外空心轴的上端与机座相连；所述内空心轴的上端连接下横臂，第三滑块导轨机构设于下横臂上；所述下横臂上开设有下安装孔，所述中心空心轴通过轴承设于下安装孔内；所述第一滑块导轨机构、第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构均分别包括底座、导轨、滚珠丝杠、滑块、支撑杆和步进电机；所述导轨安装于底座上，且导轨与安装座配置，滑块固定于安装座上；所述滚珠丝杠与导轨平行，滚珠丝杠两端固定；所述滚珠丝杠与滑块螺纹配合；滚珠丝杠的一端与步进电机的电机轴相连；所述支撑杆固定于滑块上；所述第一滑块导轨机构的导轨长度方向垂直于中心轴的轴线方向；所述第二滑块导轨机构和第三滑块导轨机构的导轨长度方向平行于中心轴的轴线方向；当步进电机的带动滚珠丝杠旋转时，推动滑块沿导轨水平滑动，并带动第二滑块导轨和第三滑块导轨的支撑杆沿轴线方向伸出或缩回，带动第一滑块导轨机构的支撑杆沿垂直于中心轴轴线方向平移。

2.如权利要求1所述的车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器，其特征在于，所述支撑杆的端头开设有用于连接钣金件的环形槽。

3.如权利要求1所述的车身钣金件装配的机器人末端可重构夹持器，其特征在于，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构均分别包括驱动电机、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述驱动电机固定于机座的外壁，驱动电机的驱动轴穿过机座与主动锥齿轮的轮轴相连，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，从动锥齿轮分别通过花键固定于中心轴或内空心轴或外空心轴的外壁。

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