CN113894830A - 一种轮胎自动装配抓手及自动装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎自动装配抓手及自动装配装置，抓手，包括支架、轮胎抓取机构及轮胎定位机构，所述支架包括第一撑板、第二撑板及连接杆；所述轮胎定位机构包括定位板、定位柱及动力机构，所述定位板可滑动设置在所述连接杆上；所述轮胎抓取机构包括环形磁吸盘，所述环形磁吸盘的吸附面与轮胎上的轮辋的形状相适配；自动装配装置包括轮胎自动装配抓手及机器人。本发明实现抓手所抓取的轮胎的轮辋与车辆上的轮毂的自动化定位及安装，不仅提高了轮胎的装配效率及质量，而且实现了轮胎自动化的装配，定位精准且稳定，则确保轮胎的装配精度，无需人工参与，降低工人的劳动强度，避免了安全事故的发生。

Description

一种轮胎自动装配抓手及自动装配装置

技术领域

本发明涉及一种轮胎自动装配抓手及自动装配装置，属于轮胎装配技术领域。

背景技术

目前，轮胎的装配采用人工手动装配，由人工搬运将待安装轮胎安装在车辆的轮毂上，具体是人工搬运轮胎通过轮胎的轮辋上的安装孔与车辆轮毂上的螺杆或螺栓对正，将轮胎安装在车辆上，然后拧紧螺母，在这个过程中，需要人工搬运轮胎并将轮胎的孔与车辆对位装配，不仅工人的工作强度大，受人为因素影响大，还容易发生安全事故，严重影响车辆轮胎的装配效率及装配质量。

此外，定位后的轮胎还需要人工取螺母，将其安装在螺杆或螺栓上，人工利用拧紧工具进行半自动化装配；由于螺母数量较多，重复动作多，整个的操作工艺繁琐，进一步增加工人的工作强度及降低了车辆轮胎的装配效率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，操作方便，便于轮胎定位，降低工人劳动强度，提高轮胎装配效率的轮胎自动装配抓手及自动装配装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轮胎自动装配抓手，包括支架、设置在支架上的轮胎抓取机构及轮胎定位机构，所述支架包括第一撑板、第二撑板及连接第一撑板与第二撑板的连接杆；

所述轮胎定位机构包括定位板、设于定位板上的定位柱及用于驱动定位板动作的动力机构，所述定位板可滑动设置在所述连接杆上，所述动力机构安装在所述第二撑板上；

所述轮胎抓取机构包括环形磁吸盘，所述环形磁吸盘的吸附面与轮胎上的轮辋的形状相适配，所述环形磁吸盘设置在安装板上，所述支撑架上设有导柱，所述安装板可滑动的设置在所述导柱上；

所述第一撑板上设有供所述定位柱及环形磁吸盘活动的通孔。

本发明的有益效果是：所述环形磁吸盘可采用电磁吸盘或电永磁铁盘，通过上磁和消磁达到对应吸取轮胎和放置轮胎作用，抓手的环形磁吸盘用于吸附待安装轮胎的轮辋，以便于后续对轮胎的装配，同时吸盘的吸附面与轮胎的轮辋的形状相适配也能对轮胎进行稳定吸附定位，动力机构可控制定位柱伸出通过定位柱实现待安装轮胎与车辆轮毂的孔的配合，从而为待安装轮胎与车辆的轮毂的定位提供方便。总之，本发明结构简单紧凑，操作方便，轮胎的抓取及装配无需人工参与，降低工人的劳动强度，定位精准且稳定，则确保轮胎的装配精度，保证后续轮胎的装配质量及效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，还包括螺母装拧机构，所述螺母装拧机构设置在所述支架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述螺母装拧机构的数量与待装配螺母数量一致。螺母装拧机构可在轮胎装配定位好之后实现螺母的自动拧紧，进一步提高车辆轮胎的装配效率。

进一步的，所述螺母装拧机构包括拧紧机及设置在拧紧机上的拧紧头，所述拧紧机设置在所述第二撑板上，所述拧紧头上设有用于容纳螺母的螺母仿形槽。

采用上述进一步方案的有益效果是，拧紧待安装螺母放置在螺母仿形槽内，螺母安装槽是仿螺母的外形，不仅能约束螺母的位置，而且方便螺母放置在拧紧头上，实现螺母的定位安装。

