CN110153253B - 基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，包括从左向右依次衔接设置的上件工位、滚边工位和下件工位，滚边工位上设有旋转台，旋转台上固定设有胎膜，旋转台的周向环绕设置有多个滚边机器人，旋转台一侧设有桁架机械手，桁架机械手包括桁架、移动块、竖向臂，移动块滑动设置在桁架上且能沿着桁架左右移动，竖向臂滑动设置在移动块上，竖向臂底部通过连接机构连接有滚边抓具，在滚边过程中，通过滚边抓具实现对门盖的定位压紧，并通过滚边机械人对旋转的门盖进行滚边作业；在滚边完成后，通过滚边抓具将完成滚边的门盖从胎膜上移出并送至下件工位的下件台上。本发明的优点：提高了滚边节拍、保证了滚边质量。

Description

基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统

技术领域

本发明涉及车身加工设备技术领域，尤其涉及基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统。

背景技术

现有的门盖板滚边系统包括一个固定台，固定台上设置胎膜，工作时，通过上件机器人连接上件抓手，通过上件抓手将门盖板抓取到胎膜上，上件抓手离开门盖板件，再通过固定台上设置的各个定位夹紧工装对板件进行定位夹紧，然后再通过滚边机器人进行滚边作业。滚边完成后，再通过下件机器人进行下件。由于固定台上设置有定位夹紧工装，在滚边的过程中，这些定位夹紧工装会对滚边机器人的滚边作业造成干涉，滚边机器人必须要避让这些定位夹紧工装，大大影响了工作节拍及滚边质量。并且，在滚边完成后，固定台上的定位夹紧工装要先释放门盖，然后再由下件机器人进行下件作业，存在一些等待时间，延长了下件时间，进一步降低了工作节拍。此外，由于固定台固定不动，在滚边工程中完全依靠滚边机器人移动完成对门盖边缘的滚边作业，滚边效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，以提高滚边节拍、保证滚边质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，所述高速滚边系统用于对门盖的边缘进行滚边，所述门盖包括上下层叠设置的内板和外板，所述高速滚边系统包括从左向右依次衔接设置的上件工位、滚边工位和下件工位，

所述上件工位设有上件台和上件机器人，通过上件机器人将位于上件台上的门盖搬运至滚边工位上；

所述滚边工位上设有能旋转的旋转台，所述旋转台上固定设置有用于放置门盖的胎膜，所述旋转台的周向环绕设置有多个滚边机器人，所述旋转台一侧设有桁架机械手，所述桁架机械手包括桁架、移动块、竖向臂，所述移动块滑动设置在桁架上且能沿着桁架左右移动，所述竖向臂滑动设置在移动块上且能沿着移动块上下移动，所述竖向臂底部通过一个连接机构连接有滚边抓具，在滚边过程中，通过滚边抓具实现对门盖的定位压紧，并通过滚边机械人对旋转的门盖进行滚边作业；在滚边完成后，通过滚边抓具将完成滚边的门盖从胎膜上移出并送至下件工位的下件台上。

进一步的，所述连接机构为浮动旋转连接机构，所述浮动旋转连接机构包括夹紧模块和旋转模块，

所述夹紧模块包括壳体、夹紧块、端盖，所述壳体内设空腔，所述壳体顶部与桁架机械手的竖向臂相连接，所述壳体底部由端盖对空腔进行封闭，所述端盖中部向上凸出形成凸台，所述凸台底部开有柱状空腔，所述凸台侧壁沿周向间隔均布多个径向通孔，所述径向通孔朝向柱状空腔的一侧具有锥形收口，所述球形滚珠内置于所述径向通孔中，所述球形滚珠两端均露出于径向通孔外，所述夹紧块位于壳体的空腔内，所述夹紧块底部设有夹紧空腔，所述夹紧块的夹紧空腔内侧壁下段为圆台状，通过驱动机构驱动夹紧块上下移动；

