CN116395386A - 抓手、线旁车型切换装置和抓手设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种抓手、线旁车型切换装置和抓手设备，抓手用于适配线旁车型切换装置，包括抓手支撑单元；设置在所述抓手支撑单元上的柔性夹紧单元，所述柔性夹紧单元具有夹紧体；其中，所述柔性夹紧单元在所述线旁车型切换装置的驱动下使得所述夹紧体的位置进行变化以适应不同车型，从而实现多车型共用同一抓手，进而能避免现有技术中的抓手整体切换，减少切换的时间损失和产能损失，同时，多车型共用同一抓手有助于节省抓手存放对工位工艺空间的占用，有利于工位的工艺布局。

Description

抓手、线旁车型切换装置和抓手设备

技术领域

本发明属于汽车生产工程技术领域，具体涉及一种抓手、线旁车型切换装置和抓手设备。

背景技术

汽车白车身制造中，车身焊接生产线往往需要满足不同车型的共线制造，即柔性生产线。

为了提高线体的柔性化程度，机器人得到了广泛的应用。其中有用于物料搬运的搬运抓手、用于完成部分补焊工艺的补焊抓手和用于车身零件定位焊的定位焊接抓手。

生产线由生产A车型切换至生产B车型时，机器人通常需要切换相应车型的抓手，切换过程为：将A车型的抓手先放到机器人可达范围内A车型抓手停放架上并与机器人脱离，然后移动到B车型抓手停放架上，通过安装在机器人端部的机械装置和B车型抓手连接并锁紧，带B车型抓手脱离B车型抓手停放架，复位后继续生产过程。

在车型切换过程中，由于机器人切换抓手的时间无法被线体的机运时间覆盖，因此其余设备需要等待机器人切换完成后才能进行正常的生产。尤其，当多个车型共线生产时，单位小时内切换的次数越多，线体等待时间累计越多，导致的产能损失越多。另外，多车型共线生产时，多个车型的抓手都需要摆放在机器人的可达范围内，抓手的摆放占用线体空间，导致设备无法以最优的方式布置，有些情况下，甚至会占用相邻工位的工艺空间，导致工艺布局困难。

由此，需要设计一种抓手、线旁车型切换装置和抓手设备用于减少切换时间和/或节省工位工艺空间。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了抓手、线旁车型切换装置和抓手设备。本设计的抓手能避免抓手整体切换，减少切换的时间损失和产能损失；另一方面有助于节省抓手存放对工位工艺空间的占用，有利于工位的工艺布局。

根据本发明的第一方面，提供了一种抓手，用于适配线旁车型切换装置，包括：

抓手支撑单元，

设置在所述抓手支撑单元上的柔性夹紧单元，所述柔性夹紧单元具有夹紧体，

其中，所述柔性夹紧单元在所述线旁车型切换装置的驱动下使得所述夹紧体的位置进行变化以适应不同车型。

在一个实施例中，所述柔性夹紧单元包括：

设置在所述抓手支撑单元上的第一向固定轴，

第一向移动轴，所述第一向移动轴与所述第一向固定轴在第一方向上移动式连接，

设置在所述第一向移动轴上的第一车型切换件，所述第一车型切换件用于与所述线旁车型切换装置的第二车型切换件匹配，

设置在所述第一向固定轴上的用于锁定所述第一向移动轴的位置的第一向锁止件，

其中，所述夹紧体设置在第一向移动轴上。

在一个实施例中，在所述抓手支撑单元上设置有第二向固定轴，所述第二向固定轴与所述第一向固定轴垂直式设置，所述第一向固定轴通过所述第二向固定轴设置到所述抓手支撑单元上，在所述第一向固定轴与所述第二向固定轴之间设置有用于引导所述第一向固定轴沿着所述第二向固定轴滑动的导向组件。

