CN111811456A - 车轮固定装置、自动测量装置、测量方法及车轮生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车轮固定装置、自动测量装置、测量方法及车轮生产线，车轮固定装置包括底板，在所述底板上安装有侧向夹紧机构和支撑装置，车轮立式放置在支撑装置上，所述侧向夹紧机构从车轮的两侧夹紧车轮。自动测量装置包括工作台、机械手及三坐标测量机，车轮固定装置通过传动机构安装在工作台上，在所述车轮固定装置上还安装有用于检测车轮尺寸和/或安装是否到位和/或夹紧是否到位的检测装置，所述检测装置与机械手进行通讯并控制机械手的动作。本发明可稳定固定立式放置的车轮，且有利于机械手的装夹，实现车轮加工流水线上车轮立式自动上下料，配合机械手以及三坐标测量机自动实现车轮的全尺寸自动测量，大幅提高了检测效率。

Description

车轮固定装置、自动测量装置、测量方法及车轮生产线

技术领域

本发明属于车轮制造技术领域，特别涉及一种车轮固定装置、自动测量装置、测量方法及车轮生产线。

背景技术

随着国家智能化制造战略的实施，制造行业逐步转向智能化生产模式，针对轨道车辆用车轮的制造，目前已基本实现车轮加工的自动化生产，但对于车轮加工后的自动化测量尚未有成熟方案。现在针对车轮加工后的全尺寸检测，基本采用传统的三坐标测量机进行，检测过程中车轮需要平放在测量台位上，为了实现正反两面尺寸的测量，需要在检测过程中将车轮进行一次翻面，检测效率较慢，不适用于车轮的自动测量。

为了实现车轮生产线上的车轮自动测量，需要将车轮立起来放置，因此，亟待提供一种可以稳定放置立式车轮，满足车轮加工流水线上车轮全尺寸自动测量需求的装置。在专利号为201810272068.3的专利中公开了一种用于车轮测量定位的夹具，包括底板、支撑脚、水平支撑柱体、竖直面板等结构，在底板上固定有支撑脚，支撑脚上方固定有一对相平行的水平支撑柱体，在垂直于水平支撑体处安装有竖直面板，车轮放置在一对相平行的水平支撑柱体上。该车轮固定装置可用于放置汽车的车轮，但轨道车辆所使用的车轮直径大，且重量达300kg以上，该专利中提供的车轮固定装置无法适用于轨道车辆车轮的固定，无法满足轨道车辆车轮自动上下料的需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，提供一种可稳定固定立式放置的车轮，且可满足立式车轮自动上下料需求的车轮固定装置。

本发明另一个主要解决的技术问题是，提供一种可实现车轮加工流水线上车轮全尺寸自动测量，提高检测效率的自动测量装置，同时提供一种采用该自动测量装置的车轮生产线。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种车轮固定装置，包括底板，在所述底板上安装有侧向夹紧机构和支撑装置，车轮立式放置在支撑装置上，所述侧向夹紧机构从车轮的两侧夹紧车轮。

进一步，所述支撑装置包括两个支撑件及用于调节两个支撑件之间相对距离的支撑调节机构，车轮立式放置在两个支撑件上。

进一步，所述支撑调节机构包括支撑座和调节丝杠组件，所述支撑座可移动安装在底板上，所述支撑件安装在支撑座上，所述支撑座与调节丝杠组件连接，调节所述调节丝杠组件带动支撑座在车轮径向方向上移动。

进一步，在所述底板上设置有滑槽，所述支撑座在滑槽内滑动。

进一步，所述支撑件为支撑轮，所述支撑轮的形状与车轮踏面形状相匹配，车轮嵌在所述支撑轮上放置。

进一步，所述侧向夹紧机构包括夹紧装置，所述夹紧装置包括固定夹紧装置和移动夹紧装置，所述固定夹紧装置固定在底板上，所述移动夹紧装置通过移动机构沿车轮轴向方向移动用以调节固定夹紧装置与移动夹紧装置之间的间距，所述车轮夹紧在固定夹紧装置和移动夹紧装置之间。