所述旋转模块包括旋转轴，所述旋转轴通过一个端面轴承转动支承在端盖上，所述旋转轴底端与滚边抓具相连接，所述旋转轴顶端伸入到凸台的柱状空腔内，所述旋转轴顶部设有一个压紧凸台，所述压紧凸台呈自下向上外扩的喇叭状结构；

当夹紧块下移时，夹紧空腔下段下移挤压凸台周向的多个球形滚珠缩回径向通孔内，并通过球形滚珠挤压旋转轴的压紧凸台，使得旋转轴上移，直至旋转轴顶端抵到凸台的柱状空腔顶壁，此时多个球形滚珠向内夹紧旋转轴；当夹紧块上移时夹紧空腔下段释放球形滚珠，球形滚珠释放旋转轴，此时旋转轴能自由旋转。

进一步的，所述滚边抓具包括滚边主体框架，所述滚边主体框架上设有用于夹紧内板的滚边夹紧机构、用于吸取外板的滚边吸取机构、以及用于对内板进行定位的滚边定位机构；所述滚边主体框架边缘设有用于压紧内板边缘的多个滚边压块。

进一步的，所述上件机器人的机械臂上连接有一个上件抓手，通过上件抓手实现对门盖的抓取，所述上件抓手包括上件主体框架，所述上件主体框架上设有用于夹紧外板的上件夹紧机构、用于吸取外板的上件吸取机构、以及用于对内板进行定位的上件定位机构。

进一步的，所述旋转台通过伺服电机驱动旋转。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，其通过将胎膜设置在能旋转的旋转台上，滚边时，与滚边机器人的滚边头反向旋转，大大提高了滚边效率、提高了生产节拍；同时，设置桁架机械手，配合滚边抓具，既实现了对滚边过程中的门盖进行定位压紧，又实现了滚边后的下件作业，省去了下件机器人以及以往固定台上的定位夹紧工装，滚边过程中无须避让工装，且下件过程不用多次切换，进一步提高了生产节拍。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的上件抓手的结构示意图。

图3是本发明的滚边抓具的结构示意图。

图4是本发明的滚边工位的部分放大图。

图5是本发明的浮动旋转连接机构处于夹紧状态的主视剖面图。

图6是本发明的浮动旋转连接机构处于释放状态的主视剖面图。

图7是本发明的浮动旋转连接机构的端盖主视剖面图。

图中标号：1上件台，2上件机器人，3上件抓手，31上件主体框架，32上件抓手换枪盘，33上件夹紧机构，34上件吸取机构，35上件定位销，36上件传感器,4旋转台，5胎膜，6浮动旋转连接机构，61壳体，62夹紧块，63端盖，64凸台，65球形滚珠，66夹紧空腔，67气缸，68旋转轴，69端面轴承，610压紧凸台，611径向通孔，7滚边机器人，8桁架机械手，81桁架,82移动块,83竖向臂，9滚边抓具，91滚边主体框架，92滚边夹紧机构，93滚边吸取机构，94滚边压块，95滚边定位销,96滚边传感器，97滚边抓具换枪盘，10下件台，11伺服电机，12门盖。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图7，本实施例公开了基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，该高速滚边系统用于对门盖12的边缘进行滚边，门盖12包括上下层叠设置的内板和外板，该高速滚边系统包括从左向右依次衔接设置的上件工位、滚边工位和下件工位。

上件工位设有上件台1和上件机器人2，通过上件机器人2将位于上件台1上的门盖12搬运至滚边工位上。上件机器人2的机械臂上连接有一个上件抓手3，通过上件抓手3实现对门盖12的抓取，上件抓手3包括上件主体框架31，上件主体框架31通过其顶部的上件抓手换枪盘32与上件机器人2的机械臂相连接。上件主体框架31上设有用于夹紧外板的上件夹紧机构33、用于吸取外板的上件吸取机构34、以及用于对内板进行定位的上件定位机构。