在一个实施例中，在所述第二向固定轴和/或所述第一向固定轴上设置有位置传感器。

在一个实施例中，所述抓手支撑单元构造为由梁拼接而成的框架状。

在一个实施例中，在所述抓手支撑单元的用于与所述线旁车型切换装置匹配的一侧设置有第一支撑定位件，以用于与所述线旁车型切换装置的第二支撑定位件匹配而进行定位。

根据本发明的第二方面，提供了一种线旁车型切换装置，用于适配抓手，包括：

线旁车型切换台，

设置在所述线旁车型切换台上的柔性切换单元，所述柔性切换单元用于与所述抓手的柔性夹紧单元配合以将所述柔性夹紧单元标定到不同车型。

在一个实施例中，所述柔性切换单元包括设置在所述线旁车型切换台上的多个第二车型切换件，以匹配所述抓手的第一车型切换件。

在一个实施例中，所述柔性切换单元还包括驱动件，所述驱动件用于促动所述抓手的第一向固定轴沿着第二向固定轴滑动。

根据本发明的第三方面，提供了一种抓手设备，包括：

机器人，

上述的抓手，所述抓手设置在所述机器人上，

上述的线旁车型切换装置，

其中，在车型切换过程中，将所述线旁车型切换装置的柔性切换单元切换至预定车型位，所述机器人带动所述抓手由工作起始位置移动到所述线旁车型切换台上，在所述柔性切换单元作用下将所述抓手的柔性夹紧单元的夹紧体切换到匹配预定车型的定位基准点，所述机器人带动所述抓手移动脱离所述线旁车型切换台，复位到工作起始位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在抓手支撑单元上设置柔性夹紧单元，该柔性夹紧单元在线旁车型切换装置的驱动下，使得夹紧体的位置进行变化，以适配不同车型，从而实现多车型共用同一抓手，进而能避免现有技术中的抓手整体切换，减少切换的时间损失和产能损失，同时，多车型共用同一抓手有助于节省抓手存放对工位工艺空间的占用，有利于工位的工艺布局。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本申请的一个实施例的抓手设备；

图2显示了根据本申请的一个实施例的抓手与线旁车型切换装置的定位结构；

图3显示了根据本申请的一个实施例的二维柔性夹紧单元与柔性切换单元；

图4显示了根据本申请的一个实施例的二维柔性夹紧单元；

图5显示了根据本申请的一个实施例的二维柔性切换单元。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

根据本申请，如图1所示，提供一种抓手设备。如图1所示，抓手设备包括抓手1和线旁车型切换台装置2。

其中，该抓手1包括抓手支撑单元11和柔性夹紧单元12。抓手支撑单元11可以为框架状，主要起到基础支撑的作用。柔性夹紧单元12设置在抓手支撑单元11上。柔性夹紧单元12具有夹紧体121。柔性夹紧单元12能在线旁车型切换装置2的驱动下，使得夹紧体121的位置进行变化，从而匹配到不同车型的定位基准点。

由此，通过夹紧体121的位置变化，以适配不同车型，从而实现多车型共用同一抓手1，进而能避免现有技术中的抓手整体切换，减少切换的时间损失和产能损失。同时，多车型共用同一抓手1有助于节省抓手1存放对工位工艺空间的占用，有利于工位的工艺布局。另外，抓手1的匹配不同车型的切换通过线旁车型切换装置2进行驱动，而不是通过自身携带驱动进行切换，相对简化了抓手1的结构，降低了抓手1的自身重量，进而降低对机器人的工作负载能力的要求。

相对应的，线旁车型切换台装置2包括线旁车型切换台21和柔性切换单元22。线旁车型切换台21构造为支撑桌类结构，例如，可以构造为四腿方桌状，当然还可以构造为例如三腿圆桌等其它支撑桌状。根据强度要求，可以在支撑桌上设置有加强板等结构部件。柔性切换单元22设置在线旁车型切换台21上，用于与抓手1的柔性夹紧单元12配合，以将柔性夹紧单元12标定到匹配不同车型。

结构上，如图4所示，柔性夹紧单元12包括第一向固定轴122、第一向移动轴123和第一车型切换件124。其中，第一向固定轴122设置在抓手支撑单元11上。需要说明的是，根据不同需要，柔性夹紧单元12可以构造为二维式，以在两个方向上调节夹紧体121的位置；柔性夹紧单元12可以构造为一维式，以在一个方向上调节夹紧体121的位置。当柔性夹紧单元12构造为一维式，第一向固定轴122直接设置在抓手支撑单元11上，而当柔性夹紧单元12构造为二维式，第一向固定轴122可以间接式设置在抓手支撑单元11上，如后文。第一向移动轴123与第一向固定轴122在第一方向上移动式连接，用于使得第一移动轴123能相对于第一向固定轴122运动。第一车型切换件124设置在第一向移动轴123上，用于与线旁车型切换装置2的第二车型切换件221匹配，以促动第一车型切换件124运动，进而带动第一向移动轴123相对于第一向固定轴122移动，实现设置在第一向移动轴123上的夹紧体121的第一向的位置调节。由此，上述设置可以实现在第一向的位置调节。

