一种多车型共用机器人抓手及抓件系统的制作方法

本发明涉及汽车生产装配，更具体地，涉及一种多车型共用机器人抓手及抓件系统。

背景技术：

1、随着汽车消费个性化需求及产销量增加，一方面生产线生产的车型增多，机器人周边存放了比较多的抓手，导致机器人活动区间小，干涉区加大，容易发生机器人碰撞问题；另一方面由于线体抓手库位有限，部分抓手只能存放线边，切换过程中，作业人员需要将线外抓手推到抓手切换位，导致线边的抓手切换时间长。各个车型的抓手基本上专用，自动线体里面预留4个库位存放抓手，导致线体拥挤，机器人活动空间小，容易发生机器人碰撞；部分抓手摆放在线边，导致线边拥挤，线外抓手需要由人工切换，切换效率低下。故亟需一款能够多车型共用的抓手，以满足生产需要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多车型共用机器人抓手，具有柔性定位功能，能够满足多车型工件的抓放，而且具有较多的自由度，能够适应从不同角度的定位与抓取，以提升工件的定位夹紧效果，同时还可减少针对不同车型生产时的切换，提升生产效率，保证生产及时交付。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、提供一种多车型共用机器人抓手，包括主框架，均装设于所述主框架的工具端快换装置、伺服组合定位装置、伺服联动定位装置、控制器，所述伺服组合定位装置为两个，两个伺服组合定位装置对称设于主框架的两侧，所述伺服联动定位装置设于主框架端部，所述工具端快换装置设于主框架顶部，工具端快换装置、两个伺服组合定位装置、伺服联动定位装置均与所述控制器通信连接。

4、本发明的机器人抓手采用伺服组合定位装置，使定位夹紧机构能够进行三维切换定位坐标；同时采用伺服联动定位装置，能够利用联动装置进而带动2组对称的定位机构滑移来同步切换定位坐标；从而满足多车型定位。本发明的机器人抓手不仅能满足现有车型工件的定位及抓放，后续车型通过车身产品工艺约束的制定，亦可以满足共用；本发明还能提高生产线的故障应急能力，保证生产及时交付。

5、优选地，所述伺服联动定位装置还包括第一驱动机构，两组定位机构分别为第一定位机构与第二定位机构，所述第一定位机构与所述第二定位机构分别位于所述第一驱动机构的两侧且均与第一驱动机构连接；所述第一驱动机构包括驱动电机、换向器、第一驱动组件、第二驱动组件，所述驱动电机输出端、所述第一驱动组件一端、所述第二驱动组件一端均与所述换向器连接，第一驱动组件另一端与第一定位机构连接，第二驱动组件另一端与第二定位机构连接，驱动电机通过换向器将动力分别传递至第一驱动组件及第二驱动组件，带动第一定位机构与第二定位机构相互靠近或远离。

6、优选地，所述换向器包括主动锥齿轮、第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮，第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮分别与主动锥齿轮啮合，所述第一从动锥齿轮与所述第二从动锥齿轮同轴设置，且第一从动锥齿轮的轴线与第二从动锥齿轮的轴线均与所述主动锥齿轮的轴线垂直设置，主动锥齿轮装设于所述驱动电机输出轴，第一从动锥齿轮与第一驱动组件连接，第二从动锥齿轮与第二驱动组件连接。

7、优选地，所述第一驱动组件包括第一丝杠与第一螺母，所述第一丝杠与所述第一螺母组成丝杠传动副，第一从动锥齿轮驱动第一丝杠运动，第一定位机构与第一螺母连接；所述第二驱动组件包括第二丝杠与第二螺母，所述第二丝杠与所述第二螺母组成丝杠传动副，第二从动锥齿轮驱动第二丝杠运动，第二定位机构与第二螺母连接。

8、优选地，所述伺服组合定位装置还包括纵向移动机构、旋转机构，所述旋转机构一侧与所述纵向移动机构连接，另一侧与所述定位夹紧机构连接。

9、优选地，还包括第一连接块与第二连接块，所述第一连接块一侧与所述纵向移动机构连接，另一侧与所述旋转机构一侧连接，所述第二连接块一侧与旋转机构另一侧连接，第二连接块另一侧与所述定位夹紧机构连接。第一连接块用于将纵向移动机构与旋转机构进行连接，以便于纵向移动机构带动旋转机构进行竖直方向的移动；第二连接块用于将旋转机构与定位夹紧机构进行连接，以便于旋转机构带动定位夹紧机构进行水平方向的运动。