进一步，所述夹紧装置的固定夹紧装置和移动夹紧装置均包括夹紧板、两个夹紧立柱及夹紧顶杆，所述夹紧板固定在底板上或可滑动安装在底板上，两个所述夹紧立柱安装在夹紧板的两侧，在每个所述夹紧立柱的顶部横向安装一个夹紧顶杆，所述固定夹紧装置和移动夹紧装置的夹紧顶杆从两侧夹紧中间的车轮。

本发明的另一个技术方案是：

一种车轮自动测量装置，包括工作台、机械手和三坐标测量机，所述工作台上安装有如上所述的车轮固定装置，车轮固定装置通过传动机构安装在工作台上，在所述车轮固定装置上还安装有用于检测车轮尺寸和/或安装是否到位和/或夹紧是否到位的检测装置，所述检测装置与机械手进行通讯并控制机械手的动作。

本发明的另一个技术方案是：

一种车轮自动测量方法，包括如下步骤：

S1、机械手将车轮放至车轮固定装置的支撑装置上，检测装置发出车轮安装到位的信号，机械手停止动作，同时向侧向夹紧机构发出信号；

S2、驱动侧向夹紧机构夹紧中间的车轮；

S3、车轮夹紧后，检测装置发出车轮夹紧到位信号，机械手松开撤离，机械手撤离至安全区并发出信号；

S4、驱动工作台，将已安装车轮的车轮固定装置运送至三坐标测量机位置进行测量；

S5、测量完成后，驱动工作台，将车轮固定装置传输至上下料区，发出信号给机械手，机械手前来抓取车轮，机械手抓紧后，发出信号给侧向夹紧机构；

S6、驱动侧向夹紧机构动作，松开车轮，检测装置发出松开信号，机械手将车轮抓出。

本发明的再一个技术方案是：

一种车轮生产线，安装有如上所述的车轮自动测量装置。

综上内容，本发明所述的一种车轮固定装置、自动测量装置、测量方法及车轮生产线，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)该车轮固定装置，可同时实现底部的支撑和两侧的夹紧，可稳定固定立式放置的车轮，且有利于机械手的装夹，满足立式车轮自动上下料的需求。

(2)该车轮固定装置可以根据车轮尺寸进行横向及纵向上的调节，通过性强。

(3)该自动测量装置和测量方法可实现车轮加工流水线上车轮立式自动上下料，满足车轮自动上下料的信息交互需求，配合机械手以及三坐标测量机自动实现车轮的全尺寸自动测量，大幅提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明车轮放置在固定装置后的结构示意图；

图2是本发明车轮固定装置结构示意图；

图3是本发明自动测量装置结构图。

如图1至图3所示，底板1，侧向夹紧机构2，支撑装置3，车轮4，支撑调节机构5，支撑轮6，支撑座7，调节丝杠组件8，丝杠8a，固定座8b，滑槽9，固定夹紧装置10，夹紧板10a,夹紧立柱10b,夹紧顶杆10c，安装槽10d，移动夹紧装置11，夹紧板11a,夹紧立柱11b,夹紧顶杆11c，安装槽11d，移动机构12，驱动装置13，滑动导轨组件14，工作台15，机械手16，三坐标测量机17，支撑位置传感器18，车轮接触传感器19，夹紧传感器20，安装板21，限位传感器22，车轮固定装置23。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一：

如图1和图2所示，本发明提供一种车轮固定装置，包括底板1，在底板1上安装有侧向夹紧机构2和支撑装置3，车轮4立式放置在支撑装置3上，侧向夹紧机构2从车轮4的两侧夹紧车轮4。

具体地，支撑装置3包括两个支撑件，车轮4立式放置在两个支撑件上，本实施例中，优选支撑件采用支撑轮6，支撑轮6的形状与车轮4的踏面形状相匹配，车轮4的踏面嵌在支撑轮6上放置，有效实现了车轮4的支撑与固定，提高车轮4了立式放置时的稳定性，同时也可避免车轮踏面被硌伤。

