CN110449876A - 一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置及其工作方法，包括：框体的一侧固定连接于压紧装置，压紧装置连接于机器人本体；旋转装置设置于框体的上端；旋转支架设置于框体内，并且旋转支架的上端连接于旋转装置的输出轴；旋转装置驱使旋转支架绕其轴向旋转；若干变距装置呈圆周阵列设置于旋转支架上；相机和光源系统设置于框体的侧面；轮胎抓取装置包括两抓取部件，并且两抓取部件分别设置于旋转支架的两侧；若干拧紧轴装置分别设置于若干变距装置上，并且每一变距装置驱使所在拧紧轴装置进行沿旋转装置的径向移动。本发明通过设置的拧紧轴装置实现对主轮胎的螺母自动上料，主轮胎自动上料、自动安装并且实现自动拧紧。

Description

一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及轮胎安装的技术领域，尤其涉及一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的技术领域。

背景技术

随着产业的升级和工业4.0的推进，机器人越来越多地出现在汽车总装车间，包括：主轮胎安装、挡风玻璃安装、座椅安装和仪表安装等。在主轮胎安装工序，车身输送方式通常采用积放式悬挂输送机或托盘式柔性驱动输送系统；主轮胎普遍采用动力辊道输送，螺母(螺钉)等以振动料盘供料并排序，拧紧机为多轴组合式拧紧机，按照轮胎安装、螺母(螺钉)预拧、以人工完成螺母装配、预装和拧紧机到位为主，拧紧机负责螺母的自动拧紧。目前，该领域存在两大难题，其一是多轴轮胎拧紧机不具备变距能力，为了克服这个难题，有两种典型的做法：一种为增加主轮胎拧紧机，另一种为人工变距，但都会影响整体的节拍，前者更会增加硬件成本；另一难题是，节拍优化的需求，同样也出现了两种解决方案，一种方案为采用直交轨道实现拧紧机的自动移栽，增加主轮胎安装机实现半自动安装，但仍需要人工进行螺母(螺钉)安装和预拧紧，也无法解决安装位置的3D补偿，需要人工对准和施加预压力；另一种方案与本发明类似——引入机器人，由机器人手持多轴拧紧机实现自动拧紧，但一方面要求车身传输线做较多改造，实现定点安装，另一方面，不具备变距、安装压紧和旋转等功能，既无法保证主轮胎安装的质量，也无法满足柔性生产的需求，简单的叠加却造成了拧紧轴电缆易损坏和无法实现可靠稳定装配的后果。

发明内容

针对上述不足，现设计通过一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，包括：

框体，所述框体的一侧固定连接于压紧装置，所述压紧装置连接于机器人本体；

旋转装置，所述旋转装置设置于所述框体的上端；

旋转支架，所述旋转支架设置于所述框体内，并且所述旋转支架的上端连接于所述旋转装置的输出轴；所述旋转装置驱使所述旋转支架绕其轴向旋转；

若干变距装置，若干所述变距装置呈圆周阵列设置于所述旋转支架上；

相机和光源系统，所述相机和所述光源系统设置于所述框体的侧面；

轮胎抓取装置，所述轮胎抓取装置包括两抓取部件，并且两所述抓取部件分别设置于所述旋转支架的两侧；

若干拧紧轴装置，若干所述拧紧轴装置分别设置于若干所述变距装置上，并且每一所述变距装置驱使所在所述拧紧轴装置进行沿所述旋转装置的径向移动。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，所述框体包括横板和环绕所述旋转支架的外框体；所述横板设置于所述外框体的一端；所述横板的上端固定连接有所述旋转装置。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，所述旋转支架包括：支撑板、环形板和顶板；所述支撑板包括圆形部分和延伸部；所述圆形部分的两侧设置有所述延伸部；所述圆形部分的上端面的边缘设置有若干圆周阵列的支柱；若干所述支柱的上端连接于所述顶板的下端面；所述环形板位于所述顶板和所述支撑板之间，并且所述环形板套设于若干所述支柱。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，每一所述变距装置包括第一气缸、第一滑块和双导杆滑动装置；若干所述双导杆滑动装置圆周阵列设置于所述圆形部分；每一个所述双导杆滑动装置连接有所述第一滑块；并且每一个所述双导杆滑动装置背向所述圆形部分的圆心的一端设置有一个所述第一气缸，该第一气缸的输出端连接同一径向的所述第一滑块；每一所述第一滑块上设置一所述拧紧轴装置。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，每一所述拧紧轴装置包括磁性套筒和拧紧轴本体；每一所述拧紧轴本体安装于一个所述第一滑块，并且所述拧紧轴本体贯穿所述支撑板；同一所述拧紧轴本体的下端设置有所述磁性套筒。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，两所述抓取部件分别设置于两所述延伸部；每一所述抓取部件包括第二气缸、第二滑块、第二滑动轨道和夹取部；所述第二滑动轨道沿所述延伸部的延长方向设置；所述第二滑动轨道设置有一所述第二滑块；所述第二气缸设置于所述延伸部的末端，所述第二气缸连接有所述第二滑块；所述第二滑块上固定设置有所述夹取部。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，所述夹取部件包括一水平的L型板部和两夹取杆；所述L型板部的中部连接于所述第二滑块，并且所述L型板部垂直于所述延伸部的延长方向；所述L型板部的两侧分别设置有两竖直的所述夹取杆。