柔性夹紧单元12还包括第一向锁止件125。该第一向锁止件125可以构造为气缸，用于锁定第一向移动轴123相对于第一向固定轴122的位置。例如，在将第一向移动轴123相对于第一向固定轴122的位置切换到位后，通过该第一向锁止件125锁定两者之间的位置，防止第一向移动轴123移动，进而出现定位基准位置偏差。容易理解地，在车型切换过程中，首先要解除第一向锁止件125，用于释放第一向移动轴123，然后再进行调节。另外，柔性夹紧单元12还包括第一复位件(图中未示出)。例如，该第一复位件可以为弹簧，在第一向移动轴123相对于第一向固定轴122位于原始位置时，该弹簧第一复位件处于自然状态。而第一向移动轴123相对于第一向固定轴122位置变化，则弹簧第一复位件进行蓄能。而在解除第一向锁止件125的锁止后，弹簧第一复位件可以促动第一向移动轴123回到原始位置。

根据实际需要，有的柔性夹紧单元12需要构造为二维式，即在一维基础上，增加一维。具体地，在抓手支撑单元11上设置有第二向固定轴126。该第二向固定轴126与第一向固定轴122垂直式设置。在第一向固定轴122与第二向固定轴126之间设置有导向组件，用于引导第一向固定轴122沿着第二向固定轴126滑动的。导向组件包括滑轨127和与滑轨127匹配的滑块128。滑轨127沿着第二向固定轴126的轴向延伸，并设置在第二向固定轴126上。滑块128固定设置在第一向固定轴122上。在第一向固定轴122受力后，在导向组件引导下，第一向固定轴122带动第一向移动轴123沿着第二向固定轴126的轴向进行滑动。由此，通过上述设置可以实现第二向的位置调节。

可以理解的，在第二向固定轴126上设置有第二向锁止件129。该第二向锁止件129也可以构造为气缸，用于锁定第一向固定轴122相对于第二向固定轴126的位置。还有，在第一向固定轴122与第二向固定轴126之间也可以设置第二复位件(图中未示出)，用于促动第一向固定轴122回到初始位置。

需要说明的是，在本申请中，图1中示出了一维柔性夹紧单元和二维夹紧单元在抓手支撑单元11上分布的具体实施例，但是一维柔性夹紧单元和二维夹紧单元的数量和位置可以根据车型定位需要进行适应性调整。再需要说明的是，在本申请的图4中，给出了一个具体的二维夹紧单元的具体实施例。在该实施例中，第一向固定轴122可以竖向延伸，并被定义为Z向轴，而第二向固定轴126可以横向延伸，并被定义为X向轴。后文中也以该实施例为基础，对其它结构部件进行进一步阐述。

如图4所示，第一车型切换件124可以构造为销孔状。具体地，在第一向移动轴123上固定有折弯板1216(此处需要说明的是，折弯板1216在图中实施例间接地固定到第一向移动轴123上)，折弯板1216的延伸出的一端上设置有销孔，该销孔可以构造为第一车型切换件124。

相对应地，在线旁车型切换台21上设置有柔性切换单元22。在数量、位置以及维数性质上，柔性切换单元22与柔性夹紧单元12匹配。在本申请中，以二维柔性切换单元22为例进行说明柔性切换单元22的结构和工作原理。而一维柔性切换单元22的具体结构以及工作可以参照二维，是本领域技术人员可以预见的。具体地，如图5所示，柔性切换单元22包括第二车型切换件221。该第二车型切换件221可以构造为朝向第一车型切换件124延伸的拔销状，并背离线旁车型切换台21延伸。根据车型需要，第二车型切换件221为多个，并构造为不同的高度。在抓手1靠近线旁车型切换台装置2的过程中，第一车型切换件124套接到第二车型切换件221上并形成卡接，随着抓手1进一步靠近线旁车型切换台装置2，第二车型切换件221顶伸第一车型切换件124，以促动第一向移动轴123相对于第一向固定轴122运动，调整Z方向的位置。在图5中给出了依次排列的三种车型的第二车型切换件221。为了结构简单，制造方便，多个第二车型切换件221集中式设置到支撑支架222上。例如，该第二车型切换件221与支撑支架222可拆卸式连接，用于随时更换，以方便维修，或者更换车型。当线体增加新车型后，还可以根据新车型的定位基准点位置，通过增加第二车型切换件221，实现柔性夹紧单元12的切换，实现新车型的夹紧定位。