在支撑件上安装有用于调节两个支撑件之间相对距离的支撑调节机构5，用以适应不同车轮4的尺寸，提高该装置的通用性。支撑调节机构5包括两组支撑座7和调节丝杠组件8，分别对应每个支撑轮6。支撑座7整体呈U形结构，支撑轮6的两端通过销轴可转动安装在支撑座7的两个侧壁上，方便车轮4安装。支撑座7可移动安装在底板1上，为了保证支撑座7移动平稳，优选在底板1上设置有与支撑座7形状相匹配的滑槽9，支撑座7的底部嵌在滑槽9内并在滑槽9内滑动。支撑座7与调节丝杠组件8连接，操作人员调节调节丝杠组件8带动支撑座7在车轮4的径向方向上移动，用于适应不同尺寸的车轮4，实现不同踏面直径车轮4的支撑。

调节丝杠组件8包括丝杠8a及固定座8b，固定座8b通过螺栓固定安装在底板1上，支撑座7与丝杠8a螺纹连接，丝杠8a的另一端可转动安装在固定座8b上，操作人员旋转丝杠8a，即可推动支撑座7移动。

侧向夹紧机构2包括夹紧装置，夹紧装置包括固定夹紧装置10和移动夹紧装置11，固定夹紧装置10固定在底板1上，移动夹紧装置11通过移动机构12沿车轮4的轴向方向移动用以调节固定夹紧装置10与移动夹紧装置11之间的间距，车轮4夹紧在固定夹紧装置10和移动夹紧装置11之间，确保车轮4稳定固定在支撑装置3上。

固定夹紧装置10包括夹紧板10a、两个夹紧立柱10b及夹紧顶杆10c，夹紧板10a整体大致呈L形结构，水平的部分通过螺栓固定在底板1上，两个夹紧立柱10b安装在夹紧板10a的两端。为了进一步提高该装置的通用性，以适应各种规格的车轮4，夹紧立柱10b与夹紧板10a之间采用活动连接，被配置成可以水平和垂直方向上相对位置可调节的结构，在夹紧板10a和夹紧立柱10b上分别设置在相互垂直的安装槽10d，优选，在夹紧板10a上设置有上下两个水平的安装槽10d，更优选上部的安装槽10d为开口槽，在夹紧立柱10b上设置一个垂直的安装槽10d，夹紧立柱10b与夹紧板10a之间通过两个螺栓固定连接。在每个夹紧立柱10b的顶部横向安装一个夹紧顶杆10c。

移动夹紧装置11包括夹紧板11a、两个夹紧立柱11b及夹紧顶杆11c，夹紧板11a整体大致呈L形结构，两个夹紧立柱11b安装在夹紧板11a的两端，夹紧立柱11b与夹紧板11a之间同样采用活动连接，被配置成可以水平和垂直方向上相对位置可调节的结构，通过调整相对位置来实现不同踏面直径车轮4的夹紧。在夹紧板11a和夹紧立柱11b上分别设置在相互垂直的安装槽11d，优选，在夹紧板11a上设置有上下两个水平的安装槽11d，更优选上部的安装槽11d为开口槽，在夹紧立柱11b上设置一个垂直的安装槽11d，夹紧立柱11b与夹紧板11a之间通过两个螺栓固定连接。在每个夹紧立柱11b的顶部横向安装一个夹紧顶杆11c。

固定夹紧装置10和移动夹紧装置11中的夹紧顶杆10c和夹紧顶杆11c从两侧夹紧中间的车轮4，夹紧的位置选择在车轮4的轮毂处，通过四个夹紧点夹紧固定车轮4，即可以保证车轮4可以稳定固定在该装置上，同时无多余部分遮挡车轮4，既不会影响机械手夹取车轮4，也不会遮挡车轮4的三坐标采集点，实现了车轮4各位置的测量采点需求，保证三坐标测量机对车轮4进行全尺寸的检测。

移动机构12包括驱动装置13和滑动导轨组件14，滑动导轨组件14设置两组，分设在夹紧板11a的两端，由导轨和滑槽组成的滑动副，夹紧板11a的下表面固定在滑槽上，导轨固定在底板1上，导轨沿车轮4轴向设置。驱动装置13采用气缸，当然也可以采用电机等其它部件，驱动装置13通过安装座固定在底板1上，驱动装置13的输出端固定在夹紧板11a上，启动驱动装置13即可正反向推动移动夹紧装置11整体沿车轮4的轴向方向移动，进而实现夹紧车轮4和松开车轮4。驱动装置13安装有限位传感器22，用于检测驱动装置13的行程是否到位，即检测是否夹紧到位和松开到位。

