CN202622794U - 一种汽车生产用助力机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车生产用助力机械手，包括导轨以及与导轨滑动连接的移动架，移动架上设有可水平转动的高度调节支架，高度调节支架上设有双摇杆式平行四连杆机构，该平行四连杆机构的其中一根连架杆连接一驱动装置从而成为驱动连架杆，而连杆上则设有可水平转动的吊杆，吊杆的下端设有可沿着水平转轴转动的吊架以及机械手控制装置。本实用新型可适用于多种车型以及不同场地的生产需要，并且结构简单，制造成本低，便于推广普及。

Description

一种汽车生产用助力机械手

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种适用于汽车侧围外板等大型构件在焊接、装配时的搬运、翻转的机械手。

背景技术

目前，在汽车车身生产中，涉及侧围外板等较大的总成零件的焊接、装配时，其上件（即零件的抓取、吊运、定位等）通常由自动化程度较高的机器人完成，机器人可按照事先设置的程序自动、高效地完成工作，并且减少操作人员的危险性。例如，一种在中国专利文献上公开的“机器人”，申请公布号为CN102259338A，其包括静平台、动平台、转动支链、平移支链、执行机构及转动件，动平台通过转动支链及平移支链连接至静平台，执行机构连接至动平台，执行机构上设有气孔，转动件与动平台转动连接，转动件的两端分别连接执行机构及转动支链，动平台上开设有气流孔，转动件上形成有连接气流孔及执行机构的气孔的气流通道。该机器人通过设置与动平台转动连接的转动件，可避免连接气流孔及抽真空设备的气管缠绕至机器人。但上述机器人也存在着投资较大、生产准备周期较长的问题，因此难以适应汽车的车型的频繁更新。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术机器人所存在的投资大难以适应不同车型的问题，提供一种可适用于多种车型、且结构简单制造成本低、便于普及推广的汽车生产用助力机械手

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种汽车生产用助力机械手，包括导轨以及与导轨滑动连接的移动架，移动架上设有可水平转动的高度调节支架，高度调节支架上设有双摇杆式平行四连杆机构，该平行四连杆机构的其中一根连架杆连接一驱动装置从而成为驱动连架杆，而连杆上则设有可水平转动的吊杆，吊杆的下端设有可沿着水平转轴转动的吊架以及机械手控制装置。

本实用新型采用半自动控制，生产时需有操作人员通过机械手控制装置进行操作控制，导轨被设置在工作场所的上部空间，使工件可在吊起后沿着导轨做水平面内的移动，将工件从存放位置移动到工作位置。特别是，本实用新型采用一个双摇杆式平行四连杆机构，其包括二根连架杆和与二根连架杆相连接的连杆，通过驱动装置使其中一根驱动连架杆转动，从而带动整个平行四连杆机构转动，此时的连杆即可在竖直平面内座平行移动，进而带动吊杆下端吊挂有工件的吊架在竖直平面内做平行升降。由于平行四连杆机构具有类似吊臂的作用，因此不仅可起到升降作用，同时在其作水平转动时，工件具有一个较大的转动半径，使工件可同时在水平面内进行大范围的移动，这样，工件可同时在X、Y、Z三个方向上移动，因而具有较大的灵活性，使其可适用于多种车型的生产需要。而沿着导轨在水平面内的移动、以及设置在高度调节支架上的平行四连杆机构的水平转动可直接由操作员推动，以简化整体结构，降低制造成本，当然，也可通过电机驱动，以减轻操作员的劳动强度。

作为优选，所述驱动装置包括一个缸体与高度调节支架转动连接的高度调节气缸，高度调节气缸的活塞杆端部与驱动连架杆铰接。通过高度调节气缸的活塞杆的伸缩带动驱动连架杆作摆动具有结构简单控制方便的效果，并且可方便地通过调节进气速度而调节活塞杆的伸缩快慢，进而改变工件的升降速度。

作为优选，在移动架上设有主转动座，高度调节支架与主转动座转动连接，在主转动座和高度调节支架之间设有转动阻尼机构；在连杆上设有次转动座，吊杆与次转动座转动连接，在次转动座和吊杆之间也设有转动阻尼机构。在方便手动转动的同时避免工件的自由转动，使工件能方便地停留任意一个合适的位置。

