一种高度柔性化轮胎抓手的制作方法

1.本发明涉及机器人设备技术领域，具体为一种高度柔性化轮胎抓手。


背景技术：

2.轮胎通常是各类车辆唯一与地面接触的部位。大多是类圆柱体弹性橡胶材质。随着国内汽车和汽车后市场产业的发展，汽车轮胎的需求呈持续增长之势。同时，随着消费者对商品有更高的个性化、定制化需求，商品生产过程中柔性化需求变的尤为重要。然而，汽车轮胎单体重量较大，人工生产过程中，对工人的劳动强度大，通常会使用机械抓手对轮胎进行抓取、转运。目前，现有技术中，有使用单级气缸作为执行元件的，这种轮胎抓手大多只能适配抓取单一尺寸的轮胎，也有少数比较昂贵的多级抓手，使用多级气缸（如3级，4级等），可以实现多级（气缸级数）夹紧，从而适用多对应数量的轮胎尺寸，但它对轮胎尺寸变化的适应较差，无法满足多规格轮胎混线生产的抓取需求。然而，实际生产中，常有的情况是，设计好的a型b型轮胎生产线，需要在短时间的导入新尺寸c型轮胎。这种情况下，该技术方案需要重新设计抓手。此两种方案，都存在轮胎被抓取、移动过程中，由于意外情况触发急停开关时，轮胎意外脱落，从而导致安全事故，或设备损伤的风险。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高度柔性化轮胎抓手，本专利的技术方案是：一种高度柔性化轮胎抓手，包含安装骨架模块、左滑动模块、右滑动模块、气动驱动模块、对中模块；
4.所述安装骨架模块主要包括：机器人连接法兰、安装骨架和前、后导向滑轨；
5.所述左滑动模块主要包括：左滑动板、左轮胎夹杆、推拉支架、左侧滑块；
6.所述右滑动模块主要包括：右滑动板、右轮胎夹杆、右侧滑块；
7.所述气动驱动模块主要包括：推拉气缸、压力传感器、先导式节流阀、排气节流阀、三位五通阀；
8.所述对中模块主要包括：中心齿轮，前、后传动齿条。
9.本专利技术方案的组装连接方式为：所述前、后导向滑轨相互平行地安装于所述安装骨架，进而通过所述机器人连接法兰与机器人相连接。所述左轮胎夹杆及所述前传动齿条以及所述推拉支架都与所述左滑动板固定连接，并通过同样固定安装在上方的所述前、后滑块分别所述前、后导向滑轨相连接，并保持可自由左右滑动；所述右轮胎夹杆及所述后传动齿条都与所述右滑动板固定连接，并通过同样固定安装在上方的所述前、后滑块分别与所述前、后导向滑轨相连接，并保持可自由左右滑动；所述推拉气缸通过连接支架与所述安装骨架固定连接，并将所述推拉气缸的活塞杆与所述推拉支架固定连接；所述压力传感器及所述先导式节流阀通过t型接头一起固定安装于推拉气缸前进出气口处，所述排气节流阀安装于推拉气缸尾部进出气口处；所述三位五通阀与所述安装骨架固定连接；所述中心齿轮及所述安装骨架的中心孔处有中心轴同时穿过，并转动连接，固定安装在所述
左、右滑动板上的所述前、后传动齿条同时与所述中心齿轮啮合。
10.通过使用推拉气缸、压力传感器、先导式节流阀、三位五通阀等部件，以及相应的控制逻辑，从而实现抓手在完整推拉气缸行程内任意位置可靠抓取，并原理上消除了由于意外情况导致的轮胎脱落情况。
11.本发明的有益效果为：本专利的技术优势在于增强了轮胎抓手的柔性化、安全性。在不需要对轮胎抓手做任何硬件设计改动的情况即可在生产过程中导入新的轮胎规格。例如，当前的生产线中生产的轮胎外径是950mm，700mm, 560mm，可以不需要任何硬件设计变更的情况下，增加外径规格区间为560mm至950mm的新轮胎。
附图说明
12.图1、2为本发明的结构示意图。
13.图3为本发明的推拉气缸驱动系统的结构示意图。
14.图4为本发明的推拉气缸驱动系统的原理图。
15.图中：1-安装骨架模块、11-机器人连接法兰、12-安装骨架、13-前、后导向滑轨、2-左滑动模块、21-左滑动板、22-左轮胎夹杆、23-推拉支架、24-左侧滑块、3-右滑动模块、31-右滑动板、32-右轮胎夹杆、33-右侧滑块、4-气动驱动模块、41-推拉气缸、42-压力传感器、43-先导式节流阀、44-排气节流阀、45-三位五通阀、5-对中模块、51-中心齿轮、52-前、后传动齿条。
