CN112109091A - 上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法，上件抓手装置用于从上料框拿取车身零件，包括：框架，框架包括横梁和竖梁；安装于横梁的横向驱动件和安装于竖梁的竖向驱动件；横向驱动件和竖向驱动件上均设置有吸取件，吸取件用于吸取车身零件。该发明具有能够吸取不同车型的车身零件，生产效率高的优点。

Description

上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法

技术领域

本发明涉及车身零件自动上线领域，尤其涉及一种上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法。

背景技术

现有技术中，汽车车身零件上件(将车身零件安装到汽车白车身上)，主要是通过视觉定位系统对车型及位置信息进行识别分析，然后上件机器人的上件抓手装置抓取车身零件，并将车身零件放到视觉定位系统分析计算位置与车身进行匹配定位，达到上件焊接目的。由于实际生产过程中汽车的型号有多种，而对不同车型上件抓手装置需要切换，柔性能力差，上件抓手装置的制作成本高，生产效率低。

鉴于此，有必要提供一种新型的上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种上件抓手装置、车身零件自动上线系统及方法，旨在解决现有技术中不同车型上件抓手装置需要切换，柔性能力差、生产效率低的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种上件抓手装置，用于从上料框拿取车身零件，所述抓手装置包括：

框架，所述框架包括横梁和竖梁；

可滑动地安装于所述横梁的横向驱动件和可滑动地安装于所述竖梁的竖向驱动件；

所述横向驱动件和所述竖向驱动件上均设置有吸取件，所述吸取件用于吸取所述车身零件。

优选地，所述上件抓手装置还包括分别安装于所述框架的夹紧件和限位板，所述夹紧件包括夹紧气缸和与所述夹紧气缸驱动连接的夹头，所述夹头用于夹紧所述车身零件，所述限位板用于抵接所述车身零件的外轮廓。

优选地，所述吸取件为真空吸盘。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种车身零件自动上线系统，用于将车身零件夹取至白车身位置，所述车身零件自动上线系统包括上料框、固定视觉系统、对接装置和上件机器人，所述上件机器人包括定位抓手装置和上述权利要求1-3中任一项所述的上件抓手装置；

所述上料框用于放置所述车身零件；

所述上件抓手装置用于将所述车身零件从所述上料框抓取至所述对接装置；

所述定位抓手装置用于将所述车身零件从所述对接装置抓取至第一预设位置；

所述固定视觉系统用于引导所述上件机器人抓取所述车身零件；

所述对接装置用于放置所述车身零件并对所述车身零件定位。

优选地，所述对接装置包括台面和分别安装于所述台面的第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元，所述第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元用于对所述车身零件定位。

优选地，所述车身零件自动上线系统还包括自动牵引车，所述上料框设置有连接板，所述连接板上设置有插销孔，所述自动牵引车和所述连接板通过插销连接。

优选地，所述上料框还包括底板和框架，所述框架底部的相对两侧设置有限位轮，所述自动牵引车与所述上料框连接时，所述限位轮抵靠所述自动牵引车的侧面。

优选地，所述车身零件自动上线系统还包括分别设置在地面的第一定位装置和第二定位装置，所述第一定位装置与所述底板的上表面抵接以限制所述上料框在竖直方向运动，所述第二定位装置与所述框架抵接以限制所述上料框滑动。

根据本发明的再一方面，本发明还提供一种车身零件自动上线方法，应用于上述所述的车身零件自动上线系统，车身零件自动上线系统包括自动牵引车、上料框、固定视觉系统、对接装置、上件机器人，所述上件机器人包括上件抓手装置和定位抓手装置，所述车身零件自动上线方法包括以下步骤：