作为优选，所述转动阻尼机构包括设置在主转动座或次转动座上的刹车片、以及设置在高度调节支架或吊杆上卡紧刹车片的弹性卡钳。弹性卡钳依靠弹力卡紧刹车片，并产生相应的摩擦阻力，通过调整弹力的大小可方便地改变摩擦阻力的大小。

作为优选，所述高度调节支架上设有高度调节限位杆，高度调节限位杆与高度调节支架螺纹连接，高度调节限位杆的尾端设有缓冲块。高度调节限位杆可限定平行四连杆机构的转动角度，以适应不同的工作场所，确保不会因转动角度过大而产生碰撞等危险，螺纹连接的高度调节限位杆便于调节最大转动角度。

作为优选，所述吊架包括十字交叉的横向杆和纵向杆，横向杆和纵向杆的两端分别设有抓手。十字交叉的横向杆和纵向杆使得吊架具有四个抓手，可稳定地抓起像汽车侧围外板一类的大型工件，并且其自身的结构简单，重量轻。

作为优选，所述纵向杆由固定杆和滑动连接在固定杆一端的伸缩杆构成，固定杆上平行地设有伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆通过连接件与伸缩杆相连接，所述固定杆和伸缩杆的端部分别设有卡爪。伸缩气缸可带动伸缩杆向外伸出，使设置在纵向杆两端的卡爪能方便地由内向外地卡紧汽车侧围门框处的上下边框。

作为优选，所述横向杆的一侧设有真空吸盘，另一侧则设有固定卡爪，在横向杆端部靠近固定卡爪位置滑动连接一滑动座，横向杆上还平行地设有伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆通过连接件与滑动座相连接，所述滑动座上设有与固定卡爪相对的滑动卡爪。横向杆的一端的真空吸盘可方便地直接吸附在工件的表面，而另一端的滑动卡爪和固定卡爪相配合则可稳固地将侧围的B柱卡紧。

作为优选，吊杆下部还设有转动气缸，转动气缸的缸体与吊杆转动连接，吊杆的下端部则铰接有转动杠杆，转动杠杆的一端与吊架固定连接， 转动杠杆的另一端与转动气缸的活塞杆端部相铰接。转动杠杆在转动气缸的推动下可带动吊架在竖直平面内转动，从而使工件具有四个自由度，可适应焊接、装配等多种需求。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：可适用于多种车型以及不同场地的生产需要，并且结构简单，制造成本低，便于推广普及。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是吊架吊取侧围时的结构示意图。

图3是吊架的正面结构示意图。

图4是吊架的侧面结构示意图。

图中：1、导轨  2、移动架  3、主转动座  4、高度调节支架  5、转动阻尼机构

6、平行四连杆机构  61、连架杆  62、连杆  611、驱动连架杆  7、高度调节气缸

8、吊杆  9、吊架  91、横向杆  92、纵向杆  93、转动气缸  94、转动杠杆

911、真空吸盘  912、滑动座  913、固定卡爪  914、滑动卡爪  921、固定杆

922、伸缩杆  923、伸缩气缸  924、卡爪  10、次转动座  11、高度调节限位杆

12、工件。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种汽车生产用助力机械手，其主要适用于汽车侧围一类工件的上件，包括设置在工作场所的上部空间的二根导轨1、以及设置在二根导轨之间与导轨滑动连接的移动架2，在移动架上固定连接主转动座3，主转动座下端设有一个高度调节支架4，高度调节支架上端竖直的转动轴与主转动座通过轴承形成转动连接，从而使高度调节支架可绕着竖直的转动轴作水平转动。为了避免高度调节支架的随意转动，可在主转动座和高度调节支架之间设置转动阻尼机构5，转动阻尼机构包括设置在主转动座上圆形的刹车片、以及设置在高度调节支架上卡紧刹车片的弹性卡钳。刹车片与弹性卡钳接触的外侧边缘可采用拉花处理以增加摩擦力，弹性卡钳呈U形，两个卡脚之间设置弹簧，使两个卡脚将摩擦片紧紧地卡住。当然也可通过设置相应的刹车电磁阀，以实现转动时的准确制动。

