一种侧围总成柔性抓手的制作方法

1.本发明涉及汽车部件生产加工技术领域，具体涉及一种侧围总成柔性抓手。


背景技术：

2.目前为了追求生产效益最大化，汽车白车身焊装生产线上一般多车型混线生产，零部件在工位间的传递采用机器人抓手传输，对于不同的车型的侧围总成结构，由于规格差异较大，为实现多车型的生产，采用的方法是根据不同的车型制作专用的侧围抓手，抓手投入费用较高，而且生产过程中需频繁切换，降低了生产效率；且由于多个抓手占地面积比较大，在如今寸土寸金的工厂造成面积使用率低，也增加了管理的难度。
3.现有技术中，公开号为cn207840550u的专利中公开了一种侧围总成抓手，用于抓取多种车辆的侧围总成，所述侧围总成抓手包括：支架；多个抓手单元，多个所述抓手单元分别设在所述支架的一侧以与所述侧围总成上的待抓取位置相对应，多个抓手单元由第一专用定位销单元、共用定位销单元、第一专用夹紧单元、第二专用定位销单元、第二专用夹紧单元、第一共用夹紧单元、第二共用夹紧单元、第三共用夹紧单元和第四共用夹紧单元组成；控制系统，所述控制系统与所述支架相连以控制多个所述抓手单元抓取所述侧围总成。
4.在实际使用中发现，上述抓手结构复杂，投入成本较高，对于不同的车型还需要增加部分专用定位夹紧单元，且控制程序复杂，因此有必要提出一种新的抓手结构，保证其兼容多种车型的同时，最大程度简化抓手结构和成本，简化控制程序。


技术实现要素：

5.基于上述表述，本发明提供了一种侧围总成柔性抓手，以解决现有技术中的上述技术问题。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种侧围总成柔性抓手，其包括：
8.骨架，其具有相互背离的装配侧和安装侧，所述装配侧用于连接至抓手机器人的手臂；
9.夹紧单元组，包括安装于所述安装侧的三个夹紧定位单元，三个夹紧定位单元分别用于与待抓取侧围总成的c柱前部、后门洞下部平直区、前门洞下部平直区定位夹紧；
10.卡紧单元组，包括安装于所述安装侧的两个辅助卡紧单元，两个辅助卡紧单元分别用于与待抓取侧围总成的b柱后部、后门洞上部卡紧固定。
11.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
12.在c柱前部上选取一个位置定位夹紧，然后将后门洞下部平直区和前门洞下部平直区定位夹紧，侧围总成上位于同一平面的三个点就被柔性抓手确定，进而使侧围总成在垂直于门洞方向即车身宽度方向上被定位，另外，后门洞上部的卡紧和后门洞下部平直区的定位夹紧配合使侧围总成在车身高度方向上被定位，b柱后部的卡紧和c柱前部的定位夹紧配合使侧围总成在车身长度方向上被定位，因此，实现了侧围总成三维空间上的唯一位
置确定，保证了定位准确性和夹持稳定性，由于不同规格和车型的侧围总成，后门洞下部平直区、前门洞下部平直区均处于同一直线上，且分别对应侧围总成前部区域和后部区域设置，因此本技术提供的柔性抓手多车型兼容性好，一次投入后，后续车型均可沿用，且由于定位夹紧单元和辅助卡紧单元重复性高，该柔性抓手结构简单，成本投入低。
13.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
14.进一步的，所述定位夹紧单元包括连接臂、安装板、夹紧组件；
15.所述连接臂包括近端和远端，所述近端连接至所述骨架，所述远端向远离所述骨架的一侧延伸，所述安装板连接于所述远端；
16.所述夹紧组件包括夹紧驱动气缸、夹紧固定块、活动夹臂和传感器，所述夹紧固定块固定于所述安装板，所述活动夹臂铰接于所述安装板并受所述夹紧驱动气缸牵引与所述夹紧固定块配合夹紧，所述传感器连接于所述夹紧固定块用于检测所述夹紧固定块是否靠近所述待抓取侧围总成；
17.其中，不同连接臂依据对应定位夹紧区域的不同向不同方向延伸，三个连接臂均位于同一定位平面，所述夹紧驱动气缸的伸缩方向与所述定位平面垂直设置。
18.进一步的，所述后门洞下部平直区和前门洞下部平直区对应的两个夹紧定位单元的夹紧固定块的间距不小于侧围总成的前门洞和后门洞长度之和的1/2。
19.进一步的，所述夹紧固定块和所述夹紧驱动气缸分别设置于所述安装板的两侧，所述夹紧驱动气缸的气缸轴上安装有铰接座，所述活动夹臂包括连接端和夹紧端，所述连接端与所述铰接座铰接，所述活动夹臂的中部与所述安装板铰接，所述夹紧端连接有用于与所述夹紧固定块对应的夹紧块。