本实施例中提供的车轮固定装置，可同时实现底部的支撑和两侧的夹紧，通过夹紧点的设置，不但可稳定固定立式放置的车轮4，而且有利于机械手的装夹，满足立式车轮自动上下料的需求，同时也不会影响机械手夹取车轮4，不会遮挡车轮4的三坐标采集点，保证三坐标测量机对车轮4进行全尺寸的检测。另外，该装置通过支撑调节机构及移动夹紧装置的设置，使该装置可以根据车轮4的尺寸进行横向及纵向上的调节，用以适应于任何规格的车轮4，提高了该装置的通用性。

实施例二：

如图3所示，本实施例中提供一种车轮自动测量装置，包括工作台15、机械手16和三坐标测量机17。

工作台15上安装有如实施例一中提供的车轮固定装置23，车轮固定装置23通过传动机构安装在工作台15上，用于将车轮固定装置23在上下料区域和测量区域之间进行运送。传动机构可以是滚珠丝杠传动机构、辊轮传动机构或皮带传动机构等，传动机构通过驱动电机进行驱动，实现车轮固定装置23整体自动进出三坐标测量机17。

工作人员先根据车轮4的规格尺寸调节两个支撑轮4之间的距离，同时调节夹紧立柱10b和11b的安装高度，待检测的车轮4立式放置在车轮固定装置23的两个支撑轮6上。

在车轮固定装置23上还安装有用于检测车轮4尺寸和/或安装是否到位和/或夹紧是否到位的检测装置，检测装置与机械手16进行通讯并控制机械手16的动作。优选检测装置包括支撑位置传感器18、车轮接触传感器19以及夹紧传感器20。

其中，支撑位置传感器18安装在支撑座7上，支撑位置传感器18设置两个，在每个支撑座7上均安装一个，支撑位置传感器18能够实现不同支撑位置的检测，并将位置信号发送机械手16，确保机械手16能够放置踏面直径合适的车轮4，如果机械手16抓取的车轮4与支撑位置不匹配，机械手16会发出错误指令，工作人员重新调整两个支撑轮6之间的间距。

车轮接触传感器19可以只在一个支撑座7上安装，在支撑座7的一侧壁上通过螺栓安装一Z字形的安装板21，车轮接触传感器19固定在该安装板21上。车轮接触传感器19用于检测车轮4是否放置到位，车轮接触传感器19检测到车轮4已放置到位后，向机械手16发出车轮到位信号。

在每个夹紧顶杆10c和11c的前端部均安装有一个夹紧传感器20，用于检测车轮4是否夹紧到位，夹紧传感器20检测到车轮4已夹紧到位后向机械手16发出夹紧到位信号。

该自动测量装置可实现车轮加工流水线上车轮立式自动上下料，满足车轮自动上下料的信息交互需求，配合机械手16以及三坐标测量机17自动实现车轮4的全尺寸自动测量，大幅提高了检测效率。

本实施例中还提供一种车轮自动测量方法，包括如下步骤：

S1、机械手16从上个工位处抓取车轮4，将车轮4放至该车轮固定装置的两个支撑轮6上，此时，车轮固定装置位于工作台15的上下料区域。车轮4放置到位后，车轮接触传感器19发出车轮4安装到位的信号，机械手16停止动作，同时向侧向夹紧机构2发出信号。

S2、启动侧向夹紧机构2中的驱动装置13，驱动移动夹紧装置11沿车轮4的轴向移动并向对面的固定夹紧装置10靠拢，直至移动夹紧装置11中的两个夹紧顶杆11c与车轮4接触，利用车轮4两侧的两个夹紧顶杆11c和夹紧顶杆10c将中间的车轮4夹紧。

S3、车轮4夹紧后，夹紧传感器20向机械手发出车轮4夹紧到位信号，机械手16松开并撤离，机械手16撤离至安全区后发出信号给工作台15的传动机构。

S4、工作台15传动机构中的驱动电机启动，驱动已放置好车轮4的车轮固定装置移动，将车轮4送至三坐标测量机17位置进行测量。

S5、测量完成后，再反向驱动工作台15的传动机构，将车轮固定装置移出三坐标测量机17并将车轮4传送至上下料区域，发出信号给机械手16，机械手16前来抓取车轮4，机械手16抓紧车轮4后，发出信号给侧向夹紧机构2。

