CN212762080U - 一种天窗自动安装的机械手装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天窗自动安装的机械手装置，包括安装框架组件、天窗安装组件、托盘定位组件和浮动框架组件。安装框架组件为所述机械手装置的运动提供驱动力和限位，天窗安装组件控制所述机械手装置对天窗的安装，托盘定位组件为所述天窗的安装位置提供定位，浮动框架组件控制所述机械手装置在各个方向上的浮动，所述安装框架组件连接至所述浮动框架组件，所述天窗安装组件和托盘定位组件固定连接至所述浮动框架组件。

Description

一种天窗自动安装的机械手装置

技术领域

本实用新型主要涉及汽车零部件安装领域，尤其涉及一种天窗自动安装的机械手装置。

背景技术

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。改革开放以来，我国的制造业持续快速发展。然而与世界先进水平相比，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面仍然差距明显。汽车产业是我国制造业的经济支柱，推动汽车产业向自动化、智能化方向的转型升级更是迫在眉睫。

图1是一种汽车天窗的示意图，汽车天窗安装于车顶，能够有效地使车内空气流通，增加新鲜空气的进入，同时汽车车窗也可以开阔视野以及移动摄影摄像的拍摄需求。目前，天窗的安装形式主要采用的还是人工操作拧紧螺栓的形式，整个过程如下：首先，工人操作安装机械手到天窗交接站站位置取件，取件完成后操作安装机械手移动到两车之间的安全位置。接着，工人推动机械手进入到安装位并将机械手降低到进车高度，再推动机械手进入车身到达安装位，然后控制机械手上升与车身结合。结合到位后，两名工人再持拧紧枪拧紧天窗紧固螺栓，最后紧固完成后，人工操作机械手退出车身、回到线边到达初始位，这样不仅人工成本高，而且拧紧效率低。

若用自动安装天窗的装置替代人工安装天窗、拧紧螺栓，生产效率更加稳定高效；从取料、进车到最后与车身结合及最后退车的整个安装过程都为自动运行，无需人工操作，节省了三名操作工人。实现自动安装天窗的难点在于天窗定位组件与拧紧组件如何定位天窗及相关螺栓拧紧点的位置，只有识别出拧紧组件零位与天窗各螺栓拧紧点之间的相对位置关系，才能够引导机器人去对应的位置执行拧紧动作。现有的一种解决方法是通过视觉相机拍照定位，将定位信息上传到PLC，然后再通过PLC引导额外的拧紧机拧紧螺栓，这样虽然能够满足自动拧紧要求，但是视觉相机的投资成本高，同时拍照处理也占用生产时间。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的缺陷，提供了一种天窗自动安装的机械手装置，能够自动安装汽车天窗，提高生产效率。

本实用新型提供了一种天窗自动安装的机械手装置，包括安装框架组件、天窗安装组件、托盘定位组件和浮动框架组件。安装框架组件为所述机械手装置的运动提供驱动力和限位，天窗安装组件控制所述机械手装置对天窗的安装，托盘定位组件为所述天窗的安装位置提供定位，浮动框架组件控制所述机械手装置在各个方向上的浮动，所述安装框架组件连接至所述浮动框架组件，所述天窗安装组件和托盘定位组件固定连接至所述浮动框架组件。

在本实用新型的一实施例中，所述安装框架组件包括第一方向限位部件、第二方向运动滑车部件、第三方向驱动部件、直线滑块和安装框架组件连接框架。第一方向限位部件为所述机械手在第一方向提供限位，第三方向驱动部件为所述机械手在第三方向上的运动提供驱动力，直线滑块连接所述安装框架组件和浮动框架组件，安装框架组件连接框架连接所述第一方向限位部件、第二方向运动滑车部件、第三方向驱动部件和直线滑块。其中，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。

在本实用新型的一实施例中，所述第三方向驱动部件包括驱动电机和电缸。

在本实用新型的一实施例中，所述天窗安装组件包括拧紧枪、协作机器人、安装连接件和天窗安装组件连接框架。协作机器人控制所述拧紧枪的操作，安装连接件连接所述天窗安装组件和浮动框架组件，天窗安装组件连接框架连接所述拧紧枪、协作机器人和安装连接件。

