CN115255896B

CN115255896B - 一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台

Info

Publication number: CN115255896B
Application number: CN202210770987.XA
Authority: CN
Inventors: 杨波; 张丹国; 梁杰; 胡青; 吴炜; 裴向阳; 林磊; 童晓漫
Original assignee: Wuhan Wuhan Railway Locomotive And Vehicle Equipment Co ltd
Current assignee: Wuhan Wuhan Railway Locomotive And Vehicle Equipment Co ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-02-27
Anticipated expiration: 2042-06-30
Also published as: CN115255896A

Abstract

本发明公开了一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台。它包括制动盘车轮旋转机构，用于支撑制动盘车轮；制动盘车轮定心机构，设于所述制动盘车轮旋转机构中心，用于制动盘车轮的中心定位；拧紧下固定机构，设于所述制动盘车轮旋转机构外围，用于支撑螺栓套筒机构、视觉检测机构和螺栓更换机构；螺栓套筒机构，设于拧紧下固定机构上，用于限位制动盘车轮的螺栓；视觉检测机构，设于拧紧下固定机构上，用于检测制动盘车轮的螺栓孔位；螺栓更换机构，设于拧紧下固定机构上，用于更换制动盘车轮的工艺螺栓等。本发明能够更换工艺螺栓并进行拧紧，减少更换动作环节，提高稳定性和可靠性。

Description

一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台

技术领域

本发明属于动车检修设备技术领域，具体涉及一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台。特别用于制动盘组装智能工位。

背景技术

现有技术中(动车)车轮在检修时，由于重量大，与被拆装部件对准、无法快速有效的组装较大部件，且(动车)车轮使用一段时间后，污垢增多，精度下降，其生产设备已无法定位及较好的组装动车车轮与制动盘，只能通过人工组装，具有如下缺陷：1、节拍效率慢，需要2人进行配合作业，作业过程中缺乏一定的安全性；2、质量把控难，扭力扳手大都采用手动方式，需要人工进行设置和调整，存在人为误操作风险；3、占地面积大，为配合人工作业，需要提供满足人工作业的场地和通道，车间使用效率不高。因此提出一种新的轮装制动盘机器人螺栓拧紧台成为发明需要。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台。

本发明采用的技术方案是：一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，包括：

制动盘车轮旋转机构，用于支撑制动盘车轮；

制动盘车轮定心机构，设于所述制动盘车轮旋转机构中心，用于制动盘车轮的中心定位；

拧紧下固定机构，设于所述制动盘车轮旋转机构外围，用于支撑螺栓套筒机构、视觉检测机构和螺栓更换机构；

螺栓套筒机构，设于拧紧下固定机构上，用于限位制动盘车轮的螺栓；

视觉检测机构，设于拧紧下固定机构上，用于检测制动盘车轮的螺栓孔位；

螺栓更换机构，设于拧紧下固定机构上，用于更换制动盘车轮的工艺螺栓。

进一步优选的结构，所述制动盘车轮旋转机构包括旋转架，所述旋转架通过电动回转轴承与伺服旋转电机驱动连接，所述旋转架顶面设有制动盘支撑台面。

进一步优选的结构，所述拧紧下固定机构包括底座、通过支撑柱支撑固定于所述底座上的平台基准板、位于平台基准板中心固定于所述底座上的用于支撑旋转架的中心座。

进一步优选的结构，所述平台基准板上分别设有螺栓更换机构装配槽、视觉检测装置装配槽和第一螺栓套筒装置装配槽、第二螺栓套筒装置装配槽。

进一步优选的结构，所述制动盘车轮定心机构为设于所述旋转架中心的三爪涨紧卡盘。

上述技术方案中，制动盘车轮定心机构采用气动卡爪装置，通过精密T型槽作为运动导向，用同轴推块同时推动三个定位卡爪，保证三爪张开一致，达到精准定心功能，满足智能拧紧的需求。

进一步优选的结构，所述螺栓更换机构包括升降气缸、第一水平移动气缸、第一直线导轨、第一移动滑台和螺栓套筒，所述第一移动滑台滑动连接于所述第一直线导轨上，所述第一移动滑台通过升降气缸驱动上升或下降，所述第一移动滑台通过第一水平移动气缸驱动水平移动，所述螺栓套筒固定于所述第一移动滑台上。

进一步优选的结构，所述视觉检测机构包括第一水平移动单轴机器人、第二直线导轨、第二移动滑台、上下调整架和视觉相机；所述第二直线导轨与第一水平移动单轴机器人连接，所述第二移动滑台滑动连接于所述第二直线导轨上，所述视觉相机通过可上下调节的上下调整架辅助支撑于所述第二移动滑台上。