进一步的，所述拧紧头带有磁性。

采用上述进一步方案的有益效果是，拧紧头可采用电磁铁或永磁铁材料，带有磁性的拧紧头一方面可以吸取螺母，便于螺母快速定位在螺母仿形槽内，另一方面避免在螺母安装过程螺母脱离螺母仿形槽，影响轮胎的装配效率。

进一步的，所述轮胎定位机构还包括定位销，所述定位销安装在所述定位板上。

采用上述进一步方案的有益效果是，定位柱与车辆轮毂的中心孔配合，定位销可与车辆轮毂上的定位孔配合，定位柱及定位销的配合则进一步改善了轮胎装配的定位精度，提高轮胎装配质量。

进一步的，所述支架还包括第三撑板，所述第三撑板设置在所述第二撑板的内侧，所述导柱的一端与所述第三撑板连接，另一端与所述第一撑板连接，所述第三撑板上设有板孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，内侧增加撑板一方面可以改善支架自身的强度，另一方面第三撑板在两连接杆之间起到支撑导柱作用，有效利用连接杆内部的空间，增加对环形磁吸盘的支撑强度。

进一步的，所述轮胎抓取机构还包括弹簧，所述弹簧套装在所述导柱上，所述弹簧设置在所述安装板与第二撑板或第三撑板之间。

采用上述进一步方案的有益效果是，弹簧能在轮胎的轮辋孔与车辆的轮毂的螺杆或螺栓对正定位过程起到缓冲作用，尤其是轮胎到位后，环形磁吸盘受到轮毂的作用力会对弹簧弹簧施力，通过弹簧可避免轮胎与轮毂的硬碰撞，同时满足轮胎的轮辋与车辆的轮毂紧密贴合，进一步改善轮胎的装配质量。

进一步的，所述定位板、安装板分别通过导套对应与所述连接杆、导柱连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，定位板的两端通过导套可滑动安装在两连接杆上；安装板通过导套可滑动的安装在四个导柱上，通过导套实现安装板及定位板的滑动连接。

进一步的，所述动力机构包括驱动缸，所述驱动缸设置在所述第二撑板上，所述驱动缸的活塞杆与所述定位板连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过驱动缸驱动定位板沿连接杆的轴向方向动作，从而通过定位柱及定位销的配合实现对轮胎安装位置的定位。

本发明还涉及一种轮胎自动装配装置，包括如权利要求1-7任一项所述的轮胎自动装配抓手，还包括用于驱动轮胎自动装配抓手动作的机器人，所述轮胎自动装配抓手与所述机器人的操作端连接。

本发明的有益效果是：利用机器人的操作端能够到达任何需要的角度及位置，实现抓手所抓取的轮胎的轮辋与车辆上的轮毂的自动化定位及安装，不仅提高了轮胎的装配效率及质量，而且实现了轮胎自动化的装配，无需人工参与，降低工人的劳动强度，避免了安全事故的发生。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，还包括3D视觉系统，所述3D视觉系统安装在所述支架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，3D视觉系统的3D视觉相机拍照后，可通过软件算法，自动判断轮胎坐标位置，再把坐标值给机器人进行螺母安装；3D视觉系统定位能自动判断轮毂上螺栓或螺杆坐标，把坐标值给机器人从而实现轮胎全自动化装配，提高车辆轮胎的装配效率及质量。

附图说明

图1为本发明抓手实施例1的结构示意图；

图2为本发明抓手的仰视结构示意图；

图3为图2的左视结构示意图；

图4为本发明抓手实施例2的主视结构示意图；

图5为图4的左视结构示意图；

图6为图4的俯视结构示意图；

图7为本发明抓手实施例2的立体结构示意图；

图8为本发明抓手环形磁吸盘的结构示意图；

图9为本发明抓手环形磁吸盘的仰视结构示意图；

图10为本发明抓手挤紧机的结构示意图；

图11为本发明抓手定位机构的结构示意图；

图12为本发明抓手定位机构的左视结构示意图；

图13为本发明抓手的实施例3的结构示意图；

图14为本发明装配装置的结构示意图；

图中，1、第一撑板；2、第二撑板；3、连接杆；4、定位板；5、定位柱；6、环形磁吸盘；7、导柱；8、拧紧头；9、拧紧机；10、驱动缸；11、螺母仿形槽；12、定位销；13、第三撑板；14、弹簧；15、安装板；16、导套；17、机器人；18、视觉系统。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，如图1-图3所示，一种轮胎自动装配抓手，包括支架、设置在支架上的轮胎抓取机构及轮胎定位机构，所述支架包括第一撑板1、第二撑板2及连接第一撑板1与第二撑板2的连接杆3；