20.进一步的，所述夹紧组件还包括限位块，所述限位块设置于所述夹紧固定块的一侧，所述限位块用于限制所述夹紧固定块和活动夹臂配合夹紧的部位向靠近所述连接端运动。
21.进一步的，所述夹紧块和所述夹紧固定块相对夹紧的端面为锯齿面。
22.进一步的，所述辅助卡紧单元包括固定板、卡紧驱动气缸和卡紧组件，所述固定板连接于所述骨架，所述卡紧驱动气缸的缸体与所述固定板连接，所述卡紧组件包括卡紧底座和卡紧块，所述卡紧底座设置于所述卡紧驱动气缸的气缸轴端部，所述卡紧块连接于所述卡紧底座远离所述卡紧驱动气缸的一端，所述卡紧块的端面具有锯齿。
23.进一步的，所述锯齿表面均进行倒圆角处理。
24.进一步的，所述卡紧组件还包括对射开关，所述对射开关的发射端和接收端分别位于所述卡紧块的两侧，当所述卡紧块抵接所述待抓取侧围总成时，所述发射端和接收端之间的信号传输被阻挡。
25.进一步的，所述还包括法兰盘，所述法兰盘一端连接抓手机器人的手臂，另一端连接所述装配侧，所述安装侧还设置有控制盒。
附图说明
26.图1为本发明实施例提供的一种侧围总成柔性抓手的整体结构示意图；
27.图2为本发明实施例中定位夹紧单元的结构示意图；
28.图3为图2中定位夹紧单元的夹紧示意图；
29.图4为本发明实施例中辅助卡紧单元的结构示意图；
30.图5为图4中辅助卡紧单元的卡紧示意图；
31.图6为本发明实施例提供的一种侧围总成柔性抓手的使用状态示意图；
32.图7为本发明实施例的控制逻辑示意图。
具体实施方式
33.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
35.可以理解，空间关系术语例如“在
……
下”、“在
……
下面”、“下面的”、“在
……
之下”、“在
……
之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
……
下面”和“在
……
下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90
°
或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
36.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
37.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
38.如图1至图6所示，本技术实施例提供了一种侧围总成柔性抓手，其包括骨架10、夹紧组件和卡紧单元组，其用于抓取汽车的侧围总成，其中按照汽车制造领域的通用常识，侧围总成100沿车身长度方向依次有a柱101、b柱102和c柱103，其中a柱101和b柱102之间形成前门洞10a，b柱102和c柱103之间形成后门洞10b，按照目前汽车设计规范，前门洞10a和后门洞10b的下部均具有一定长度的平直区。
39.其中，骨架10具有相互背离的装配侧和安装侧，装配侧用于连接至抓手机器人(图中未示出)的手臂，具体的，为了便于骨架10的装配，该柔性抓手还包括法兰盘11，法兰盘11一端连接抓手机器人的手臂，另一端连接装配侧。
40.夹紧单元组包括安装于安装侧的三个夹紧定位单元，三个夹紧定位单元分别用于与待抓取侧围总成100的c柱103前部、后门洞10b下部平直区、前门洞10a下部平直区定位夹紧。
41.为了便于叙述，将与c柱103前部对应定位夹紧的夹紧定位单元称为第一夹紧定位单元21，与后门洞10b下部平直区对应定位夹紧的夹紧定位单元称为第二夹紧定位单元22，
与前门洞10a下部平直区对应定位夹紧的夹紧定位单元称为第三夹紧定位单元23。
42.在本技术的实施例中，三个夹紧定位单元除了安装位置不同外，其整体结构构造基本相同，因此，以第二定位夹紧单元22为例，第一定位夹紧单元22包括连接臂221、安装板222、夹紧组件223。
43.连接臂221包括近端2211和远端2212，其中，近端2211连接至骨架10，远端2212向远离骨架10的一侧延伸，安装板222连接于远端2212。
44.具体的，夹紧组件223包括夹紧驱动气缸2231、夹紧固定块2232、活动夹臂2233和传感器2234，夹紧固定块2232固定于安装板222，活动夹臂2233铰接于安装板222并受夹紧驱动气缸2231牵引与夹紧固定块2232配合夹紧，传感器2234用于检测侧围总成100是否靠近夹紧固定块2232位置并向作业现场的plc传递信号，作为活动夹臂2233与夹紧固定块2232是否夹紧的判断依据。