控制所述固定视觉系统确定车身零件位置信息，并将所述车身零件位置信息发送至所述上件机器人；

控制所述上件机器人的所述上件抓手装置从所述上料框抓取所述车身零件至所述对接装置；

控制所述上件机器人的所述定位抓手装置从所述对接装置抓取所述车身零件至第一预设位置。

优选地，所述控制固定视觉系统确定车身零件位置信息，并将所述车身零件位置信息发送至所述上件机器人之前还包括：

控制所述自动牵引车将所述上料框运送至第二预设位置。

本发明的上述技术方案中，框架包括横梁和竖梁，吸取件分别安装于横向驱动件和竖向驱动件，横向驱动件可在横梁上滑动，竖向驱动件可以在竖梁上滑动，由此可以通过横向驱动件和竖向驱动件的滑动调整吸取件的位置，而吸取件用于吸取车身零件。因此，通过对吸取件位置的调整，可以做到不需要更换上件抓手，就能吸取不同车型的车身零件。该发明具有能够吸取不同车型的车身零件，生产效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例上件抓手装置的结构示意图；

图2为本发明实施例上件抓手装置和车身零件配合的结构示意图；

图3为本发明另一实施例车身零件自动上线系统的结构示意图；

图4为本发明另一实施例对接装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例对接装置和车身零件配合的结构示意图；

图6为本发明另一实施例对接装置和上件抓手装置的结构示意图；

图7为本发明另一实施例对接装置和定位抓手装置的结构示意图；

图8为本发明又一实施例上料框和自动牵引车的结构示意图；

图9为图8的仰视图；

图10为本发明实施例又一实施例上料框与第一固定装置和第二固定装置的结构示意图；

图11为本发明实施例又一实施例车身零件自动上线方法的流程示意图；

图12为本发明实施例又一实施例车身零件自动上线方法的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	横向驱动件	2	竖向驱动件
3	框架	31	横梁
				32	竖梁	4	吸取件
5	夹紧件	6	限位板
				7	上件抓手装置	8	对接装置
9	上料框	10	固定视觉系统
				11	上件机器人	12	定位抓手装置
81	第一定位单元	82	第二定位单元
				83	第三定位单元	84	台面
91	连接板	92	底板
				93	框架	94	限位轮
13	自动牵引车	14	第一定位装置
				15	第二定位装置	16	白车身
17	定位立柱	18	车身零件
				20	插销

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

需要说明的是，本发明中的方向以图1所示方向为基准，即本发明中的“上、下、水平、竖直”分别对应图1中的“上、下、水平、竖直”方向。

参见图1-3、图5和图6，根据本发明的一个方面，本发明提供一种上件抓手装置7，用于从上料框9拿取车身零件18，所述抓手装置7包括：

框架3，框架3包括横梁31和竖梁32；

可滑动地安装于横梁31的横向驱动件1和可滑动地安装于竖梁32的竖向驱动件2；

横向驱动件1和竖向驱动件2上均设置有吸取件4，吸取件4用于吸取车身零件18。

需要说明的是，车身零件18放置在上料架上，上件抓手装置7用于将上料架上的车身零件18运送至目标位置(即后述的对接装置8)。上述实施例中，框架3包括横梁31和竖梁32，吸取件4分别安装于横向驱动件1和竖向驱动件2，横向驱动件1可在横梁31上滑动，竖向驱动件2可以在竖梁32上滑动，由此可以通过横向驱动件1和竖向驱动件2的滑动调整吸取件4的位置，而吸取件4用于吸取车身零件18。因此，通过对吸取件4位置的调整，可以做到不需要更换上件抓手，就能吸取不同车型的车身零件18。该发明具有能够吸取不同车型的车身零件18，生产效率高的优点。

此外，参照图1和图2，上件抓手装置7还包括分别安装于框架3的夹紧件5和限位板6，夹紧件5包括夹紧气缸和与夹紧气缸驱动连接的夹头，夹头用于夹紧车身零件18，限位板6用于抵接车身零件18的外轮廓。夹紧件5可以有两个，分别从车身零件18的两端夹紧车身零件18。为了防止吸取件4吸取车身零件18可能存在的不稳定因素，设置夹紧装置从车身零件18的两端夹紧车身零件18。限位板6用于抵接在车身零件18的外轮廓，主要起限位作用。

另外，吸取件4为真空吸盘，通过横向驱动件1和竖向驱动件2的移动使真空吸盘移动至适合吸取的位置(车身零件18平整处)，横向驱动件1和竖向驱动件2中设置有与真空吸盘连接的驱动气缸，通过驱动气缸的吸气和放气控制真空吸盘吸取或松开车身零件18。采用真空吸盘吸取车身零件18，在对车身零件18的吸取和松开的过程中，都不会对车身零件18造成损伤。