上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其中，包括上述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，包括：

步骤一、所述控制系统通过控制若干变距装置，从而使得若干所述拧紧轴装置能变距至节圆直径处，从而通过若干所述拧紧轴装置拾取若干螺母；

步骤二、所述控制系统通过所述拧紧轴装置将若干所述螺母压紧至所述主轮胎上若干螺母孔位中；

步骤三、所述控制系统通过控制两所述抓取部件，从而使得两所述抓取部件向内缩，使得两所述抓取部件能自定心地抓取主轮胎；

步骤四、所述控制系统控制所述相机和光源系统拍摄待安装汽车刹车盘总成，从而对主轮胎安装位置进行3D位置补偿；

步骤五、所述控制系统通过机器人移动至相应位置，并且所述控制系统通过所述压紧装置将所述框体前移，从而使所述主轮胎压紧于所述刹车盘总成；

步骤六、所述控制系统驱动若干所述拧紧轴装置，将若干所述螺母拧紧，从而将所述主轮胎安装于汽车上；

步骤七，所述控制系统控制所述可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置复位。

用以上技术方案，能够达到如下有益效果：

本发明通过设置的拧紧轴装置实现对主轮胎的螺母自动上料，并且实现自动拧紧。

本发明通过设置的压紧装置，确保在整个安装过程中，螺母、主轮胎与刹车盘总成都保持贴合，不发生相应的位移；

本发明通过设置的变距装置实现对不同节圆直径的主轮胎的进行安装，避免多套拧紧机的配置，增加总装柔性，节约硬件成本。

本发明通过将螺母取料、主轮胎安装和自动拧紧等工序集中到一个工位，空间节省率超过50％。而且，通过旋转装置增加了拧紧机的角度变换功能，可以确保在狭小空间亦可以实现主轮胎自动安装和拧紧。

附图说明

图1是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的示意图。

图2是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括机器人本体的示意图；

图3是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括框体以及机器人本体的示意图；

图4是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的示意图；

图5是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的侧视图；

图6是图5的A的放大图；

图7是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的俯视图；

图8a是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的第一种控制方式的流程图；

图8b是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的第二种控制方式的流程图。

附图中：1、框体；10、机器人本体；11、横板；12、外框体；13、压紧装置；2、旋转装置；3、旋转支架；31、支撑板；311、圆形部分；3111、支柱；312、延伸部；32、环形板；33、顶板；4、变距装置；41、第一气缸；42、第一滑块；5、相机和光源系统；6、轮胎抓取装置；61、抓取部件；611、第二气缸；612、第二滑块；613、第二滑动轨道；614、夹取部；6141、L型板部；6142、夹取杆；7、拧紧轴装置；71、磁性套筒；72、拧紧轴本体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的示意图。

图2是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括机器人本体的示意图；

图3是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括框体以及机器人本体的示意图；

图4是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的示意图；

图5是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的侧视图；

图6是图5的A的放大图；

图7是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置不包括旋转装置、旋转框架、框体以及机器人本体的俯视图；

图8a是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的第一种控制方式的流程图；

图8b是本发明的一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的第二种控制方式的流程图。

请参见图1至图8b所示，在一种较佳的实施例中，一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，包括：

框体1，框体1的一侧固定连接于压紧装置13，压紧装置13连接于机器人本体10。

旋转装置2，旋转装置2设置于框体1的上端。

旋转支架3，旋转支架3设置于框体1内，并且旋转支架3的上端连接于旋转装置2的输出轴；旋转装置2驱使旋转支架3绕其轴向旋转。

若干变距装置4，若干变距装置4呈圆周阵列设置于旋转支架3上。

相机和光源系统5，相机和光源系统5设置于框体1的侧面。

轮胎抓取装置6，轮胎抓取装置6包括两抓取部件61，并且两抓取部件61分别设置于旋转支架3的两侧。

若干拧紧轴装置7，若干拧紧轴装置7分别设置于若干变距装置4上，并且每一变距装置4驱使所在拧紧轴装置7进行沿旋转装置2的径向移动。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