滚边工位上设有旋转台4，旋转台4通过伺服电机11驱动旋转。旋转台4上固定设置有用于放置门盖12的胎膜5，旋转台4的周向环绕设置有多个滚边机器人7，旋转台4一侧设有桁架机械手8，桁架机械手8包括桁架81、移动块82、竖向臂83，移动块82滑动设置在桁架81上且能沿着桁架81左右移动，竖向臂83滑动设置在移动块82上且能沿着移动块82上下移动，竖向臂83底部通过一个连接机构连接有滚边抓具9，在滚边过程中，通过滚边抓具9实现对门盖12的定位压紧，并通过滚边机械人对旋转的门盖12进行滚边作业；在滚边完成后，通过滚边抓具9将完成滚边的门盖12从胎膜5上移出并送至下件工位的下件台10上。

具体的，滚边抓具9包括滚边主体框架91，滚边主体框架91通过其顶部的滚边抓具换枪盘97与连接机构相连接。滚边主体框架91上设有用于夹紧内板的滚边夹紧机构92、用于吸取外板的滚边吸取机构93、以及用于对内板进行定位的滚边定位机构；滚边主体框架91边缘设有用于压紧内板边缘的多个滚边压块94。

其中，上件夹紧机构33和滚边夹紧机构92可选用上海德珂斯机械自动化技术有限公司生产的V系列的一体式夹紧器，可以选择型号为：V50.1或V63.1的一体式夹紧器。该一体式夹紧器包括一个夹紧臂，夹紧臂能在夹紧器驱动下在竖直面内翻转，夹紧臂前端安装有压紧块，压紧块随着夹紧臂一同翻转，上件主体框架31或滚边主体框架91上还设有与压紧块配合的支撑块，当压紧块的压紧面翻转至位于对应的支撑块相对时，便能将位于支撑块和压紧块的压紧面之间的板件夹紧。

上件吸取机构34和滚边吸取机构93分别采用多个吸盘组件，多个吸盘组件分别向下穿过内板上对应的通孔后吸住外板。

上件定位机构包括上件定位销35和上件传感器36，上件传感器36采用接近开关，通过该上件传感器36检测其与内板之间的距离，来判断上件抓手3是否移动到位。上件定位销35与内板的定位孔相配合实现上件抓手3与门盖12之间的相对定位。

滚边定位机构包括滚边定位销95和滚边传感器96，滚边传感器96采用接近开关，通过该滚边传感器96检测其与内板之间的距离，来判断滚边抓手是否移动到位。滚边定位销95与内板的定位孔相配合实现滚边抓具9与门盖12之间的相对定位。上述定位机构采用传感器和定位销进行双重定位，提高了定位精度。

具体的，连接机构为浮动旋转连接机构6，浮动旋转连接机构6包括夹紧模块和旋转模块。

夹紧模块包括壳体61、夹紧块62、端盖63，壳体61顶部与桁架机械手8的竖向臂83相连接，壳体61内设空腔，壳体61底部由端盖63对空腔进行封闭，端盖63中部向上凸出形成凸台64，凸台64底部开有柱状空腔，凸台64侧壁沿周向间隔均布多个径向通孔611，径向通孔611朝向柱状空腔的一侧具有锥形收口，球形滚珠65内置于径向通孔611中，球形滚珠65两端均露出于径向通孔611外，夹紧块62位于壳体61的空腔内，夹紧块62底部设有夹紧空腔66，夹紧块62的夹紧空腔66内侧壁下段为圆台状，通过驱动机构驱动夹紧块62上下移动，驱动机构可采用气缸67，气缸67的活塞杆与夹紧块62固定连接。

旋转模块包括旋转轴68，旋转轴68通过一个端面轴承69转动支承在端盖63上，旋转轴68底端与滚边抓具9的滚边抓具换枪盘97相连接，旋转轴68顶端伸入到凸台64的柱状空腔内，旋转轴68顶部设有一个压紧凸台610，压紧凸台610呈自下向上外扩的喇叭状结构。