进一步优选的结构，所述螺栓套筒机构包括套筒顶升气缸、第二水平移动气缸、第二水平移动单轴机器人、第三直线导轨、第三移动滑台和拧紧套筒；所述第三直线导轨与第二水平移动单轴机器人连接，所述第三移动滑台滑动连接于第三直线导轨上，所述第三移动滑台通过筒顶升气缸驱动上升或下降，所述第三移动滑台通过第二水平移动气缸驱动水平移动，所述拧紧套筒固定于所述第三移动滑台上。

上述技术方案中，通过伺服电机带动第三移动滑台将拧紧套筒移动到制动盘车轮螺栓下方，通过筒顶升气缸将螺栓拧紧。配置2组共4套机构，根据车型自动选择不同位置的螺栓套筒机构。

进一步优选的结构，所述螺栓套筒机构包括两组第一螺栓套筒装置和第二螺栓套筒装置，且分别相对对称布置于平台基准板上。

进一步优选的结构，所述两组第一螺栓套筒装置和第二螺栓套筒装置的拧紧套筒的螺栓头不同。

本发明制动盘组装智能化工位拧紧台用于各类轮装制动盘车轮螺母拧紧辅助定位和工装螺栓螺母的更换作业，包括制动盘车轮定心、位置找正、工装/制动盘螺母拧紧、工装/制动盘螺母更换动作。能满足多种型号通用要求，通视觉检测机构能够智能识别型号并进行轴心定心和相位找正动作，实现多种车型及未来相似车型的预组装作业。

本发明制动盘车轮定心机构通过气动涨紧方式，对制动盘车轮定心，通过视觉检测制动盘车轮螺栓孔位置，制动盘车轮旋转机构旋转到位，然后螺栓套筒机构限位螺栓，为机器人拧紧提供辅助，或者通过螺栓更换机构对工装螺栓进行拆卸和制动盘螺栓的安装。各个部件之间紧密配合，联控互锁，形成一套完整的系统。

本发明螺栓更换机构能够将工装螺栓进行固定并辅助拆卸，同时能够将制动盘螺栓固定并辅助组装。通过定制工装螺栓，使其固定位尺寸与制动盘螺栓一致，达到更换套筒共用目的，减少更换动作环节，提高稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例工作状态示意图；

图3为本发明的拧紧下固定机构结构示意图；

图4为图3的局部结构示意图；

图5为本发明的制动盘车轮旋转机构示意图；

图6为本发明的制动盘车轮旋转机构剖面图；

图7为本发明的螺栓更换机构结构示意图；

图8为本发明的视觉检测机构结构示意图；

图9为本发明的第一螺栓套筒装置和第二螺栓套筒装置结构示意图；

图10为图9的侧视图。

图中，1-基准板、2-紧台台(2-1-底座、2-2-支撑柱、2-3-平台基准板、2-4-中心座、2-5-螺栓更换机构、2-5-1-螺栓更换机构装配槽、2-5-2-升降气缸、2-5-3-第一水平移动气缸、2-5-4-第一直线导轨、2-5-5-第一移动滑台、2-5-6-螺栓套筒、2-6-视觉检测机构、2-6-1-视觉检测装置装配槽、2-6-2-第一水平移动单轴机器人、2-6-3-第二直线导轨、2-6-4-第二移动滑台、2-6-5-上下调整架、2-6-6-视觉相机、2-7-1-第一螺栓套筒装置、2-7-2-第二螺栓套筒装置、2-7-3-第一螺栓套筒装置装配槽、2-7-4-第二螺栓套筒装置装配槽、2-7-5-套筒顶升气缸、2-7-6-第二水平移动气缸、2-7-7-第二水平移动单轴机器人、2-7-8-第三直线导轨、2-7-9-第三移动滑台、2-7-10-拧紧套筒、2-8-制动盘支撑台面、2-9-三爪涨紧卡盘、2-10-旋转架、2-11-电动回转轴承、2-12-伺服旋转电机)、3-拧紧六轴机器人(3-1-拧紧轴)。

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的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1-10所示，本发明包括制动盘车轮旋转机构，用于支撑制动盘车轮；

螺栓更换机构，设于拧紧下固定机构上，用于更换制动盘车轮的工艺螺栓；

如图2所示，本实施例中拧紧台2设于基准板1上。

本实施例中还设置：

拧紧六轴机器人3，用于拧紧标准螺栓的螺母或拆卸工艺螺栓的螺母；四轴机器人，用于将工艺螺栓的螺母取出(但不限于拧紧六轴机器人3和四轴机器人)。

如图5、图6所示，所述制动盘车轮旋转机构包括旋转架2-10，所述旋转架2-10通过电动回转轴承2-11与伺服旋转电机2-12驱动连接，所述旋转架2-10顶面设有制动盘支撑台面2-8。

