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自动加解锁装置
申请号	CN201720072119.9	申请日	2017-01-20	公开(公告)号	CN206677527U	公开(公告)日	2017-11-28
申请人	上海蔚来汽车有限公司;			发明人	曹建航; 林海岩; 李楠; 田小涛;
摘要	本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种自动加解锁装置。本实用新型旨在解决自动加解锁方式装配误差大、工作效率低的问题。本实用新型的自动加解锁装置包括控制部和加解锁机构，其中，控制部能够使加解锁机构到达与目标位置对应的契合位置，并且控制部通过控制加解锁机构的运动，使紧固件达到目标状态。通过控制部控制加解锁机构的运动的方式，使紧固件达到目标状态，提高了紧固件的装配精度，实现了紧固件的自控式安装。
权利要求	1.一种自动加解锁装置，用于使处于目标位置的紧固件达到目标状态，其特征在于，所述自动加解锁装置包括控制部和加解锁机构，其中，所述控制部能够使所述加解锁机构到达与所述目标位置对应的契合位置；并且所述控制部通过控制所述加解锁机构的运动参数，使所述紧固件达到所述目标状态；所述自动加解锁装置还包括识别机构，所述识别机构能够获取至少包含所述目标位置的信息；所述控制部根据所述目标位置的信息使所述加解锁机构到达所述契合位置。 2.根据权利要求1所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述识别机构为图像识别传感器，且该图像识别传感器在自动加解锁装置的设置位置具有如下特征，所述图像识别传感器能够采集至少包含所述目标位置的图像数据；在所述加解锁机构到达所述契合位置的过程中，所述图像识别传感器能够采集所述加解锁机构所处的当前位置的图像数据；以及在所述当前位置为所述契合位置的情形下，所述图像识别传感器能够采集所述加解锁机构与所述紧固件在契合过程中的图像数据。 3.根据权利要求2所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述自动加解锁装置还包括导轨组件，所述导轨组件用于承载所述加解锁机构，并且所述导轨组件允许所述加解锁机构到达所述契合位置。 4.根据权利要求3所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述导轨组件包括至少一个导轨以及能够在所述至少一个导轨上滑动的至少一个滑块。 5.根据权利要求4所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述加解锁机构包括：加解锁头，其能够与所述紧固件契合，并且所述加解锁头能够带动所述紧固件绕所述加解锁头的中心轴线旋转；伸缩杆，其一端与所述加解锁头柔性连接，所述伸缩杆的另一端与所述至少一个滑块中能够到达契合位置的滑块固定连接，并且在组装好的状态下，所述伸缩杆能够通过伸缩运动带动所述加解锁头沿所述伸缩杆的轴向移动。 6.根据权利要求5所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述加解锁机构还包括：压力传感器，其用于将所述伸缩杆在带动加解锁头移动的过程中的压力信号发送至所述控制部；扭矩传感器，其用于将所述加解锁头在旋转的过程中的扭矩信号发送至所述控制部。 7.根据权利要求5所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述控制部包括控制器和驱动电机组，其中，所述控制器用于根据接收到的所述识别机构的信息，通过控制所述驱动电机组中的一个或多个使所述加解锁机构按照设定的路径到达所述契合位置，并且在所述加解锁机构与所述紧固件契合好的情形下，所述控制器通过控制所述驱动电机组中的一个或多个使所述紧固件达到所述目标状态。 8.根据权利要求7所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述驱动电机组包括：至少一个位移驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，通过驱动所述至少一个滑块在导轨上的移动，使所述加解锁机构到达所述契合位置；伸缩驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，通过驱动所述伸缩杆的伸缩运动，带动所述加解锁头以靠近/远离所述紧固件的方式移动；加解锁驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，驱动所述加解锁头绕所述加解锁头的中心轴旋转。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的自动加解锁装置，其特征在于，所述紧固件为螺栓或螺母。