进一步，在一种较佳实施例中，框体1包括横板11和环绕于旋转支架3的外框体12；横板11设置于外框体12的一端；横板11的上端固定连接有旋转装置2。

进一步，在一种较佳实施例中，旋转支架3包括：支撑板31、环形板32和顶板33；支撑板31包括圆形部分311和延伸部312；圆形部分311的两侧设置有延伸部312；圆形部分311的上端面的边缘设置有若干圆周阵列的支柱3111；若干支柱3111的上端连接于顶板33的下端面；环形板32位于顶板33和支撑板31之间，并且环形板32套设于若干支柱3111。

进一步，在一种较佳实施例中，每一变距装置4包括第一气缸41、第一滑块42、43双导杆滑动装置和44到位检测装置；若干双导杆滑动装置圆周阵列设置于圆形部分311；每一个双导杆滑动装置连接有第一滑块42；并且每一个双导杆滑动装置背向圆形部分311的圆心的一端设置有一个第一气缸41，该第一气缸41的输出端连接同一径向的第一滑块42；每一第一滑块42上设置一拧紧轴装置7。

进一步，在一种较佳实施例中，每一拧紧轴装置7包括磁性套筒71和拧紧轴本体72；每一拧紧轴本体72设置于一个第一滑块42，并且拧紧轴本体72贯穿支撑板31；同一拧紧轴本体72的下端设置有磁性套筒71。

进一步，在一种较佳实施例中，两抓取部件61分别设置于两延伸部312；每一抓取部件61包括第二气缸611、第二滑块612、第二滑动轨道613和夹取部614；第二滑动轨道613沿延伸部312的延长方向设置；第二滑动轨道613设置有一第二滑块612；第二气缸611设置于延伸部312的末端，第二气缸611连接有第二滑块612；第二滑块612上固定设置有夹取部614。

进一步，在一种较佳实施例中，夹取部件614包括一水平的L型板部6141和两夹取杆6142；L型板部6141的中部连接于第二滑块612，并且L型板部6141垂直于延伸部312的延长方向；L型板部6141的两侧分别设置有两竖直的夹取杆6142。

进一步，在一种较佳实施例中，本装置可以分为两大部分，即主轮胎安装拧紧装置和机器人本体；如图8a所示，并且本装置还会适配于总装内饰线；作为第一种控制方式，如图8a所示，主轮胎安装拧紧装置、机器人本体和内饰线传输系统可以作为从站链入总装生产线PLC，相互之间通过总控PLC进行通讯和并受总控PLC的控制；作为第二种控制方式，如图8b所示，本装置作为独立工作站进行工作，即，机器人本体作为控制主体，主轮胎安装拧紧机和内饰线传输系统等作为控制从体，两者通过工业总线(Profinet，Prifibus/DP，Ethernet/IP，EtherCAT，DeviceNet等)实现通讯，简化电气硬件配置，实现快速拆装和维护。

进一步，在一种较佳实施例中，本发明增加的相机和光源系统(机包括成角度配置两套2D相机、3D相机或者FANUC iRVision 3DV)用于实现主轮胎安装位置的3D位置补偿，其中，FANUC iRVision 3DV不宜受环境光的影响，快速获取3D位置补偿。

进一步，在一种较佳实施例中，旋转装置由伺服电机、行星减速系统和支架组成，直接驱动主轮胎抓取和使得变距装置旋转，旋转角度±72°。其中，伺服电机为机器人的附加轴，实现了与其他六轴的联动；一方面，可以实现主轮胎拾取时的相位调整，确保在狭小空间亦可以快速拾取任何相位偏差的主轮胎；另一方面，在主轮胎安装时可以实现主轮胎位置微调，减少机器人其他轴的运动，提高管线包的整体寿命，克服拧紧轴线缆在机器人快速反复运动下发生断裂的弊端，并且有利于整体节拍的优化。

进一步，在一种较佳实施例中，为了确保变距的准确性，增加了到位检测装置44，每一变距装置4包括所述位置检测传感器441、对应的固定支架442和检测片443，安装于所述支撑板31背侧。位置检测传感器包括位置检测传感器(左)4411和位置检测传感器(右)4412。当变距后，若节圆半径变小，则位置检测传感器(右)4412接近检测片并输出检测信号，确认变距完成；反之，则位置检测传感器(左)4411接近检测片并输出变距成功信号，表征节圆变径变大。尽在每一变距装置4所属到位检测装置发出信号才表征变距成功，否则报警。除上述实施例外，本发明还具有如下工作方法：