45.需要理解的是，不同定位夹紧单元对应的连接臂依据对应定位夹紧区域的不同向不同方向延伸，其中，三个连接臂均位于同一定位平面，以确保三个定位夹紧单元在车身宽度方向的差距尽可能小，保证夹紧组件223更便于对侧围总成100的夹紧，夹紧驱动气缸2231的伸缩方向与定位平面垂直设置，沿垂直于定位平面的方向伸缩可以产生足够大的夹紧力道，保证夹紧的稳定性。
46.在本技术优选的实施例中，夹紧固定块2232和夹紧驱动气缸2231分别设置于安装板222的两侧，夹紧驱动气缸2231的气缸轴上安装有铰接座2235，活动夹臂2233包括连接端l和夹紧端j，连接端l与铰接座2233铰接，活动夹臂2233的中部与安装板222铰接，夹紧端j连接有用于与夹紧固定块2232对应的夹紧块2236。
47.优选的，夹紧2236和夹紧固定块2232相对夹紧的端面为锯齿面，增加有效夹紧面积和夹紧时的摩擦力。
48.通过上述结构设计，当夹紧驱动气缸2231的气缸轴伸出时，推动活动夹臂2233绕安装板222转动，夹紧块2236向靠近夹紧固定块2232一侧运动，实现夹紧，反之，当夹紧驱动气缸2231的气缸轴收缩时，实现放松。
49.关于上述定位夹紧的作用原理，为了便于描述，将车身长度方向定义为x向，车身宽度方向定义为y向，车身高度方向定义为z向，显而易见的是，如需要将侧围总成100的准确抓取，就需要在xyz三个方向上将侧围总成固定住。
50.根据上述叙述，第一定位夹紧单元21定位夹紧侧围总成100的c柱103前部，第二定位夹紧单元22定位夹紧后门洞10b下部平直区，第三定位夹紧单元23定位夹紧侧围总成前门洞10a下部平直区，由于对于不同车型侧围总成的前门洞和后门洞的下部都具有平直区域，且前门洞10a下部边沿和后门洞10b下部边沿均为平直面且位于法线为y向的平面上，因此第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23在对应不同车型的侧围总成时，都能有效适配，因此，在设计时以第一定位夹紧单元21为基准，调整第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23在x向的间距，确保抓手在抓取不同车型的侧围总成时，第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23均分别对应落在前门洞10a下部和后门洞10b下部的平直区，这样三个夹紧位置就形成了一个与法线为y向的定位平面，进而保证侧围总成100在y向上的固定；可以理解的是，当夹紧的力道足够大，使得侧围总成100能被上述三个定位夹紧单元完全稳定夹取时，夹取部分与夹取组件223之间的静摩擦力足够大，侧围总成100在x和z向的运动趋势
都会被严格限制，进而保证整个侧围总成100的搬运稳定性。
51.实际应用场景下，在该抓手的设计过程中，当第一款车型确定三组定位夹紧单元的相对位置关系后，后续车型在设计时只需通过小幅修改第一定位夹紧单元21处的局部型面和切边线，即可保证第一定位夹紧单元21的通用。
52.可以理解的是，为了保证第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23在使用时能准确落在前门洞10a下部和后门洞10b下部的平直区，第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23的夹紧固定块的间距不小于侧围总成的前门洞10a和后门洞10b长度之和的1/2。
53.优选的，在本技术的实施例中，夹紧组件223还包括限位块2237，限位块2237设置于夹紧固定块2232的一侧，限位块2237用于限制夹紧固定块2232和活动夹臂2233配合夹紧的部位向靠近连接端运动。
54.在实际生产过程中，若想只采用三个定位夹紧单元稳定抓取侧围总成，由于侧围总成100本身的重量很大，对于现场夹紧驱动气缸2231的夹紧力、夹紧固定块2232和夹紧块2236的材料粗糙度和硬度均有较高要求，而夹紧驱动气缸2231的夹紧力越大成本越大，材料性能越好价格越昂贵，因此，在本技术中，采用卡紧单元组辅助三个定位夹紧单元对侧围总成100进行固定，其中，卡紧单元组包括安装于安装侧的两个辅助卡紧单元，两个辅助卡紧单元分别用于与待抓取侧围总成100的b柱102后部、后门洞10b上部卡紧固定。