在本实用新型的一实施例中，所述托盘定位组件包括天窗定位部件、车身定位销和托盘定位组件连接框架。天窗定位部件定位所述天窗至托盘定位组件，车身定位销配合所述浮动框架组件以定位所述天窗至安装位置，托盘定位组件连接框架连接所述天窗定位部件和车身定位销。

在本实用新型的一实施例中，述天窗定位部件包括天窗定位销和天窗支撑块，所述天窗支撑块间隔设置在所述托盘定位组件连接框架的边缘。

在本实用新型的一实施例中，所述浮动框架组件包括浮动框架上部和浮动框架下部，所述浮动框架上部连接至所述安装框架组件，所述浮动框架下部连接至所述天窗安装组件和托盘定位组件。

在本实用新型的一实施例中，所述浮动框架上部包括万向轴承、直线导轨、浮动锁定气缸和上部连接框架。万向轴承配合所述浮动框架下部以实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动，直线导轨连接所述安装框架组件和浮动框架组件，浮动锁定气缸控制所述浮动框架上部和浮动框架下部之间浮动的锁止和释放，上部连接框架连接所述万向轴承、直线导轨、浮动锁定气缸和安装框架组件。

在本实用新型的一实施例中，述浮动框架下部包括初导向销、定位板、托盘定位连接件和下部连接框架。初导向销为所述机械手提供初导向，定位板配合所述浮动框架上部以实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动，托盘定位连接件连接至所述托盘定位组件，下部连接框架连接所述初导向销、定位板、托盘定位连接件和天窗安装组件。

在本实用新型的一实施例中，所述下部连接框架是形状为C型的焊接框架。

本实用新型上述实施例中提出的一种天窗自动安装的机械手装置，其天窗安装组件采用协作机器人自动拧紧螺栓，代替了传统的人工安装天窗的方式，提高了生产效率，节省了人工成本。并且，其天窗安装组件和托盘定位组件均固定连接至所述浮动框架组件，从而保证了天窗安装组件相对于天窗的安装位置的一致性，无论车身位置如何变化，只要天窗定位到车身安装位置之后，机械手装置的零位相对于天窗的各个螺栓安装点的位置关系就是唯一的，低成本地解决了自动安装的定位问题。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本实用新型的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1是一种汽车天窗的示意图。

图2是本实用新型一实施例中的一种天窗自动安装的机械手装置的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例中的安装框架组件的结构示意图。

图4是本实用新型一实施例中的浮动框架组件的结构示意图。

图5是本实用新型一实施例中的天窗安装组件的结构示意图。

图6是本实用新型一实施例中的托盘定位组件的结构示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本实用新型和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在本实用新型的上下文中，所描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。

图2是本实用新型一实施例中的一种天窗自动安装的机械手装置的结构示意图。如图2所示，机械手装置1包括安装框架组件100、浮动框架组件200、天窗安装组件300和托盘定位组件400。安装框架组件100为机械手装置1的运动提供驱动力和限位，天窗安装组件300控制机械手装置1对天窗的安装，托盘定位组件400为天窗的安装位置提供定位，浮动框架组件200控制机械手装置1在各个方向上的浮动，安装框架组件100连接至浮动框架组件200，天窗安装组件300和托盘定位组件400固定连接至所述浮动框架组件200，该固定连接保证了天窗安装组件300相对于托盘定位组件400所定位的天窗的安装位置的一致性。需要说明的是，本文中的“固定连接”的含义是指天窗安装组件300和托盘定位组件400之间的相对位置的固定关系，天窗安装组件300和托盘定位组件400所定位的天窗的安装位置始终保持一致的位置，这种连接方式称为“固定连接”。

图3是本实用新型一实施例中的安装框架组件的结构示意图。如图3所示，安装框架组件100包括第三方向驱动部件、第一方向限位部件103、安装框架组件连接框架104、直线滑块105和第二方向运动滑车部件106。第一方向、第二方向和第三方向在图3中分别用X、Y和Z方向进行标识，第一方向为X向、第二方向为Y向，第三方向为Z向。第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。第三方向驱动部件包括驱动电机101和电缸102，第三方向驱动部件为机械手在第三方向上的运动提供驱动力。第一方向限位部件103为机械手在第一方向提供限位。安装框架组件100包括多个直线滑块105，其连接安装框架组件100和浮动框架组件200的一部分，该连接提供机械手在第三方向上升降的定位导轨。安装框架组件连接框架104连接第一方向限位部件103、第二方向运动滑车部件106、第三方向驱动部件和直线滑块105。