所述轮胎定位机构包括定位板4、设于定位板4上的定位柱5及用于驱动定位板4动作的动力机构，所述定位板4可滑动设置在所述连接杆3上，所述动力机构安装在所述第二撑板上；

所述轮胎抓取机构包括环形磁吸盘6，所述环形磁吸盘6的吸附面与轮胎上的轮辋形状相适配，所述环形磁吸盘6设置在安装板15上，所述支撑架上设有导柱7，所述安装板15可滑动的设置在所述导柱7上，所述环形磁吸盘为电磁吸盘或电永磁吸盘；

所述第一撑板上设有供所述定位柱5及环形磁吸盘6活动的通孔。

所述轮胎定位机构还包括定位销12，所述定位销12安装在所述定位板4上。定位柱5与车辆轮毂的中心孔配合，定位销12可与车辆轮毂上的定位孔配合，定位柱能实现轮胎与车轮轮毂的中心定位，而定位销可进一步对轮胎的周向进行定位，定位柱5及定位销12的配合则进一步改善了轮胎装配的定位精度，提高轮胎装配质量。

所述支架还包括第三撑板13，所述第三撑板13设置在所述第二撑板的内侧，所述导柱7的一端与所述第三撑板13连接，另一端与所述第一撑板1连接，所述第三撑板13上设有板孔。内侧增加撑板一方面可以改善支架自身的强度，另一方面第三撑板13在两连接杆3之间起到支撑导柱7作用，有效利用连接杆3内部的空间，增加对环形磁吸盘6的支撑强度。

所述定位板4、安装板15分别通过导套16对应与所述连接杆3、导柱7连接。定位板4的两端通过导套16可滑动安装在两连接杆3上；安装板15通过导套16可滑动的安装在四个导柱7上，通过导套16实现安装板15及定位板4的滑动连接。

所述动力机构包括驱动缸10，所述驱动缸10设置在所述第二撑板上，所述驱动缸10的活塞杆与所述定位板4连接。通过驱动缸10驱动定位板4沿连接杆3的轴向方向动作，从而通过定位柱5及定位销12的配合实现对轮胎安装位置的定位。

实施例2，如图4-图12所示，在实施例1的基础上，还包括螺母装拧机构，所述螺母装拧机构设置在所述支架上。所述螺母装拧机构的数量与待装配螺母数量一致。螺母装拧机构可在轮胎装配定位好之后实现螺母的自动拧紧，进一步提高车辆轮胎的装配效率。

所述螺母装拧机构包括拧紧机9及设置在拧紧机9上的拧紧头8，所述拧紧机9设置在所述第二撑板2上，所述拧紧头8上设有用于容纳螺母的螺母仿形槽11。拧紧待安装螺母放置在螺母仿形槽11内，螺母安装槽是仿螺母的外形，不仅能约束螺母的位置，而且方便螺母放置在拧紧头8上，实现螺母的定位安装。

所述拧紧头8带有磁性。拧紧头可采用电磁铁或永磁铁材料，也可以是在仿形槽的槽底有磁铁，带有磁性的拧紧头8一方面可以吸取螺母，便于螺母快速定位在螺母仿形槽11内，另一方面避免在螺母安装过程螺母脱离螺母仿形槽11，影响轮胎的装配效率。

实施例3，如图13所示，在实施例2的基础上，所述轮胎抓取机构还包括弹簧，所述弹簧套装在所述导柱7上，所述弹簧14设置在所述安装板15与第二撑板或第三撑板13之间。弹簧14能在轮胎的轮辋孔与车辆的轮毂的螺杆或螺栓对正定位过程起到缓冲作用，尤其是轮胎到位后，环形磁吸盘6受到轮毂的作用力会对弹簧14弹簧14施力，通过弹簧14可避免轮胎与轮毂的硬碰撞，进一步改善轮胎装配后的质量。

如图14所示，本发明还涉及一种轮胎自动装配装置，包括机器人17，还包括如上所述的轮胎自动装配抓手，所述轮胎自动装配抓手的第二撑板2与所述机器人17的操作端连接。

还包括3D视觉系统18，所述3D视觉系统18安装在所述支架上。3D视觉系统18定位能自动判断轮毂上螺栓或螺杆坐标，把坐标值给机器人17从而实现轮胎全自动化装配，提高车辆轮胎的装配效率及质量。