具体实施方式
16.为了更清楚地说明本发明，下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
17.如图1-3所示，一种高度柔性化轮胎抓手，包含安装骨架模块（1）、左滑动模块（2）、右滑动模块（3）、气动驱动模块（4）、对中模块（5）。
18.安装骨架模块（1）主要包括：机器人连接法兰（11）、安装骨架（12）、前、后导向滑轨（13）。左滑动模块（2）主要包括：左滑动板（21）、左轮胎夹杆（22）、推拉支架（23）、左侧滑块（24）。右滑动模块（3）主要包括：右滑动板（31）、右轮胎夹杆（32）、右侧滑块（33）。气动驱动模块（4）主要包括：推拉气缸（41）、压力传感器（42）、先导式节流阀（43）、排气节流阀（44）、三位五通阀（45）。对中模块（5）主要包括：中心齿轮（51），前、后传动齿条（52）。
19.为实现上述目的，本专利技术方案的组装连接方式为：前、后导向滑轨（13）相互平行地安装在安装骨架（12），进而通过机器人连接法兰（11）与机器人相连接。左轮胎夹杆（22、及前传动齿条（52）以及推拉支架（23）都于左滑动板（21）固定连接，并通过同样固定安装在上方的前、后滑块（24）分别前、后导向滑轨（13）相连接，并保持可自由左右滑动；右轮胎夹杆（32）及后传动齿条（52）都于右滑动板（31）固定连接，并通过同样固定安装在上方的前、后滑块（33）分别与前、后导向滑轨（13）相连接，并保持可自由左右滑动；推拉气缸（41）通过连接支架与安装骨架（12）固定连接，并将推拉气缸的活塞杆与推拉支架（23）固定连接；压力传感器（42）及先导式节流阀（43）通t型接头一起固定安装于推拉气缸前进出气口处，排气节流阀（44）安装于推拉气缸尾部进出气口处；三位五通阀（45）与安装骨架（12）固定连接；中心齿轮（51）及安装骨架（12）的中心孔有中心轴同时穿过，并转动连接，固定安装在左、右滑动板（21、31）上的前、后传动齿条（52）同时与中心齿轮（51）啮合。
20.通过使用推拉气缸、压力传感器、先导式节流阀、三位五通阀等部件，以及相应的控制逻辑，从而实现抓手在完整推拉气缸行程内任意位置可靠抓取，并原理上消除了由于意外情况导致的轮胎脱落情况。
21.下面再就其原理实现方式，举例说明如下：
22.轮胎的外径计算公式为：轮胎外径 = 轮毂直径 2 * (轮胎宽度 * 扁平比)，针对不同的汽车类型，可以很容易的计算出该类车型所有匹配规格轮胎的外径尺寸。以家用轿车为例，通常匹配的轮胎外径落在直径550mm至950mm区间。理论上，只需要选取200mm行程推拉气缸，即可完成对直径550mm至950mm轮胎的抓取、夹持（实际工程应用中，考虑到夹持杆的直径等因素，会使用稍大于200mm行程的推拉气缸）。
23.假定该轮胎抓手的设计最大开口为970mm，当需要夹持外径700mm的轮胎时。在机器人将轮胎抓手停上轮胎的抓取位后，三位五通阀得到信号，由中间位切换为夹紧位，推拉气缸前进出气口开始进气，推拉气缸闭合，当轮胎夹杆与轮胎相接触后，由于阻力增加，推拉气缸前腔内压力增加，当达到预设值后，压力传感器发出信号，三位五通阀重新切换到中间位，因此推拉气缸前部腔内会保持在一个恒定的预设压力值，从而实现了完整推拉气缸行程内都可以恒力抓取。由于同时使用了先导式节流阀，推拉气缸的打开过程必须要有先导气流，因此当出现意外情况时，推拉气缸打开动作锁止，且前腔体内部依然会保留恒定的压力，从而在原理上消除了意外情况下，轮胎脱落的风险。
24.本专利所公开的技术方案中，气动驱动模块亦可使用伺服电动模块（如伺服电缸）进行替代。