55.同样的，在本技术的实施例中，两个辅助卡紧单元除了安装位置不同外，其整体结构构造基本相同，为便于描述，将与b柱102后部卡紧固定的辅助卡紧单元称为第一辅助卡紧单元31，将与后门洞10b上部卡紧固定的辅助卡紧单元称为第二辅助卡紧单元32。
56.其中，以第一辅助卡紧单元31为例，第一辅助卡紧单元31包括固定板311、卡紧驱动气缸312和卡紧组件313，具体的，固定板311连接于骨架10，卡紧驱动气缸312的缸体与固定板311连接，卡紧组件313包括卡紧底座3131和卡紧块3132，卡紧底座3132设置于卡紧驱动气缸312的气缸轴端部，卡紧块3132连接于卡紧底座3132远离卡紧驱动气缸312的一端，卡紧块的端面具有锯齿。
57.抓手抓取侧围总成100时，侧围总成100的对应边沿卡在卡紧块3132的两个相邻锯齿之间，增加卡紧的稳定性；优选的，锯齿表面均进行倒圆角处理，卡紧过程中起到导向作用。
58.由于两组辅助卡紧单元的卡紧驱动气缸312行程实际是由侧围总成100板件所限制，卡紧状态下气缸实际未到达理论其前进位置，此时气缸本身无法给出前进到位信号，需要借助其他形式给plc反馈前进到位信号。考虑不同车型侧围总成板件在卡紧块上不同卡槽的位置差异，在本技术的实施例中，卡紧组件313还包括对射开关314，对射开关314的发射端和接收端分别位于卡紧块3132的两侧，当卡紧块3132抵接待抓取侧围总成100时，发射端和接收端之间的信号传输被阻挡，此时plc获得到位反馈，利用对射开关的高精度特性，可以调整对射开关与卡紧块卡齿x向(第一辅助卡紧单元31)或z向(第一辅助卡紧单元32)的相对位置关系，以辅助确认卡紧块3132是否有效卡住侧围总成板件。
59.优选的，卡紧组件313还包括拖链板3134，用于固定对射开3133的线缆。
60.采用上述两个辅助卡紧单元后，通过第一定位夹紧单元21的与第一辅助卡紧单元31共同定位侧围总成100的x向，通过第二定位夹紧单元22和第三定位夹紧单元23与第二辅助卡紧单元32共同定位侧围总成100的z向，结合三组定位夹紧单元定位的y向，实现对侧围
总成100在空间上的完全定位。
61.需要说明的是，为了简化抓手骨架结构的复杂程度，第一定位夹紧单元21和第一辅助卡紧单元31在z方向上的差值要尽可能小，第二定位夹紧单元22和第二辅助卡紧单元32在x方向上的差值要尽可能小，以减小两组辅助卡紧单元卡紧后产生的力矩。
62.优选的，为保证侧围总成抓手在运行过程中的稳定性和安全性，抓手使用的气源和其他工装设备相互独立，确保生产线因异常停线时，抓手仍能正常供气，保持气缸的工作状态。
63.在上述侧围总成抓手的结构前提下，如图7所示，对该抓手的控制逻辑加以说明：
64.第一步a，侧围总成100上序工作完成，上序夹具部分打开，plc向抓手发出抓取指令；
65.第二步b，抓手运动至指定位置处，即运动至第一夹紧定位单元21与c柱103前部边沿对应，第二夹紧定位单元22与后门洞10b下部平直区对应，第三夹紧定位单元23与前门洞10a下部平直区对应，此时，抓手的所有驱动气缸处于回退状态。
66.第三步c，各个定位夹紧单元上的传感器检测到侧围总成板件，向plc发送运动到位信号。
67.第四步d，plc接收到运动到位信号后发送定位夹紧单元夹紧指令，夹紧组件同步夹紧。
68.第五步e，定位夹紧单元的夹紧驱动气缸检测到夹紧到位，向plc发送夹紧到位信号。
69.第六步f，plc接收到夹紧到位信号后，发送辅助卡紧单元的卡紧驱动气缸前进信号。
70.第七步g，卡紧驱动气缸前进，对应卡紧侧围总成板件。
71.第八步h，对射开关检测到侧围总成板件，向plc发送卡紧单元气缸的前进到位信号；
72.第九步j，上序夹具全部打开到位，向plc发送全部打开信号。
73.第十步k，plc接收到前进到位信号和全部打开信号后，发送抓手带板件离开指令。
74.第十一步l，抓手根据指令抓取侧围总成100离开。
75.综上，本技术提供的柔性抓手多车型兼容性好，一次投入后，后续车型均可沿用，且由于定位夹紧单元和辅助卡紧单元重复性高，该柔性抓手结构简单，成本投入低。
76.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。

技术特征：