参照图4-图7，根据本发明的另一方面，本发明还提供一种车身零件18自动上线系统，用于将车身零件18夹取至白车身16位置，所述车身零件自动上线系统包括上料框9、固定视觉系统10、对接装置8和上件机器人11，上件机器人11包括定位抓手装置12和上述的上件抓手装置7；

上料框9用于放置车身零件18；

上件抓手装置7用于将车身零件18从上料框9抓取至对接装置8；

定位抓手装置12用于将车身零件18从对接装置8抓取至第一预设位置；

固定视觉系统10用于引导上件机器人11抓取车身零件18；

对接装置8用于放置车身零件18并对车身零件18定位。

这里需要详细介绍的是，当前国内外主流汽车车身制造零件上件方案主要有两种方式：

方式1：车身零件18通过人工装件至回转积放链上，积放链一般容积在8至10件左右，积放链带件至机器人抓件位，带视觉系统的机器人抓手对本工位的车型及位置信息进行识别分析，然后机器人抓件将车身零件18放到与车身匹配的位置。

方式2：人工将物料装至精确料架上，推带件的精确料架至线旁库位对接，带抓手的机器人按照已调试好的固定轨迹运行，将抓取的车身零件18运送至工位拼台定位立柱17上对其进行定位，其中定位立柱17位置与车身停止位置关联以保证车身上件的定位精度。

对于方式1，存在以下问题：

1)不同车型上件抓手需要切换，柔性能力差；

2)视觉上件依赖于机器人(固定视觉系统10)重复定位精度及视觉精度，当前常规机器人重复精度一般达不到零件上件精度要求，而高精度机器人及固定视觉系统10成本很高；

3)需要专职人员对回转积放链进行匹配工艺节拍频次放件，人工作业劳动强度大。

对于方式2，存在以下问题：

1)不同车型上件抓手需要切换，柔性能力差；

2)零件对精确料架定位精度要求较高，料架入库过程零件位置易发生变异影响自动抓件；

3)精确料架相对普通料架的制造成本高

4)精确料架对机器人抓件精度要求较高，而高精度机器人及视觉系统成本很高。

5)精确料架容积能力低(一般能存放8至10个零件)节拍内需要出入库5/6次有节拍损失，同时精确料架整体重量较重，人工推框入库劳动强度较大。

即上述两种方式主要存在以下三个技术问题：

一、不同车型上件抓手装置7不能共用，需要切换，制造成本高，车型抓手切换影响生产线产能输出。

二、对视觉系统及机器人精度要求高，提高了制作成本。

三、积放链和精确料架容积能力低，人工装件频次高，人工劳动作业强度大，精确料架对料架精度高。

需要再次说明的是，车身零件18自动上线系统的目的是将上料框9中的车身零件18转移至汽车的白车身16上，上述的第一预设位置即指需安装到汽车白车身16上的位置，汽车可以白车身16通过定位立柱17定位。由于车身零件18自动上线系统包括了上述的上件抓手装置7的全部技术方案，因此至少具有上述上件抓手装置7的全部有益效果，即使得不同车型的上件抓手装置7可以共用，不需要切换上件抓手装置7，具有能够降低制造成本、提高生产效率高的优点，从而解决了上述的第一个技术问题。

此外，参照图4和图5，对接装置8包括台面84和分别安装于台面84的第一定位单元81、第二定位单元82和第三定位单元83，第一定位单元81、第二定位单元82和第三定位单元83用于对车身零件18定位。这里需要重点说明的是，对接装置8的设置是本发明的一个重点，第一定位单元81用于对定位销定位。上件抓手装置7将车身零件18夹取至对接装置8，通过对接装置8的精确定位后，再由定位抓手装置12将车身零件18运送至白车身16上。对接装置8在上件机器人11的两次运送过程中对车身零件18起重新精确定位的作用，它可以补偿由于上件机器人11和固定视觉系统10的的误差对车身零件18安装到白车身16上的位置可能产生的误差。同时由于增加了对接装置8的重新定位，我们对固定视觉系统10的视觉精度和对上件机器人11的精度要求大大降低(因为对于可能存在的误差，可以由对接装置8补偿)，并且，对接装置8的制作成本也低。因此，该实施例可以降低固定视觉系统10和上件机器人11的制作成本，从而解决了上述的第二个技术问题。