10、优选地，所述纵向移动机构包括第一电机、联轴器、第三丝杠、第三螺母、壳体，所述第一电机、所述第三丝杠、所述第三螺母均装设于所述壳体，第三丝杠与壳体穿接，第一电机通过所述联轴器与第三丝杠连接，所述旋转机构与第三螺母连接，第三螺母与第三丝杠组成丝杠螺母传动副。

11、优选地，还包括导轨与滑块，所述导轨也穿设于所述壳体且与所述第三丝杠平行设置，所述滑块装设于所述第三螺母底部，滑块与导轨滑动连接。

12、优选地，所述定位夹紧机构包括相互连接的第二驱动机构与夹持机构；所述夹持机构包括

13、第一夹持组件，用于安装第一球头，所述第一球头活动装设于第一夹持组件，第一球头上设有用于夹持的第一夹持部；

14、第二夹持组件，与第一夹持组件相向设置，用于安装第二球头，所述第二球头活动装设于第二夹持组件，第二球头上设有用于夹持的第二夹持部；

15、第一夹持组件与第二夹持组件均与所述第二驱动机构连接，第一球头沿着第一夹持组件转动过程中可调整第一夹持部的朝向，第二球头沿着第二夹持组件转动过程中可调整第二夹持部的朝向。

16、本发明还提供一种多车型共用机器人抓件系统，包括六轴搬运机器人、机器人端快换装置、如上所述的多车型共用机器人抓手，所述机器人端快换装置装设于所述六轴搬运机器人上，所述多车型共用机器人抓手通过工具端快换装置与机器人端快换装置可拆卸连接。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、本发明基于抓手定位柔性化与车型共用化，以及高品质、低成本与高效率的理念，开发出一种多车型共用机器人抓手以及抓件系统，其中六轴搬运机器人具有多伺服轴机械臂，具有一定的负载能力，能够带动机器人抓手在有效运动空间范围进行工件搬运。其中机器人端快换装置固定在六轴搬运机器人侧，工具端快换装置固定在抓手侧，六轴搬运机器人与机器人抓手通过工具端快换装置与机器人端快换装置对接锁紧后即可实现六轴搬运机器人与机器人抓手的机械连接与电气连接。其中机器人抓手具有柔性定位功能，能够满足多车型抓放件，该抓手采用旋转机构，能够带动定位夹紧机构旋转不同角度来切换水平定位坐标，该抓手采用纵向移动机构，能够带动定位夹紧机构上下滑移来切换纵向定位坐标；该抓手将旋转机构与纵向移动机构连接成为伺服组合定位装置，能够通过对应的电机带动，使定位夹紧机构能够进行三维切换定位坐标；该抓手采用伺服联动定位装置，能够通过驱动电机带动第一驱动机构与第二驱动机构进而带动第一定位机构与第二定位机构滑移来同步切换定位坐标；从而满足多车型定位。该抓手采用轻量化设计，四组定位单元仅用5个伺服轴即可满足柔性定位需求(两个伺服组合定位装置共采用4个伺服轴，伺服联动定位装置采用1个伺服轴)；六轴搬运机器人负载低，可沿用现有的搬运机器人；该抓手不仅能满足现有车型的定位及抓放，后续车型通过车身产品工艺约束的制定，亦可以满足共用；该抓件系统带有机器人端快换装置，可以满足备用抓手自动化切换，提高线体故障应急能力，保证生产及时交付。

技术特征：

1.一种多车型共用机器人抓手，其特征在于，包括主框架(1)，均装设于所述主框架(1)的工具端快换装置(2)、设有定位夹紧机构(31)的伺服组合定位装置(3)、设有两组对称的定位机构的伺服联动定位装置(4)、控制器，所述伺服组合定位装置(3)为两个，两个伺服组合定位装置(3)对称设于主框架(1)的两侧，所述伺服联动定位装置(4)设于主框架(1)端部，所述工具端快换装置(2)设于主框架(1)顶部，工具端快换装置(2)、两个伺服组合定位装置(3)、伺服联动定位装置(4)均与所述控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述伺服联动定位装置(4)还包括第一驱动机构(41)，两组定位机构分别为第一定位机构(42)与第二定位机构(43)，所述第一定位机构(42)与所述第二定位机构(43)分别位于所述第一驱动机构(41)的两侧且均与第一驱动机构(41)连接；所述第一驱动机构(41)包括驱动电机(411)、换向器(412)、第一驱动组件(413)、第二驱动组件(414)，所述驱动电机(411)输出端、所述第一驱动组件(413)一端、所述第二驱动组件(414)一端均与所述换向器(412)连接，第一驱动组件(413)另一端与第一定位机构(42)连接，第二驱动组件(414)另一端与第二定位机构(43)连接，驱动电机(411)通过换向器(412)将动力分别传递至第一驱动组件(413)及第二驱动组件(414)，带动第一定位机构(42)与第二定位机构(43)相互靠近或远离。