步骤一、控制系统通过控制若干变距装置4，从而使得若干拧紧轴装置7能变距至节圆直径处，从而通过若干磁性套筒71拾取若干螺母。

步骤二、所述控制系统通过拧紧轴装置7将若干螺母压紧至主轮胎上若干螺母孔位中。

步骤三、控制系统通过控制两抓取部件61，从而使得两抓取部件61由向内缩，使得两抓取部件61能自定心地抓取主轮胎。

步骤四、所述控制系统控制所述相机和光源系统拍摄待安装汽车刹车盘总成，从而对主轮胎安装位置进行3D位置补偿。

步骤五、控制系统通过机器手移动至相应位置，并且控制系统通过压紧装置13将框体1向刹车盘总成移动，从而使主轮胎压紧于刹车盘总成。

步骤六、控制系统驱动若干拧紧轴装置7，将若干螺母拧紧，从而将主轮胎安装于汽车上。

步骤七，控制系统控制可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置复位。具体的，是控制压紧装置13、轮胎抓取装置6若干变距装置4以及拧紧轴装置7复位。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，包括：

框体，所述框体的一侧固定连接于压紧装置，所述压紧装置连接于机器人本体；

旋转装置，所述旋转装置设置于所述框体的上端；

旋转支架，所述旋转支架设置于所述框体内，并且所述旋转支架的上端连接于所述旋转装置的输出轴；所述旋转装置驱使所述旋转支架绕其轴向旋转；

若干变距装置，若干所述变距装置呈圆周阵列设置于所述旋转支架上；

相机和光源系统，所述相机和所述光源系统设置于所述框体的侧面；

轮胎抓取装置，所述轮胎抓取装置包括两抓取部件，并且两所述抓取部件分别设置于所述旋转支架的两侧；

若干拧紧轴装置，若干所述拧紧轴装置分别设置于若干所述变距装置上，并且每一所述变距装置驱使所在所述拧紧轴装置进行沿所述旋转装置的径向移动。

2.根据权利要求1所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，所述框体包括横板和环绕所述旋转支架的外框体；所述横板设置于所述外框体的一端；所述横板的上端固定连接有所述旋转装置。

3.根据权利要求1所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，所述旋转支架包括：支撑板、环形板和顶板；所述支撑板包括圆形部分和延伸部；所述圆形部分的两侧设置有所述延伸部；所述圆形部分的上端面的边缘设置有若干圆周阵列的支柱；若干所述支柱的上端连接于所述顶板的下端面；所述环形板位于所述顶板和所述支撑板之间，并且所述环形板套设于若干所述支柱。

4.根据权利要求3所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，每一所述变距装置包括第一气缸、第一滑块和双导杆滑动装置；若干所述双导杆滑动装置圆周阵列设置于所述圆形部分；每一个所述双导杆滑动装置连接有所述第一滑块；并且每一个所述双导杆滑动装置上背向所述圆形部分的圆心的一端设置有一个所述第一气缸，该第一气缸的输出端连接同一径向的所述第一滑块；每一所述第一滑块上设置一所述拧紧轴装置。

5.根据权利要求4所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，每一所述拧紧轴装置包括磁性套筒和拧紧轴本体；每一所述拧紧轴本体安装于一个所述第一滑块，并且所述拧紧轴本体贯穿所述支撑板；同一所述拧紧轴本体的下端设置有所述磁性套筒。

6.根据权利要求4所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，两所述抓取部件分别设置于两所述延伸部；每一所述抓取部件包括第二气缸、第二滑块、第二滑动轨道和夹取部；所述第二滑动轨道沿所述延伸部的延长方向设置；所述第二滑动轨道设置有一所述第二滑块；所述第二气缸设置于所述延伸部的末端，所述第二气缸连接有所述第二滑块；所述第二滑块上固定设置有所述夹取部。

7.根据权利要求4所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，其特征在于，所述夹取部件包括一水平的L型板部和两夹取杆；所述L型板部的中部连接于所述第二滑块，并且所述L型板部垂直于所述延伸部的延长方向；所述L型板部的两侧分别设置有两竖直的所述夹取杆。

8.一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置的工作方法，其特征在于，包括权利要求1至7所述一种可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置，包括：

步骤一、所述控制系统通过控制若干变距装置，从而使得若干所述拧紧装置能变距至节圆直径处，从而通过若干所述拧紧轴装置拾取若干螺母；

步骤二、所述控制系统通过所述拧紧装置将若干所述螺母压紧至所述主轮胎上若干螺母孔位中；

步骤三、所述控制系统通过控制两所述抓取部件，从而使得两所述抓取部件向内缩，使得两所述抓取部件能自定心地抓取主轮胎；

步骤四、所述控制系统控制所述相机和光源系统拍摄待安装汽车刹车盘总成，从而对主轮胎安装位置进行3D位置补偿；

步骤五、所述控制系统通过机器人移动至相应位置，并且所述控制系统通过所述压紧装置将所述框体前移，从而使所述主轮胎压紧于所述刹车盘总成；

步骤六、所述控制系统驱动若干所述拧紧轴装置，将若干所述螺母拧紧，从而将所述主轮胎安装于汽车上；

步骤七，所述控制系统控制所述可变距机器人用主轮胎安装拧紧装置复位。