另外，由于采用了上述的技术方案，对上料框9的精度要求也大大降低，我们不需要再采用精确料框或积放链，可以采用普通的大容积上料框9，增大可防置车身零件18的数量。另外，参照图8，可以设置自动牵引车13，在上料框9设置有连接板91，连接板91上设置有插销20孔，自动牵引车13和连接板91通过插销20连接。由此，通过设计大容积上料框9配合自动牵引车13上线，能够降低人工装件频次高及劳动作业强度，从而解决了上述第三个技术问题。上述自动牵引车13可以是AGV小车。

作为上述实施例实现的一具体实施例，参照图9，上料框9还包括底板92和框架93，框架93底部的相对两侧设置有限位轮94，自动牵引车13与上料框9连接时，限位轮94抵靠自动牵引车13的侧面。具体地，限位轮94的数量为四个，分布在自动牵引车13的两侧。这样确保上料框9通过插销20与自动牵引车13对接后，框架93上的4个限位轮94与AGV小车的两个侧面接触，确保在运输过程中上料框9与AGV的相对位置不会保持不变，保证将上料框9精确地运送到上件位置。

此外，参照图10，车身零件18自动上线系统还包括分别设置在地面的第一定位装置14和第二定位装置15，第一定位装置14与底板92的上表面抵接以限制上料框9在竖直方向运动，第二定位装置15与框架93抵接以限制上料框9滑动。第一定位装置14和第二固定装置用于对上料框9进行定位并夹紧。第一定位装置14设置在上料框9的移动方向上，当自动牵引车13带动上料框9进入上件位置时，第一定位装置14阻止上料框9继续移动。然后自动牵小车与上料框9分离。

根据本发明的再一方面，参照图11，本发明还提供一种车身零件18自动上线方法，应用于上述的车身零件18自动上线系统，车身零件18自动上线系统包括自动牵引车13、上料框9、固定视觉系统10、对接装置8、上件机器人11，上件机器人11包括上件抓手装置7和定位抓手装置12，车身零件18自动上线方法包括以下步骤：

S200，控制固定视觉系统10确定车身零件18位置信息，并将车身零件18位置信息发送至上件机器人11；

固定视觉系统10确定车身零件18位置信息后，将信息发送至上件机器人11。

S300，控制上件机器人11的上件抓手装置7从上料框9抓取车身零件18至对接装置8；

上件机器人11接收车身零件18的位置信息，控制上述抓手装置从上料矿中抓取车身零件18至对接装置8。

S400，控制上件机器人11的定位抓手装置12从对接装置8抓取车身零件18至第一预设位置。

这里的第一预设位置也是至车身零件18至白车身16的安装位置。

上述实施例中，对接装置8包括台面84和分别安装于台面84的第一定位单元81、第二定位单元82和第三定位单元83，第一定位单元81、第二定位单元82和第三定位单元83用于对车身零件18定位。这里需要重点说明的是，对接装置8的设置是本发明的一个重点，第一定位单元81用于对定位销定位，第二定位单元82用于面定位，第三定位单元83用于粗定位。上件抓手装置7将车身零件18夹取至对接装置8，通过对接装置8的精确定位后，再由定位抓手装置12将车身零件18运送至白车身16上。对接装置8在上件机器人11的两次运送过程中对车身零件18起重新精确定位的作用，它可以弥补由于上件机器人11和固定视觉系统10的的误差对车身零件18安装到白车身16上的位置可能产生的影响。同时由于增加了对接装置8的重新定位，我们对固定视觉系统10的视觉精度和对上件机器人11的精度要求大大降低(因为对于可能存在的误差，可以由对接装置8补偿)，并且，对接装置8的制作成本也低。因此，可以降低固定视觉系统10和上件机器人11的制作成本