具体实施可采用六轴机器人与视觉系统通讯，判断车轮毂状态和位置；通过3D视觉相机拍照后，判断轮胎坐标位置，再把坐标值给机器人进行螺母安装。环形磁吸盘采用永磁电磁铁，通过断电和通电对应进行上磁和消磁，达到吸取轮胎和放置轮胎作用；定位机构是保证机器人在抓取轮胎过程中对轮胎进行精准定位，达到准确装配轮胎目的。设置了五个装拧机构，且与车轮的轮毂上的螺栓数量及位置对应，拧紧头带磁性可以吸取螺母，并在拧紧螺母过程中达到控制扭矩的要求，保证螺母拧紧效果。

具体工作过程，机器人动作，带动环形磁吸盘上磁吸取轮胎，每个拧紧头内都对应吸取有螺母，然后六轴机器人与视觉系统通讯配合，判断车轮毂状态和位置；通过3D视觉系统的相机拍照后，判断轮胎坐标位置，再把坐标值给机器人进行螺母安装，机器人根据轮毂位置驱动抓手到位，然后驱动缸动作驱动定位板动作，定位柱及定位销伸出与车轮的轮毂的中心孔及定位孔插装配合实现精准定位，达到准确装配轮胎目的，之后驱动缸处于泄压状态，螺杆会作用于定位柱，驱动缸携带定位柱及定位销慢慢复位，机器人动作驱动抓手，抓手上的轮胎的轮辋上的孔与车轮轮毂的螺栓插装配合，直到轮胎到位，由于抓取机构有弹簧，在轮胎接触车轮轮毂时，轮毂对轮胎施力，通过弹簧可对轮胎起到一定缓冲作用，避免轮胎与轮毂硬碰撞，螺母则在拧紧机的作用下与螺栓配合拧紧，拧紧机作用将螺母拧紧在拧紧螺母过程中满足控制扭矩的要求，实现轮胎的自动化装配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮胎自动装配抓手，其特征在于，包括支架、设置在支架上的轮胎抓取机构及轮胎定位机构，所述支架包括第一撑板(1)、第二撑板(2)及连接第一撑板(1)与第二撑板(2)的连接杆(3)；

所述轮胎定位机构包括定位板(4)、设于定位板(4)上的定位柱(5)及用于驱动定位板(4)动作的动力机构，所述定位板(4)可滑动设置在所述连接杆(3)上，所述动力机构安装在所述第二撑板上；

所述轮胎抓取机构包括环形磁吸盘(6)，所述环形磁吸盘(6)的吸附面与轮胎上的轮辋的形状相适配，所述环形磁吸盘(6)设置在安装板(15)上，所述支撑架上设有导柱(7)，所述安装板(15)可滑动的设置在所述导柱(7)上；

所述第一撑板上设有供所述定位柱(5)及环形磁吸盘(6)活动的通孔。

2.根据权利要求1所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，还包括螺母装拧机构，所述螺母装拧机构设置在所述支架上。

3.根据权利要求2所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述螺母装拧机构包括拧紧机(9)及设置在拧紧机(9)上的拧紧头(8)，所述拧紧机(9)设置在所述第二撑板(2)上，所述拧紧头(8)上设有用于容纳螺母的螺母仿形槽(11)。

4.根据权利要求3所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述拧紧头(8)带有磁性。

5.根据权利要求1-4任一项所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述轮胎定位机构还包括定位销(12)，所述定位销(12)安装在所述定位板(4)上。

6.根据权利要求1所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述支架还包括第三撑板(13)，所述第三撑板(13)设置在所述第二撑板的内侧，所述导柱(7)设置在所述第三撑板(13)与所述第一撑板(1)之间，所述第三撑板(13)上设有板孔。

7.根据权利要求6所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述轮胎抓取机构还包括弹簧，所述弹簧(14)设置在所述安装板(15)与第二撑板或第三撑板(13)之间的所述导柱(7)上。

8.根据权利要求1所述的轮胎自动装配抓手，其特征在于，所述动力机构包括驱动缸(10)，所述驱动缸(10)设置在所述支架上，所述驱动缸(10)的活塞杆与所述定位板(4)连接。

9.一种轮胎自动装配装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的轮胎自动装配抓手，还包括用于驱动轮胎自动装配抓手动作的机器人(17)，所述轮胎自动装配抓手与所述机器人(17)的操作端连接。

10.根据权利要求1所述的轮胎自动装配装置，其特征在于，还包括视觉系统(18)，所述视觉系统(18)安装在所述支架上。

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