图4是本实用新型一实施例中的浮动框架组件的结构示意图。如图4所示，浮动框架组件200包括浮动框架上部和浮动框架下部，浮动框架上部连接至安装框架组件100，浮动框架下部连接至天窗安装组件300和托盘定位组件400。浮动框架上部包括万向轴承202、直线导轨204、浮动锁定气缸205和上部连接框架208，浮动框架下部包括初导向销201、定位板203、托盘定位连接件206和下部连接框架207。

万向轴承202配合浮动框架下部的定位板203，实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动。直线导轨连接204连接安装框架组件100的直线滑块205，该连接提供机械手在第三方向(参见图3)上升降的定位导轨。浮动锁定气缸205控制浮动框架上部和浮动框架下部之间浮动的锁止和释放。浮动锁定气缸205缩回时，浮动释放；浮动锁定气缸205伸出时，浮动锁止。上部连接框架208将万向轴承202、直线导轨204、浮动锁定气缸205连接成整体，并与安装框架组件100连接。初导向销201为机械手提供初导向，实现机械手和车身的初定位。定位板203配合浮动框架上部的万向轴承202，实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动。托盘定位连接件206连接托盘定位组件400至浮动框架组件200。下部连接框架207将初导向销201、定位板203和托盘定位连接件206连接成整体，并与天窗安装组件300连接，下部连接框架207是形状为C型的焊接框架。

图5是本实用新型一实施例中的天窗安装组件的结构示意图。如图5所示，天窗安装组件300包括协作机器人301、拧紧枪302、安装连接件303和天窗安装组件连接框架304。在天窗的自动安装过程中，协作机器人301控制拧紧枪302的拧紧天窗固定螺栓，拧紧枪302用来执行拧紧动作。安装连接件303用于将天窗安装组件300固定连接至浮动框架组件200。天窗安装组件连接框架304将协作机器人301、拧紧枪302和安装连接件303连接成整体。

图6是本实用新型一实施例中的托盘定位组件的结构示意图。如图6所示，托盘定位组件400包括天窗定位部件、车身定位销402和托盘定位组件连接框架404。天窗定位部件包括天窗定位销401和天窗支撑块403，天窗支撑块403间隔设置在托盘定位组件连接框架404的边缘，天窗定位销401配合天窗支撑块403将天窗定位至托盘定位组件400，车身定位销402配合浮动框架组件200的初导向销201，将天窗准确定位至车身上的安装位置。托盘定位组件连接框架404将天窗定位销401、车身定位销402和天窗支撑块403连接成为整体。

结合图2至图6，本实用新型提出的天窗自动安装的机械手装置1的工作过程如下。机械手装置1在第一方向上自动运行到需要安装天窗的车身与前车之间安全取件，取件完成后机械手装置1在第二方向上自动运行到车身上的天窗安装位，到达安装位后在第三方向上自动下降到进车高度，接着在第一方向上主动进车再次到达安装位后，在第一方向上驱动电机101离合脱开，车身前沿推动第一方向限位部件103，机械手装置1开始在第一方向上被动随行。

在机械手装置1在第一方向上到达安装位开始实现被动随行后，驱动电机101驱动电缸102动作，电缸102带动浮动框架组件200、天窗安装组件300和托盘定位组件400上升。上升过程中，浮动框架组件200上的初导向销201先进入车身的初导向孔，初导向销201进孔的同时，浮动框架组件200上的浮动锁定气缸205缩回，浮动释放。浮动框架组件200的浮动框架下部、天窗安装组件300和托盘定位组件400可在第一方向上±9mm、第二方向上±9mm、第三方向上±2°内自由浮动，以适应车身位置的偏差。