如图1、图3、图4所示，所述拧紧下固定机构包括底座2-1、通过支撑柱2-2支撑固定于所述底座2-1上的平台基准板2-3、位于平台基准板2-3中心固定于所述底座2-1上的用于支撑旋转架2-10的中心座2-4。所述制动盘车轮定心机构为设于所述旋转架2-10中心的三爪涨紧卡盘2-9。

如图4所示，所述平台基准板2-3上分别设有螺栓更换机构装配槽2-5-1、视觉检测装置装配槽2-6-1和第一螺栓套筒装置装配槽2-7-3、第二螺栓套筒装置装配槽2-7-4。

如图7所示，所述螺栓更换机构包括升降气缸2-5-2、第一水平移动气缸2-5-3、第一直线导轨2-5-4、第一移动滑台2-5-5和螺栓套筒2-5-6，所述第一移动滑台2-5-5滑动连接于所述第一直线导轨2-5-4上，所述第一移动滑台2-5-5通过升降气缸2-5-2驱动上升或下降，所述第一移动滑台2-5-5通过第一水平移动气缸2-5-3驱动水平移动，所述螺栓套筒2-5-6固定于所述第一移动滑台2-5-5上。

如图8所示，所述视觉检测机构包括第一水平移动单轴机器人2-6-2、第二直线导轨2-6-3、第二移动滑台2-6-4、上下调整架2-6-5和视觉相机2-6-6；所述第二直线导轨2-6-3与第一水平移动单轴机器人2-6-2连接，所述第二移动滑台2-6-4滑动连接于所述第二直线导轨2-6-3上，所述视觉相机2-6-6通过可上下调节的上下调整架2-6-5辅助支撑于所述第二移动滑台2-6-4上。

如图9、图10所示，所述螺栓套筒机构包括套筒顶升气缸2-7-5、第二水平移动气缸2-7-6、第二水平移动单轴机器人2-7-7、第三直线导轨2-7-8、第三移动滑台2-7-9和拧紧套筒2-7-10；所述第三直线导轨2-7-8与第二水平移动单轴机器人2-7-7连接，所述第三移动滑台2-7-9滑动连接于第三直线导轨2-7-8上，所述第三移动滑台2-7-9通过筒顶升气缸2-7-5驱动上升或下降，所述第三移动滑台2-7-9通过第二水平移动气缸2-7-6驱动水平移动，所述拧紧套筒2-7-10固定于所述第三移动滑台2-7-9上。

所述螺栓套筒机构包括两组第一螺栓套筒装置2-7-1和第二螺栓套筒装置2-7-2，且分别相对对称布置于平台基准板2-3上。

所述两组第一螺栓套筒装置2-7-1和第二螺栓套筒装置2-7-2的拧紧套筒2-7-10的螺栓头不同。

本发明制动盘拧紧流程：

桁架机器人将制动盘车轮搬运到拧紧台2，落放到位，桁架机器人离开。

制动盘车轮定心机构将制动盘车轮中心正位，然后视觉检测机构对制动盘车轮螺栓孔进行位置检测，视觉检测后，制动盘车轮旋转机构旋转制动盘车轮到正确位置。

制动盘车轮旋转到位后，拧紧下固定机构动作，拧紧六轴机器人3将需要拧紧的制动盘螺栓或者工装螺栓进行拧紧，根据程序完成。

如果是工艺螺栓，在完成全部工装螺栓的拧紧后，螺栓更换机构移动到工装螺栓下方，拧紧六轴机器人3将工艺螺栓拆卸，然后螺栓更换机构带工艺螺栓移出，通过拧紧六轴机器人3替换为标准螺栓，再次移动到螺栓孔下方，并通过拧紧六轴机器人3进行拧紧。

拧紧完成，桁架机器人将制动盘车轮搬运至制动盘车轮移载机作业区。

本发明轮装制动盘机器人螺栓拧紧台位具有两种使用状态：

状态一：

当预拧紧螺栓为标准螺栓时，落放到位，三爪涨紧卡盘2-9将工件(制动盘车轮)定心，辅助定位装置通过销钉导入螺栓孔将工件角向定位。拧紧六轴机器人3带动拧紧轴移动到螺栓位置，将螺母拧紧。然后车轮回转台回转20度，拧紧六轴机器人3再次拧紧螺母，重复该动作，完成18个螺栓的拧紧。

拧紧完成，桁架机器人将制动盘车轮移载到下料位。

状态二：

当预拧紧螺栓为工艺螺栓时，落放到位，三爪涨紧卡盘2-9将工件(制动盘车轮)定心，辅助定位装置通过销钉导入螺栓孔将工件角向定位。

定位完成后，拧紧六轴机器人3带动拧紧轴移动到螺栓位置，将工艺螺母拧紧。然后车轮回转台回转20度，拧紧六轴机器人3再次拧紧工艺螺母，重复该动作，完成18个工艺螺栓的拧紧，全部工艺螺栓按照组装工艺(从50NM、100NM、150NM、200NM依次增大)完成拧紧。