1.一种侧围总成柔性抓手，其特征在于，包括：骨架，其具有相互背离的装配侧和安装侧，所述装配侧用于连接至抓手机器人的手臂；夹紧单元组，包括安装于所述安装侧的三个夹紧定位单元，三个夹紧定位单元分别用于与待抓取侧围总成的c柱前部、后门洞下部平直区、前门洞下部平直区定位夹紧；卡紧单元组，包括安装于所述安装侧的两个辅助卡紧单元，两个辅助卡紧单元分别用于与待抓取侧围总成的b柱后部、后门洞上部卡紧固定。2.根据权利要求1所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述定位夹紧单元包括连接臂、安装板、夹紧组件；所述连接臂包括近端和远端，所述近端连接至所述骨架，所述远端向远离所述骨架的一侧延伸，所述安装板连接于所述远端；所述夹紧组件包括夹紧驱动气缸、夹紧固定块、活动夹臂和传感器，所述夹紧固定块固定于所述安装板，所述活动夹臂铰接于所述安装板并受所述夹紧驱动气缸牵引与所述夹紧固定块配合夹紧，所述传感器连接于所述夹紧固定块用于检测所述夹紧固定块是否靠近所述待抓取侧围总成；其中，不同连接臂依据对应定位夹紧区域的不同向不同方向延伸，三个连接臂均位于同一定位平面，所述夹紧驱动气缸的伸缩方向与所述定位平面垂直设置。3.根据权利要求2所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述后门洞下部平直区和前门洞下部平直区对应的两个夹紧定位单元的夹紧固定块的间距不小于侧围总成的前门洞和后门洞长度之和的1/2。4.根据权利要求2所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述夹紧固定块和所述夹紧驱动气缸分别设置于所述安装板的两侧，所述夹紧驱动气缸的气缸轴上安装有铰接座，所述活动夹臂包括连接端和夹紧端，所述连接端与所述铰接座铰接，所述活动夹臂的中部与所述安装板铰接，所述夹紧端连接有用于与所述夹紧固定块对应的夹紧块。5.根据权利要求4所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述夹紧组件还包括限位块，所述限位块设置于所述夹紧固定块的一侧，所述限位块用于限制所述夹紧固定块和活动夹臂配合夹紧的部位向靠近所述连接端运动。6.根据权利要求5所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述夹紧块和所述夹紧固定块相对夹紧的端面为锯齿面。7.根据权利要求5所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述辅助卡紧单元包括固定板、卡紧驱动气缸和卡紧组件，所述固定板连接于所述骨架，所述卡紧驱动气缸的缸体与所述固定板连接，所述卡紧组件包括卡紧底座和卡紧块，所述卡紧底座设置于所述卡紧驱动气缸的气缸轴端部，所述卡紧块连接于所述卡紧底座远离所述卡紧驱动气缸的一端，所述卡紧块的端面具有锯齿。8.根据权利要求1所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述锯齿表面均进行倒圆角处理。9.根据权利要求1所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述卡紧组件还包括对射开关，所述对射开关的发射端和接收端分别位于所述卡紧块的两侧，当所述卡紧块抵接所述待抓取侧围总成时，所述发射端和接收端之间的信号传输被阻挡。10.根据权利要求1所述的侧围总成柔性抓手，其特征在于，所述还包括法兰盘，所述法
兰盘一端连接抓手机器人的手臂，另一端连接所述装配侧，所述安装侧还设置有控制盒。

技术总结
本发明涉及一种侧围总成柔性抓手，其包括骨架，其具有相互背离的装配侧和安装侧，装配侧用于连接至抓手机器人的手臂；夹紧单元组，包括安装于安装侧的三个夹紧定位单元，三个夹紧定位单元分别用于与待抓取侧围总成的C柱前部、后门洞下部平直区、前门洞下部平直区定位夹紧；卡紧单元组，包括安装于安装侧的两个辅助卡紧单元，两个辅助卡紧单元分别用于与待抓取侧围总成的B柱后部、后门洞上部卡紧固定，其多车型兼容性好，一次投入后，后续车型均可沿用，且由于定位夹紧单元和辅助卡紧单元重复性高，该柔性抓手结构简单，成本投入低。成本投入低。成本投入低。


技术研发人员：申玮 白鸿 姜国磊 吕路 魏龙
受保护的技术使用者：岚图汽车科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/9