当夹紧块62下移时，夹紧空腔66下段下移挤压凸台64周向的多个球形滚珠65缩回径向通孔611内，并通过球形滚珠65挤压旋转轴68的压紧凸台610，使得旋转轴68上移，直至旋转轴68顶端抵到凸台64的柱状空腔顶壁，此时多个球形滚珠65向内夹紧旋转轴68，旋转轴68相对于端盖63不能转动，处于夹紧状态。当夹紧块62上移时夹紧空腔66下段释放球形滚珠65，球形滚珠65释放旋转轴68，此时旋转轴68能自由旋转，处于释放状态。

本实施例提供的高速滚边系统的工作过程如下：

首先，将需要滚边的门盖12板件放置于上件台1上，上件机器人2带动上件抓手3来到上件台1上方，通过上件定位销35和上件传感器36来进行定位，到位后，上件吸取机构34向下穿过内板上对应的通孔后吸住外板，使得门盖12向上运动离开上件台1，给抓上件夹紧机构33夹取门盖12预留工作空间；然后上件夹紧机构33夹紧整个门盖12，实现对门盖12的抓取。

然后上件机器人2抓取门盖12移动至滚边工位的胎膜5上方，上件夹紧机构33释放门盖12，通过上件吸取机构34吸取门盖12下移到位后，将门盖12放置于胎膜5上，然后上件吸取机构34释放，完成上件作业；然后上件机器人2带动整个上件抓手3离开门盖12返回至初始位置，准备下一次的上件。

桁架机械手8的竖向臂83通过浮动旋转连接机构6连接滚边抓具9，此时控制浮动旋转连接机构6处于夹紧状态，滚边抓具9相对于竖向臂83不能旋转。通过桁架机械手8带动滚边抓具9移动至胎膜5上方，通过滚边定位销95和滚边传感器96进行定位，到位后，通过滚边抓具9上的滚边压块94压紧内板边缘，以避免滚边过程中内板滑移，从而保证滚边质量。至此，通过滚边抓具9完成了对胎膜5上门盖12的定位压紧。

接着进行滚边，在滚边之前，控制浮动旋转连接机构6处于释放状态，滚边抓具9相对于竖向臂83能自由旋转。由伺服电机11带动旋转台4转动，进而带动胎膜5、门盖12及滚边抓具9同步转动，周围的滚边机器人7动作，对旋转的门盖12进行滚边作业。

滚边工作结束后，滚边机器人7离开门盖12，与此同时，控制浮动旋转连接机构6从释放状态恢复到夹紧状态，同时滚边抓具9的滚边夹紧机构92和滚边吸取机构93动作，对门盖12进行吸取和夹紧，再由桁架机械手8的竖向臂83带动滚边抓具9和完成滚边的门盖12上移离开胎膜5，沿着下件台10的方向移动，将门盖12放置于下件台10上。在下件过程中，上件机器人2将下一个门盖12从上件台1移动至胎膜5上，进行下一轮的滚边作业。桁架机械手8在下件完成后带动滚边抓具9移动至胎膜5上方，等待进行下一轮对门盖12的定位压紧。

本实施例采用桁架机械手8，配合滚边抓具9，既实现了对滚边过程中的门盖12进行定位压紧，又实现了滚边后的下件作业。

首先，桁架机械手8移动速度极快，能达到1m/s；在桁架机械手8连接滚边抓具9对门盖12进行下件时，上件机器人2同步工作，从上件台1抓件上件到胎膜5上。当上件机器人2上件完成上件离开胎膜5时，桁架机械手8下件完成，运动回到胎膜5上方，对门盖12进行定位压紧。因为上件和下件的节拍时间重叠，没有多余的干涉等待时间，所以上下件时间被大大缩短，经实践验证，与传统的系统依靠两个机器人进行上下件的方式而言，节省了至少有10秒的时间。

其次，桁架机械手8的定位精度极高，达到了0.05mm，远小于滚边工艺对滚边抓具9所需求的0.2mm的定位精度。所以利用桁架机械手8连接的滚边抓具9对板件定位后，无需额外在旋转台4上安装定位工装来对滚边抓具9或者板件进行定位。节省了多余的定位工装，也节省了滚边过程中滚边机器人7避让定位工装的时间，并且滚边过程中通过旋转台4带动门盖12旋转，滚边速度更快，所需要的滚边时间更短，经实践验证，采用本系统，滚边工位完成一次滚边能节省大约8秒的时间。