此外，在高度调节支架上设置一个双摇杆式的平行四连杆机构6，双摇杆式平行四连杆机构包括一端与高度调节支架铰接的二根连架杆61、以及两端分别与二根连架杆端部铰接的连杆62，其中一根连架杆的尾端延伸后连接一驱动装置从而成为驱动连架杆611，该驱动装置包括一个缸体与高度调节支架转动连接的高度调节气缸7，高度调节气缸的活塞杆端部与驱动连架杆的延伸端铰接，从而使高度调节气缸活塞杆的伸缩可带动驱动连架杆的转动。进一步地，连杆上设置一个可水平转动的吊杆8，吊杆的下端则设置可沿着水平转轴转动的吊架9以及机械手控制装置（图中未示出）。机械手控制装置用于操控助力机械手各动作执行机构的动作，其上可设置相应的扶手，以便操作人员移动整个装置。与高度调节支架相类似，我们可在连杆上设置一个次转动座10，吊杆则通过轴承与次转动座构成水平转动连接，并且在次转动座和吊杆之间也设置相应的转动阻尼机构5。转动阻尼机构包括设置在次转动座上圆形的刹车片、以及设置在吊杆上卡紧刹车片的弹性卡钳，刹车片与弹性卡钳接触的外侧边缘可采用拉花处理以增加摩擦力，弹性卡钳呈U形，两个卡脚之间设置弹簧，使两个卡脚将摩擦片紧紧地卡住。当然也可通过设置相应的刹车电磁阀，以实现转动时的准确制动。连杆可采用平板结构，以便于次转动座的安装和连接。吊杆呈“7”字形，其包括与连杆连接的横向段以及弯折向下的竖直段，从而使可水平转动的吊杆能带动吊架在半径等于横向段长度的圆形范围内水平移动，并且竖直段与横向段之间可采用转动连接，并设置相应的转动阻尼机构，以使整个吊架可原地作360度的转动。

更近一步地，高度调节支架上对应平行四连杆机构的竖直转动平面处还设置有高度调节限位杆11，该高度调节限位杆的头部设置螺纹从而与高度调节支架构成螺纹连接，尾端则设置橡胶的缓冲块，以便限制平行四连杆机构的向上转动角度。通过转动高度调节限位杆，即可调节平行四连杆机构的向上转动角度，避免其发生碰撞等问题。

如图2、3、4所示，本实用新型的吊架包括十字交叉的横向杆91和纵向杆92，横向杆和纵向杆的两端则分别设置一个抓手，以便稳定地抓取侧围一类的大型工件。其中的纵向杆由固定杆921和滑动地套接在固定杆一端的伸缩杆922构成，固定杆上平行地设置一个伸缩气缸923，伸缩杆外侧面设有连接件，伸缩气缸的活塞杆通过该连接件与伸缩杆相连接，以推动伸缩杆的伸缩，并且在伸缩杆的端部设置一个卡爪924，同时在固定杆上远离伸缩杆的另一端也同样设置一个卡爪，以构成纵向杆上的两个抓手。卡爪可采用尼龙制成，使其不仅具有极高的强度，同时可避免将工件表面擦伤。两个卡爪上分别设置开口朝外的V形槽，从而当伸缩杆向外伸出时，两个卡爪的V形槽可卡紧在汽车侧围门框的上下边框处。

吊架的横向杆一侧设置一个真空吸盘911以构成一端的抓手，另一侧则设置固定卡爪913，在横向杆端部靠近固定卡爪位置滑动连接一滑动座912，横向杆上还平行地设有伸缩气缸923，伸缩气缸的活塞杆靠近固定卡爪，滑动座一侧设有连接件，伸缩气缸的活塞杆通过该连接件与滑动座相连接，以推动滑动座的左右滑移，并且在滑动座的另一侧设置一个与固定卡爪相对的滑动卡爪914。滑动卡爪和固定卡爪则构成横向杆另一端的抓手，其同样采用尼龙制成，并且分别设置开口相对的V形槽，从而当滑动座向外滑移时，滑动卡爪和固定卡爪相配合可将汽车侧围的B柱可靠地卡紧。

为了实现吊架在竖直平面内的转动，可在吊杆下部设置一个转动气缸93，该转动气缸的缸体尾端与吊杆转动连接，吊杆的下端部则铰接有一个V形的转动杠杆94，转动杠杆的一端固定连接在吊架的十字交叉处， 转动杠杆的另一端与转动气缸的活塞杆端部相铰接。从而当转动气缸的活塞杆向内缩回时，即可拉动转动杠杆转动，使吊架从原来的竖直状态变成水平状态。