此外，参照图12，控制固定视觉系统10确定车身零件18位置信息，并将车身零件18位置信息发送至上件机器人11之前还包括：

S100，控制自动牵引车13将上料框9运送至第二预设位置，上述第二预设位置指车身零件18的上件位置。可以设置自动牵引车13，在上料框9设置有连接板91，连接板91上设置有插销20孔，自动牵引车13和连接板91通过插销20连接。由此，通过设计大容积上料框9配合自动牵引车13上线，能够降低人工装件频次高及劳动作业强度。

本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种上件抓手装置，用于从上料框拿取车身零件，其特征在于，所述抓手装置包括：

框架，所述框架包括横梁和竖梁；

安装于所述横梁的横向驱动件和安装于所述竖梁的竖向驱动件；

所述横向驱动件和所述竖向驱动件上均设置有吸取件，所述吸取件用于吸取所述车身零件。

2.根据权利要求1所述的上件抓手装置，其特征在于，所述上件抓手装置还包括分别安装于所述框架的夹紧件和限位板，所述夹紧件包括夹紧气缸和与所述夹紧气缸驱动连接的夹头，所述夹头用于夹紧所述车身零件，所述限位板用于抵接所述车身零件的外轮廓。

3.根据权利要求1所述的上件抓手装置，其特征在于，所述吸取件为真空吸盘。

4.一种车身零件自动上线系统，用于将车身零件夹取至白车身位置，其特征在于，所述车身零件自动上线系统包括上料框、固定视觉系统、对接装置和上件机器人，所述上件机器人包括定位抓手装置和上述权利要求1-3中任一项所述的上件抓手装置；

所述上料框用于放置所述车身零件；

所述上件抓手装置用于将所述车身零件从所述上料框抓取至所述对接装置；

所述定位抓手装置用于将所述车身零件从所述对接装置抓取至第一预设位置；

所述固定视觉系统用于引导所述上件机器人抓取所述车身零件；

所述对接装置用于放置所述车身零件并对所述车身零件定位。

5.根据权利要求4所述的车身零件自动上线系统，其特征在于，所述对接装置包括台面和分别安装于所述台面的第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元，所述第一定位单元、第二定位单元和第三定位单元用于对所述车身零件定位。

6.根据权利要求4所述的车身零件自动上线系统，其特征在于，所述车身零件自动上线系统还包括自动牵引车，所述上料框设置有连接板，所述连接板上设置有插销孔，所述自动牵引车和所述连接板通过插销连接。

7.根据权利要求6所述的车身零件自动上线系统，其特征在于，所述上料框还包括底板和框架，所述框架底部的相对两侧设置有限位轮，所述自动牵引车与所述上料框连接时，所述限位轮抵靠所述自动牵引车的侧面。

8.根据权利要求7所述的车身零件自动上线系统，其特征在于，所述车身零件自动上线系统还包括分别设置在地面的第一定位装置和第二定位装置，所述第一定位装置与所述底板的上表面抵接以限制所述上料框在竖直方向运动，所述第二定位装置与所述框架抵接以限制所述上料框滑动。

9.一种车身零件自动上线方法，其特征在于，应用于上述权利要求4-8任一项所述的车身零件自动上线系统，车身零件自动上线系统包括自动牵引车、上料框、固定视觉系统、对接装置、上件机器人，所述上件机器人包括上件抓手装置和定位抓手装置，所述车身零件自动上线方法包括以下步骤：

控制所述固定视觉系统确定车身零件位置信息，并将所述车身零件位置信息发送至所述上件机器人；

控制所述上件机器人的所述上件抓手装置从所述上料框抓取所述车身零件至所述对接装置；

控制所述上件机器人的所述定位抓手装置从所述对接装置抓取所述车身零件至第一预设位置。

10.根据权利要求9所述的车身零件自动上线方法，其特征在于，所述控制固定视觉系统确定车身零件位置信息，并将所述车身零件位置信息发送至所述上件机器人之前还包括：

控制所述自动牵引车将所述上料框运送至第二预设位置。

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