为了实现二维调节，柔性切换单元22还包括驱动件223。具体地，在线旁车型切换台21上设置有导向轴224。该导向轴224可以固定到线旁车型切换台21上。当然，根据高度需要，还可以通过支撑框225将导向轴224固定。支撑支架222设置到导向轴224上并与导向轴224轴向滑动式连接，而驱动件223可以构造为伺服电缸。在抓手1靠近线旁车型切换台装置2的过程中，第一车型切换件124套接到第二车型切换件221上并形成卡接。在驱动件223工作过程中，可以促动支撑支架222沿着导向轴224进行运动，带动第二车型切换件221进行运动，进而带动第一车型切换件124运动，由此，带动第一向固定轴122沿着第二向固定轴126滑动，以完成X方向的调节。容易理解地，导向轴224与第二向固定轴126的轴向延伸方向相同。

在第二向固定轴126上设置有位置传感器130。在第一向固定轴122上设置有位置传感器130。该位置传感器130用于感应相应方向上轴的调节是否到位。在位置传感器130感应到调节到位后，机器人才能带动抓手1脱离适配线旁车型切换装置2。

如图1和2所示，在抓手支撑单元11的一侧设置有第一支撑定位件13。同时，在线旁车型切换台21的顶面上设置有第二支撑定位件23。第一支撑定位件13构造为块状件。第二支撑定位件23构造为立柱状件。第二支撑定位件23与第一支撑定位件13一一对应，并且，第二支撑定位件23在线旁车型切换台21为至少三角形分布的三个，以对抓手支撑单元11形成支撑作用。在本申请中，第二支撑定位件23构造有四个，用于结构优化地支撑方形框状的抓手支撑单元11。在两个第一支撑定位件13朝向第二支撑定位件23的面上设置有定位销或者定位孔中的一个，而在与上述第一支撑定位件13匹配的第二支撑定位件23的朝向第一支撑定位件13的面上设置有定位销或者定位孔中的另一个。例如，在第一支撑定位件13上设置有定位孔131，而在第二支撑定位件23上设置有定位销231。从而，在抓手1靠近线旁车型切换台21的过程中，通过定位销231与定位孔131的配合，为抓手1进行定位。待抓手支撑单元11坐落到第二支撑定位件23上，第二支撑定位件23的端面与第一支撑定位件13抵接。

根据实际需要，不同的柔性夹紧单元12所对应的夹紧体121可以构造为不同的形式。例如，有的夹紧体121在使用中可以用于定位面。根据本申请，这种夹紧体121可以形成球头状的夹持面，以用于适应空间角度变化，更好地贴合车身，以图4为例进行结构阐述。如图4所示，在第一向移动轴123上设置有夹紧体121。夹紧体121包括第一夹紧件1211和能相对于第一夹紧件1211远离或靠近运动以形成夹紧面的第二夹紧件1212。第一夹紧件1211与第二夹紧件1212采用杠杆原理进行连接，也就是通过旋转轴1213穿过中间段处进行铰接。在第二夹紧件1212的驱动端可以设置有驱动缸1214，用于驱动第二夹紧件1212运动，进而带动第二夹紧件1212的背离驱动端的一端靠近或者远离第一夹紧件1211，以调节夹紧面开口的大小。在第一夹紧件1211与第二夹紧件1212的夹紧端分别设置万向球头1215。两个万向球头1215之间形成夹紧面，用于适应性空间角度变化。例如，该万向球头可以构造为适应±9度型面差。可见地，折弯板1216可以设置到在第一夹紧件1211上。

下面根据图1到5详细描述抓手设备的工作原理。

车型切换过程中，线旁车型切换台21上的柔性切换单元22切换至指定车型位。

抓手1的各柔性夹紧单元12解除锁定。具体地，操作第一向锁止件125，用于完成第一向的解锁；通过操作第二锁止件129，用于完成第二向的解锁。

机器人将抓手1移动到线旁车型切换台21上。具体地，在抓手1下落过程中，第一支撑定位件13与第二支撑定位件23匹配式配合，以为抓手1进行定位，直至抓手1坐落到第二支撑定位件23上。

在抓手1下落过程中，第一车型切换件124套接到相应的第二车型切换件221上并形成卡接，在第二车型切换件221自身高度的作用下，促动第一向移动轴123相对于第一向固定轴122运动，调整第一向例如Z方向的位置。也就是，依靠柔性切换单元22不同车型的高度差将柔性夹紧单元12推至对应车型位。