如图1、2所示，本实用新型在使用时，操作人员可手扶机械手控制装置上的扶手，使整个装置沿着导轨移动到工件12的堆放处附近。为了降低操作强度，移动架可采用与行车类似的电动结构，通过电机推动移动架在导轨上作水平移动，并且可设置相应的电控制动装置，以确保其定位的准确可靠。然后，拉动扶手使吊杆绕着次转动座作水平转动，以便使吊架准确移动到工件的位置。当吊杆的转动半径不够大时，双摇杆式平行四连杆机构可连同高度调节支架绕着主转动座作水平转动，使吊架的水平移动半径增加，并准确地移动到工件位置。通过吊杆竖直段的转动，吊架可原地作360度的转动，以使其角度与工件完全吻合。

接着，通过机械手控制装置的操控使吊架的横向杆一侧的滑动卡爪外移，使其和固定卡爪配合将侧围的B柱卡紧；然后控制纵向杆的伸缩杆向外伸出，使纵向杆伸长，此时，纵向杆两端的卡爪能方便地由内向外地卡紧侧围门框处的上下边框；最后，将横向杆另一侧的真空吸盘吸附在侧围表面，从而吊架对侧围构成四个吊挂连接点，以确保平稳可靠地吊起侧围。

然后，操作人员可水平转动吊架，使工件离开堆放位置，并控制转动气缸的活塞回缩，使其拉动转动杠杆转动，最终使吊架由竖直状态转到水平状态；与此同时，控制高度调节气缸，使其活塞杆伸出，推动驱动连架杆转动，并带动整个平行四连杆机构转动，此时，平行四连杆机构的连杆带动吊杆在竖直平面内作向上的平行移动，从而工件升高，党工减上升到合适的高度，操作人员即可拉动扶手使工件沿着导轨水平移动到焊接或装配工位附近，并通过与起吊时相同的方式，适当地转动吊杆和平行四连杆机构，使工件准确到位，然后松开纵向杆的卡爪和横向杆的吸盘以及固定卡爪和滑动卡爪，即可移开吊架。

Claims (9)

1. 一种汽车生产用助力机械手，包括导轨（1）以及与导轨滑动连接的移动架（2），移动架上设有可水平转动的高度调节支架（4），高度调节支架上设有双摇杆式平行四连杆机构（6），该平行四连杆机构的其中一根连架杆（61）连接一驱动装置从而成为驱动连架杆（611），而连杆上则设有可水平转动的吊杆（8），吊杆的下端设有可沿着水平转轴转动的吊架（9）以及机械手控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，所述驱动装置包括一个缸体与高度调节支架转动连接的高度调节气缸（7），高度调节气缸的活塞杆端部与驱动连架杆铰接。

3.根据权利要求1所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，在移动架上设有主转动座（3），高度调节支架与主转动座转动连接，在主转动座和高度调节支架之间设有转动阻尼机构（5）；在连杆上设有次转动座（10），吊杆与次转动座转动连接，在次转动座和吊杆之间也设有转动阻尼机构。

4.根据权利要求3所述的一种汽车生产用助力和连杆机械手，其特征是，所述转动阻尼机构包括设置在主转动座或次转动座上的刹车片、以及设置在高度调节支架或吊杆上卡紧刹车片的弹性卡钳。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，所述高度调节支架上设有高度调节限位杆（11），高度调节限位杆与高度调节支架螺纹连接，高度调节限位杆的尾端设有缓冲块。

6.根据权利要求1所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，所述吊架包括十字交叉的横向杆（91）和纵向杆（92），横向杆和纵向杆的两端分别设有抓手。

7.根据权利要求6所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，所述纵向杆由固定杆（921）和滑动连接在固定杆一端的伸缩杆（922）构成，固定杆上平行地设有伸缩气缸（923），伸缩气缸的活塞杆通过连接件与伸缩杆相连接，所述固定杆和伸缩杆的端部分别设有卡爪（924）。

8.根据权利要求6或7所述的一种汽车生产用助力机械手，其特征是，所述横向杆的一侧设有真空吸盘（911），另一侧则设有固定卡爪（913），在横向杆端部靠近固定卡爪位置滑动连接一滑动座（912），横向杆上还平行地设有伸缩气缸（923），伸缩气缸的活塞杆通过连接件与滑动座相连接，所述滑动座上设有与固定卡爪相对的滑动卡爪（914）。

9.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的，其特征是，吊杆下部还设有转动气缸（93），转动气缸的缸体与吊杆转动连接，吊杆的下端部则铰接有转动杠杆（94），转动杠杆的一端与吊架固定连接， 转动杠杆的另一端与转动气缸的活塞杆端部相铰接。

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