通过上述两者的结合，基于桁架机械手的高速滚边系统，比传统滚边系统能节省约18秒的时间，最终使滚边节拍达到60JPH，大大提高了滚边节拍。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，所述高速滚边系统用于对门盖的边缘进行滚边，所述门盖包括上下层叠设置的内板和外板，其特征在于：所述高速滚边系统包括从左向右依次衔接设置的上件工位、滚边工位和下件工位，

所述上件工位设有上件台和上件机器人，通过上件机器人将位于上件台上的门盖搬运至滚边工位上；

所述滚边工位上设有能旋转的旋转台，所述旋转台上固定设置有用于放置门盖的胎膜，所述旋转台的周向环绕设置有多个滚边机器人，所述旋转台一侧设有桁架机械手，所述桁架机械手包括桁架、移动块、竖向臂，所述移动块滑动设置在桁架上且能沿着桁架左右移动，所述竖向臂滑动设置在移动块上且能沿着移动块上下移动，所述竖向臂底部通过一个连接机构连接有滚边抓具，在滚边过程中，通过滚边抓具实现对门盖的定位压紧，并通过滚边机器人对旋转的门盖进行滚边作业；在滚边完成后，通过滚边抓具将完成滚边的门盖从胎膜上移出并送至下件工位的下件台上；

所述连接机构为浮动旋转连接机构，所述浮动旋转连接机构包括夹紧模块和旋转模块，

所述夹紧模块包括壳体、夹紧块、端盖，所述壳体内设空腔，所述壳体顶部与桁架机械手的竖向臂相连接，所述壳体底部由端盖对空腔进行封闭，所述端盖中部向上凸出形成凸台，所述凸台底部开有柱状空腔，所述凸台侧壁沿周向间隔均布多个径向通孔，所述径向通孔朝向柱状空腔的一侧具有锥形收口，球形滚珠内置于所述径向通孔中，所述球形滚珠两端均露出于径向通孔外，所述夹紧块位于壳体的空腔内，所述夹紧块底部设有夹紧空腔，所述夹紧块的夹紧空腔内侧壁下段为圆台状，通过驱动机构驱动夹紧块上下移动；

所述旋转模块包括旋转轴，所述旋转轴通过一个端面轴承转动支承在端盖上，所述旋转轴底端与滚边抓具相连接，所述旋转轴顶端伸入到凸台的柱状空腔内，所述旋转轴顶部设有一个压紧凸台，所述压紧凸台呈自下向上外扩的喇叭状结构；

当夹紧块下移时，夹紧空腔下段下移挤压凸台周向的多个球形滚珠缩回径向通孔内，并通过球形滚珠挤压旋转轴的压紧凸台，使得旋转轴上移，直至旋转轴顶端抵到凸台的柱状空腔顶壁，此时多个球形滚珠向内夹紧旋转轴；当夹紧块上移时夹紧空腔下段释放球形滚珠，球形滚珠释放旋转轴，此时旋转轴能自由旋转。

2.如权利要求1所述的基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，其特征在于：所述滚边抓具包括滚边主体框架，所述滚边主体框架上设有用于夹紧内板的滚边夹紧机构、用于吸取外板的滚边吸取机构、以及用于对内板进行定位的滚边定位机构；所述滚边主体框架边缘设有用于压紧内板边缘的多个滚边压块。

3.如权利要求1所述的基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，其特征在于：所述上件机器人的机械臂上连接有一个上件抓手，通过上件抓手实现对门盖的抓取，所述上件抓手包括上件主体框架，所述上件主体框架上设有用于夹紧外板的上件夹紧机构、用于吸取外板的上件吸取机构、以及用于对内板进行定位的上件定位机构。

4.如权利要求1所述的基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边系统，其特征在于：所述旋转台通过伺服电机驱动旋转。

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