拧紧完成，拧紧六轴机器人3拆卸螺栓更换机构位的工艺螺栓，将螺母拧松即可。

螺母拧松后，四轴机器人将螺母完全拧出，摆放到工艺托盘中，螺栓更换机构位的工艺螺栓下降，再水平移出台面。然后四轴机器人将螺栓夹出，摆放到工艺托盘中。

摆放完成后，四轴机器人从量份制输送机的上料托盘夹取标准螺栓放到螺栓更换机构上，放到位后，螺栓更换机构移动到标准螺栓组装位，并升起标准螺栓穿入螺栓孔。

穿入到位后，四轴机器人夹取标准螺母到螺栓更换机构位，将标准螺母拧入标准螺栓。

拧入完成后，螺栓更换机构下降，制动盘车轮旋转机构旋转180度，重复上述动作，直至全部标准螺栓更换完成。

更换完成后，拧紧六轴机器人3将18个标准螺栓拧紧。

拧紧完成，桁架机器人将车轮组件搬运到下一工位。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，其特征在于，包括：

制动盘车轮旋转机构，用于支撑制动盘车轮；

所述拧紧下固定机构包括底座(2-1)、通过支撑柱(2-2)支撑固定于所述底座(2-1)上的平台基准板(2-3)、位于平台基准板(2-3)中心固定于所述底座(2-1)上的用于支撑旋转架(2-10)的中心座(2-4)；

所述平台基准板(2-3)上分别设有螺栓更换机构装配槽(2-5-1)、视觉检测装置装配槽(2-6-1)和第一螺栓套筒装置装配槽(2-7-3)、第二螺栓套筒装置装配槽(2-7-4)；

所述螺栓更换机构包括升降气缸(2-5-2)、第一水平移动气缸(2-5-3)、第一直线导轨(2-5-4)、第一移动滑台(2-5-5)和螺栓套筒(2-5-6)，所述第一移动滑台(2-5-5)滑动连接于所述第一直线导轨(2-5-4)上，所述第一移动滑台(2-5-5)通过升降气缸(2-5-2)驱动上升或下降，所述第一移动滑台(2-5-5)通过第一水平移动气缸(2-5-3)驱动水平移动，所述螺栓套筒(2-5-6)固定于所述第一移动滑台(2-5-5)上；

所述视觉检测机构包括第一水平移动单轴机器人(2-6-2)、第二直线导轨(2-6-3)、第二移动滑台(2-6-4)、上下调整架(2-6-5)和视觉相机(2-6-6)；所述第二直线导轨(2-6-3)与第一水平移动单轴机器人(2-6-2)连接，所述第二移动滑台(2-6-4)滑动连接于所述第二直线导轨(2-6-3)上，所述视觉相机(2-6-6)通过可上下调节的上下调整架(2-6-5)辅助支撑于所述第二移动滑台(2-6-4)上；

所述螺栓套筒机构包括套筒顶升气缸(2-7-5)、第二水平移动气缸(2-7-6)、第二水平移动单轴机器人(2-7-7)、第三直线导轨(2-7-8)、第三移动滑台(2-7-9)和拧紧套筒(2-7-10)；所述第三直线导轨(2-7-8)与第二水平移动单轴机器人(2-7-7)连接，所述第三移动滑台(2-7-9)滑动连接于第三直线导轨(2-7-8)上，所述第三移动滑台(2-7-9)通过筒顶升气缸(2-7-5)驱动上升或下降，所述第三移动滑台(2-7-9)通过第二水平移动气缸(2-7-6)驱动水平移动，所述拧紧套筒(2-7-10)固定于所述第三移动滑台(2-7-9)上。

2.根据权利要求1所述的一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，其特征在于，所述制动盘车轮旋转机构包括旋转架(2-10)，所述旋转架(2-10)通过电动回转轴承(2-11)与伺服旋转电机(2-12)驱动连接，所述旋转架(2-10)顶面设有制动盘支撑台面(2-8)。

3.根据权利要求1所述的一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，其特征在于，所述制动盘车轮定心机构为设于所述旋转架(2-10)中心的三爪涨紧卡盘(2-9)。

4.根据权利要求1所述的一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，其特征在于，所述螺栓套筒机构包括两组第一螺栓套筒装置(2-7-1)和第二螺栓套筒装置(2-7-2)，且分别相对对称布置于平台基准板(2-3)上。

5.根据权利要求4所述的一种轮装制动盘机器人螺栓拧紧台，其特征在于，所述两组第一螺栓套筒装置(2-7-1)和第二螺栓套筒装置(2-7-2)的拧紧套筒(2-7-10)的螺栓头不同。