S6、启动侧向夹紧机构2中的驱动装置13，驱动移动夹紧装置11反向移动，松开车轮4，夹紧传感器20发出松开信号，机械手16将车轮4抓出，运送至下一个工位，车轮4完成上下料。

在步骤S1前，还包括S0的步骤，机械手16根据支撑位置传感器18反馈的信号，判断已抓取的车轮4是否满足两个支撑轮6之间的距离的要求，如果不满足，则发出错误指令，工作人员重新调整两个支撑轮6之间的间距。

本实施例中还提供一种车轮生产线，安装有如上所述的车轮自动测量装置。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种车轮固定装置，其特征在于：包括底板，在所述底板上安装有侧向夹紧机构和支撑装置，车轮立式放置在支撑装置上，所述侧向夹紧机构从车轮的两侧夹紧车轮。

2.根据权利要求1所述的一种车轮固定装置，其特征在于：所述支撑装置包括两个支撑件及用于调节两个支撑件之间相对距离的支撑调节机构，车轮立式放置在两个支撑件上。

3.根据权利要求2所述的一种车轮固定装置，其特征在于：所述支撑调节机构包括支撑座和调节丝杠组件，所述支撑座可移动安装在底板上，所述支撑件安装在支撑座上，所述支撑座与调节丝杠组件连接，调节所述调节丝杠组件带动支撑座在车轮径向方向上移动。

4.根据权利要求3所述的一种车轮固定装置，其特征在于：在所述底板上设置有滑槽，所述支撑座在滑槽内滑动。

5.根据权利要求2所述的一种车轮固定装置，其特征在于：所述支撑件为支撑轮，所述支撑轮的形状与车轮踏面形状相匹配，车轮嵌在所述支撑轮上放置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种车轮固定装置，其特征在于：所述侧向夹紧机构包括夹紧装置，所述夹紧装置包括固定夹紧装置和移动夹紧装置，所述固定夹紧装置固定在底板上，所述移动夹紧装置通过移动机构沿车轮轴向方向移动用以调节固定部装置与移动夹紧装置之间的间距，所述车轮夹紧在固定夹紧装置和移动夹紧装置之间。

7.根据权利要求6所述的一种车轮固定装置，其特征在于：所述夹紧装置的固定夹紧装置和移动夹紧装置均包括夹紧板、两个夹紧立柱及夹紧顶杆，所述夹紧板固定在底板上或可滑动安装在底板上，两个所述夹紧立柱安装在夹紧板的两侧，在每个所述夹紧立柱的顶部横向安装一个夹紧顶杆，所述固定夹紧装置和移动夹紧装置的夹紧顶杆从两侧夹紧中间的车轮。

8.一种车轮自动测量装置，其特征在于：包括工作台、机械手及三坐标测量机，所述工作台上安装有如权利要求1-7任一项所述的车轮固定装置，车轮固定装置通过传动机构安装在工作台上，在所述车轮固定装置上还安装有用于检测车轮尺寸和/或安装是否到位和/或夹紧是否到位的检测装置，所述检测装置与机械手进行通讯并控制机械手的动作。

9.一种如权利要求8所述的车轮自动测量装置的自动测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、机械手将车轮放至车轮固定装置的支撑装置上，检测装置发出车轮安装到位的信号，机械手停止动作，同时向侧向夹紧机构发出信号；

S2、驱动侧向夹紧机构夹紧中间的车轮；

S3、车轮夹紧后，检测装置发出车轮夹紧到位信号，机械手松开撤离，机械手撤离至安全区并发出信号；

S4、驱动工作台，将已安装车轮的车轮固定装置运送至三坐标测量机位置进行测量；

S5、测量完成后，驱动工作台，将车轮固定装置传输至上下料区，发出信号给机械手，机械手前来抓取车轮，机械手抓紧后，发出信号给侧向夹紧机构；

S6、驱动侧向夹紧机构动作，松开车轮，检测装置发出松开信号，机械手将车轮抓出。

10.一种车轮生产线，其特征在于：安装有如权利要求8所述的车轮自动测量装置。

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