浮动释放后，机械手装置1继续上升，自动匹配天窗在车身上的安装位置，直至托盘定位组件400上的车身定位销402进入车身的定位孔，托盘定位组件400完成天窗在车身上的安装位置定位。此时托盘定位组件400、天窗安装组件300与车身实现精确定位，无论车身位置偏差大小，只要托盘定位组件400上的定位销402进入车身定位孔，天窗安装组件300的协作机器人301相对于安装位置的各个螺栓拧紧点的位置关系就已确定，保持不变。

完成定位后，按照天窗安装拧紧工艺，4台协作机器人301同时带着拧紧枪302开始依次拧紧天窗固定螺栓，紧固完成后，协作机器人301回到初始零位，机械手装置1向下降，在第一方向上退出车身。

本实用新型上述实施例中提出的一种天窗自动安装的机械手装置1，其天窗安装组件300采用协作机器人301自动拧紧螺栓，代替了传统的人工安装天窗的方式，提高了生产效率，节省了人工成本。并且，其天窗安装组件300和托盘定位组件400均固定连接至所述浮动框架组件200，从而保证了天窗安装组件300相对于天窗的安装位置的一致性，无论车身位置如何变化，只要天窗定位到车身安装位置之后，机械手装置1的零位相对于天窗的各个螺栓安装点的位置关系就是唯一的，低成本地解决了自动安装的定位问题。

本实用新型使用了特定词语来描述本实用新型的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本实用新型至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本实用新型的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本实用新型披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本实用新型实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本实用新型对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种天窗自动安装的机械手装置，其特征在于，包括：

安装框架组件，为所述机械手装置的运动提供驱动力和限位；

天窗安装组件，控制所述机械手装置对天窗的安装；

托盘定位组件，为所述天窗的安装位置提供定位；

浮动框架组件，控制所述机械手装置在各个方向上的浮动，所述安装框架组件连接至所述浮动框架组件，所述天窗安装组件和托盘定位组件固定连接至所述浮动框架组件。

2.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述安装框架组件包括：

第一方向限位部件，为所述机械手在第一方向提供限位；

第二方向运动滑车部件；

第三方向驱动部件，为所述机械手在第三方向上的运动提供驱动力；

直线滑块，连接所述安装框架组件和浮动框架组件；

安装框架组件连接框架，连接所述第一方向限位部件、第二方向运动滑车部件、第三方向驱动部件和直线滑块；

其中，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。

3.如权利要求2所述的机械手装置，其特征在于，所述第三方向驱动部件包括驱动电机和电缸。

4.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述天窗安装组件包括：

拧紧枪；

协作机器人，控制所述拧紧枪的操作；

安装连接件，连接所述天窗安装组件和浮动框架组件；

天窗安装组件连接框架，连接所述拧紧枪、协作机器人和安装连接件。

5.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述托盘定位组件包括：

天窗定位部件，定位所述天窗至托盘定位组件；

车身定位销，配合所述浮动框架组件以定位所述天窗至安装位置；

托盘定位组件连接框架，连接所述天窗定位部件和车身定位销。

6.如权利要求5所述的机械手装置，其特征在于，所述天窗定位部件包括天窗定位销和天窗支撑块，所述天窗支撑块间隔设置在所述托盘定位组件连接框架的边缘。

7.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述浮动框架组件包括浮动框架上部和浮动框架下部，所述浮动框架上部连接至所述安装框架组件，所述浮动框架下部连接至所述天窗安装组件和托盘定位组件。

8.如权利要求7所述的机械手装置，其特征在于，所述浮动框架上部包括：

万向轴承，配合所述浮动框架下部以实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动；

直线导轨，连接所述安装框架组件和浮动框架组件；

浮动锁定气缸，控制所述浮动框架上部和浮动框架下部之间浮动的锁止和释放；

上部连接框架，连接所述万向轴承、直线导轨、浮动锁定气缸和安装框架组件。

9.如权利要求7所述的机械手装置，其特征在于，所述浮动框架下部包括：

初导向销，为所述机械手提供初导向；

定位板，配合所述浮动框架上部以实现浮动框架上部和浮动框架下部之间的浮动；

托盘定位连接件，连接至所述托盘定位组件；

下部连接框架，连接所述初导向销、定位板、托盘定位连接件和天窗安装组件。

10.如权利要求9所述的机械手装置，其特征在于，所述下部连接框架是形状为C型的焊接框架。

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