利用第一向锁止件125进行锁止，以限定Z方向的位置。

如果需要第二向例如X方向的调整，再启动驱动件223，推动支撑支架222相对于导向轴224运动，进而带动第一车型切换件124和第二车型切换件221运动，从而，带动第一向固定轴122沿着第二向固定轴126滑动，以完成X方向的调节，用于将柔性夹紧单元12的X轴拖至对应车型切换位。

利用第二锁止件125进行锁止，以限定X方向的位置。

相应轴上的位置传感器130感应调节到位后，机器人得到该信息的反馈后，启动机器人并带动抓手1脱离线旁车型标定台21，复位到工作起始位置。

为了提高本申请实施效率，可以将一维相关轴和二维相关轴进行标准化设计，轴和抓手支撑单元11之间的安装接口也标准化，在设计时可根据各个车型的特征选用合适的轴。

本申请提供的多车型共用柔性抓手设备，通过柔性夹紧单元12和柔性切换单元22的配合，有效解决了抓手共用过程中夹紧单元过多或者车型切换驱动单元安装导致的抓手超过机器人负载或者抓手结构过于复杂而导致的抓手无法共用的问题。通过柔性切换单元22将抓手1上的柔性夹紧单元12切换到各车型位置，抓手1本身无驱动装置，保证机器人控制简单，故障和风险点降低。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抓手，用于适配线旁车型切换装置，其特征在于，包括：

抓手支撑单元，

设置在所述抓手支撑单元上的柔性夹紧单元，所述柔性夹紧单元具有夹紧体，

其中，所述柔性夹紧单元在所述线旁车型切换装置的驱动下使得所述夹紧体的位置进行变化以适应不同车型。

2.根据权利要求1所述的抓手，其特征在于，所述柔性夹紧单元包括：

设置在所述抓手支撑单元上的第一向固定轴，

第一向移动轴，所述第一向移动轴与所述第一向固定轴在第一方向上移动式连接，

设置在所述第一向移动轴上的第一车型切换件，所述第一车型切换件用于与所述线旁车型切换装置的第二车型切换件匹配，

设置在所述第一向固定轴上的用于锁定所述第一向移动轴的位置的第一向锁止件，

其中，所述夹紧体设置在第一向移动轴上。

3.根据权利要求2所述的抓手，其特征在于，在所述抓手支撑单元上设置有第二向固定轴，所述第二向固定轴与所述第一向固定轴垂直式设置，所述第一向固定轴通过所述第二向固定轴设置到所述抓手支撑单元上，在所述第一向固定轴与所述第二向固定轴之间设置有用于引导所述第一向固定轴沿着所述第二向固定轴滑动的导向组件。

4.根据权利要求3所述的抓手，其特征在于，在所述第二向固定轴和/或所述第一向固定轴上设置有位置传感器。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的抓手，其特征在于，所述抓手支撑单元构造为由梁拼接而成的框架状。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的抓手，其特征在于，在所述抓手支撑单元的用于与所述线旁车型切换装置匹配的一侧设置有第一支撑定位件，以用于与所述线旁车型切换装置的第二支撑定位件匹配而进行定位。

7.一种线旁车型切换装置，用于适配抓手，其特征在于，包括：

线旁车型切换台，

设置在所述线旁车型切换台上的柔性切换单元，所述柔性切换单元用于与所述抓手的柔性夹紧单元配合以将所述柔性夹紧单元标定到不同车型。

8.根据权利要求7所述的线旁车型切换装置，其特征在于，所述柔性切换单元包括设置在所述线旁车型切换台上的多个第二车型切换件，以匹配所述抓手的第一车型切换件。

9.根据权利要求7或8所述的线旁车型切换装置，其特征在于，所述柔性切换单元还包括驱动件，所述驱动件用于促动所述抓手的第一向固定轴沿着第二向固定轴滑动。

10.一种抓手设备，其特征在于，包括：

机器人，

根据权利要求1到6中任一项所述的抓手，所述抓手设置在所述机器人上，

根据权利要求7到9中任一项所述的线旁车型切换装置，

其中，在车型切换过程中，将所述线旁车型切换装置的柔性切换单元切换至预定车型位，所述机器人带动所述抓手由工作起始位置移动到所述线旁车型切换台上，在所述柔性切换单元作用下将所述抓手的柔性夹紧单元的夹紧体切换到匹配预定车型的定位基准点，所述机器人带动所述抓手移动脱离所述线旁车型切换台，复位到工作起始位置。

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