3.根据权利要求2所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述换向器(412)包括主动锥齿轮(4121)、第一从动锥齿轮(4122)、第二从动锥齿轮(4123)，第一从动锥齿轮(4122)、第二从动锥齿轮(4123)分别与主动锥齿轮(4121)啮合，所述第一从动锥齿轮(4122)与所述第二从动锥齿轮(4123)同轴设置，且第一从动锥齿轮(4122)的轴线与第二从动锥齿轮(4123)的轴线均与所述主动锥齿轮(4121)的轴线垂直设置，主动锥齿轮(4121)装设于所述驱动电机(411)输出轴，第一从动锥齿轮(4122)与第一驱动组件(413)连接，第二从动锥齿轮(4123)与第二驱动组件(414)连接。

4.根据权利要求3所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述第一驱动组件(413)包括第一丝杠与第一螺母，所述第一丝杠与所述第一螺母组成丝杠传动副，第一从动锥齿轮(4122)驱动第一丝杠运动，第一定位机构(42)与第一螺母连接；所述第二驱动组件(414)包括第二丝杠与第二螺母，所述第二丝杠与所述第二螺母组成丝杠传动副，第二从动锥齿轮(4123)驱动第二丝杠运动，第二定位机构(43)与第二螺母连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述伺服组合定位装置(3)还包括纵向移动机构(32)、旋转机构(33)，所述旋转机构(33)一侧与所述纵向移动机构(32)连接，另一侧与所述定位夹紧机构(31)连接。

6.根据权利要求5所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，还包括第一连接块(34)与第二连接块(35)，所述第一连接块(34)一侧与所述纵向移动机构(32)连接，另一侧与所述旋转机构(33)一侧连接，所述第二连接块(35)一侧与旋转机构(33)另一侧连接，第二连接块(35)另一侧与所述定位夹紧机构(31)连接。第一连接块(34)用于将纵向移动机构(32)与旋转机构(33)进行连接，以便于纵向移动机构(32)带动旋转机构(33)进行竖直方向的移动；第二连接块(35)用于将旋转机构(33)与定位夹紧机构(31)进行连接，以便于旋转机构(33)带动定位夹紧机构(31)进行水平方向的运动。

7.根据权利要求6所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述纵向移动机构(32)包括第一电机(321)、联轴器(322)、第三丝杠(323)、第三螺母(324)、壳体(325)，所述第一电机(321)、所述第三丝杠(323)、所述第三螺母(324)均装设于所述壳体(325)，第三丝杠(323)与壳体(325)穿接，第一电机(321)通过所述联轴器(322)与第三丝杠(323)连接，所述旋转机构(33)与第三螺母(324)连接，第三螺母(324)与第三丝杠(323)组成丝杠螺母传动副。

8.根据权利要求7所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述纵向移动机构(32)还包括导轨(326)与滑块(327)，所述导轨(326)也穿设于所述壳体(325)且与所述第三丝杠(323)平行设置，所述滑块(327)装设于所述第三螺母(324)底部，滑块(327)与导轨(326)滑动连接。

9.根据权利要求5所述的多车型共用机器人抓手，其特征在于，所述定位夹紧机构(31)包括相互连接的第二驱动机构(311)与夹持机构；所述夹持机构包括

10.一种多车型共用机器人抓件系统，其特征在于，包括六轴搬运机器人(10001)、机器人端快换装置(10002)、如权利要求1至9任一项所述的多车型共用机器人抓手(10003)，所述机器人端快换装置(10002)装设于所述六轴搬运机器人(10001)上，所述多车型共用机器人抓手(10003)通过工具端快换装置(2)与机器人端快换装置(10002)可拆卸连接。

技术总结
本发明涉及汽车生产装配技术领域，更具体地，涉及一种多车型共用机器人抓手及抓件系统，其中机器人抓手包括主框架，均装设于主框架的工具端快换装置、伺服组合定位装置、伺服联动定位装置、控制器，伺服组合定位装置为两个，两个伺服组合定位装置对称设于主框架的两侧，伺服联动定位装置设于主框架端部，工具端快换装置设于主框架顶部，工具端快换装置、两个伺服组合定位装置、伺服联动定位装置均与控制器通信连接。本发明具有柔性定位功能，能满足多车型工件的抓放且具有较多的自由度，能适应从不同角度的定位与抓取，以提升工件的定位夹紧效果，同时还可减少针对不同车型生产时的切换，提升生产效率，保证生产及时交付。

技术研发人员：徐文康,刘可伟,吴立浩,解维炳,陈荣楠,邓汝炬,陈威
受保护的技术使用者：广汽乘用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23