说明书全文	自动加解锁装置技术领域 [0001] 本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种自动加解锁装置。背景技术 [0002] 螺栓螺母连接是零件之间的一种重要且常见的连接方式，它在装配作业中占有相当大的比重，装配精度的高低直接影响到零部件的稳定性和质量。目前螺栓螺母的装配方式分为手动方式和半自动方式，其中，半自动方式主要是操作者配合半自动加解锁装置完成螺栓螺母的装配作业。例如，操作者将待加工件放置于半自动加解锁装置指定位置并对准加解锁刀头后，半自动加解锁装置对待加工件进行加锁或解锁的动作。 [0003] 但是在实际应用中，半自动的加解锁方式具有一定局限性。首先，半自动方式的装配误差大。由于半自动方式需要操作者辅助完成，操作者通过手动放置待加工件和对准刀头，对于不同的操作者来说，操作的误差范围大，因此这种方式不适用装配精度要求高的环境。其次，半自动方式的工作效率低。由于操作者不能完成大型待加工件或大面积的装配作业，因此在大型设备或自动化程度高的领域中(如整车制造领域、航空航天领域等)，半自动方式需要大量的人工辅助装配，不仅浪费人力资源，而且还造成了工作效率低的问题。 [0004] 相应地，本领域需要一种新的自动加解锁装置来解决上述问题。实用新型内容 [0005] 为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决半自动加解锁方式装配误差大、工作效率低的问题，本实用新型提供了一种自动加解锁装置，用于使处于目标位置的紧固件达到目标状态，该自动加解锁装置包括控制部和加解锁机构，其中，所述控制部能够使所述加解锁机构到达与所述目标位置对应的契合位置；并且所述控制部通过控制所述加解锁机构的运动参数，使所述紧固件达到所述目标状态。 [0006] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括识别机构，所述识别机构能够获取至少包含所述目标位置的信息；所述控制部根据所述目标位置的信息使所述加解锁机构到达所述契合位置。 [0007] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述识别机构为图像识别传感器，且该图像识别传感器在自动加解锁装置的设置位置具有如下特征，所述图像识别传感器能够采集至少包含所述目标位置的图像数据；在所述加解锁机构到达所述契合位置的过程中，所述图像识别传感器能够采集所述加解锁机构所处的当前位置的图像数据；以及在所述当前位置为所述契合位置的情形下，所述图像识别传感器能够采集所述加解锁机构与所述紧固件在契合过程中的图像数据。 [0008] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述自动加解锁装置还包括导轨组件，所述导轨组件用于承载所述加解锁机构，并且所述导轨组件允许所述加解锁机构到达所述契合位置。 [0009] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述导轨组件包括至少一个导轨以及能够在所述至少一个导轨上滑动的至少一个滑块。 [0010] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述加解锁机构包括：加解锁头，其能够与所述紧固件契合，并且所述加解锁头能够带动所述紧固件绕所述加解锁头的中心轴线旋转；伸缩杆，其一端与所述加解锁头柔性连接，所述伸缩杆的另一端与所述至少一个滑块中能够到达契合位置的滑块固定连接，并且在组装好的状态下，所述伸缩杆能够通过伸缩运动带动所述加解锁头沿所述伸缩杆的轴向移动。 [0011] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述加解锁机构还包括：压力传感器，其用于将所述伸缩杆在带动加解锁头移动的过程中的压力信号发送至所述控制部；扭矩传感器，其用于将所述加解锁头在旋转的过程中的扭矩信号发送至所述控制部。 [0012] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述控制部包括控制器和驱动电机组，其中，所述控制器用于根据接收到的所述识别机构的信息，通过控制所述驱动电机组中的一个或多个使所述加解锁机构按照设定的路径到达所述契合位置，并且在所述加解锁机构与所述紧固件契合好的情形下，所述控制器通过控制所述若干驱动电机中的一个或多个使所述紧固件达到所述目标状态。 [0013] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述驱动电机组包括：至少一个位移驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，通过驱动所述至少一个滑块在导轨上的移动，使所述加解锁机构到达所述契合位置；伸缩驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，通过驱动所述伸缩杆的伸缩运动，带动所述加解锁头以靠近/远离所述紧固件的方式移动；加解锁驱动电机，其能够在所述控制器的控制下，驱动所述加解锁头绕所述加解锁头的中心轴旋转。 [0014] 在上述自动加解锁装置的优选技术方案中，所述紧固件为螺栓或螺母。 [0015] 本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，自动加解锁装置包括控制部和加解锁机构，控制部能够使加解锁机构到达与目标位置对应的契合位置；并且控制部通过控制加解锁机构的运动，使紧固件达到目标状态。采用本实用新型的自动加解锁装置对紧固件进行加解锁作业，不仅提高了加解锁过程的工作效率，而且提高了紧固件的装配精度，实现了紧固件的自控式安装。附图说明 [0016] 图1是本实用新型的自动加解锁装置的示意图； [0017] 图2是本实用新型的自动加解锁装置的加解锁机构的结构示意图； [0018] 图3是本实用新型的自动加解锁装置的控制部的示意图； [0019] 图4A是本实用新型的加解锁头与外六角螺栓的有效接触示意图； [0020] 图4B是本实用新型的加解锁头与外六角螺栓处于契合状态的示意图。具体实施方式 [0021] 下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然附图中的加解锁头是内六角结构，但是这种结构非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。 [0022] 需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0023] 此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 [0024] 如图1所示，本实用新型的自动加解锁装置主要用于使处于目标位置的紧固件达到目标状态。自动加解锁装置主要包括控制部(图中未标出)和加解锁机构2。其中，控制部可以使加解锁机构2到达与目标位置对应的契合位置；并且控制部通过控制加解锁机构2的运动参数，使紧固件达到目标状态。优选地，紧固件可以为螺栓，如内六角螺栓、外六角螺栓、十字头螺栓、异形头螺栓等。当然，本领域技术人员可以想到的是，紧固件的形式并非唯一，也可以是与螺栓相匹配的螺母，如内六角螺母、外六角螺母等。 [0025] 以紧固件为螺栓为例，需要解释的是，在本实施方式中，目标位置可以是螺栓紧固的位置，即螺栓的待安装位置。目标状态可以是在理想情况下，螺栓在目标位置被拧紧时的状态，即螺栓处于紧固的状态。契合位置可以是螺栓的待安装位置的正下方的投影位置，并且处于该位置的加解锁机构2与螺栓的轴线应当共线。 [0026] 继续参照图1，自动加解锁装置还包括识别机构，识别机构至少能够获取待安装位置的信息，并且控制部可以根据该待安装位置的信息使所述加解锁机构2到达契合位置。优选地，识别机构可以为图像识别传感器3，其个数优选为一个，并且该图像识别传感器3在自动加解锁装置的设置位置(如设置于轨道一端)可以具有如下特征：图像识别传感器3可以采集至少包含待安装位置的图像数据；在加解锁机构2到达契合位置的过程中，图像识别传感器3可以采集加解锁机构2在当前位置的图像数据；在当前位置为契合位置的情形下，可以采集加解锁机构2与紧固件在契合过程中的图像数据。当然，本领域技术人员可以想到的是，图像识别传感器3的个数并非不变，可以根据具体使用环境和精度要求，对图像识别传感器3的个数以及设置位置进行调整。 [0027] 继续参照图1，自动加解锁装置还可以包括导轨组件4，导轨组件4至少包括一个导轨以及可以在至少一个导轨上滑动的滑块，至并且少一个导轨上滑动的滑块能够到达契合位置，加解锁机构2可以固定于该滑块上。控制部根据加解锁机构2的初始位置和契合位置，通过使滑块按照设定的路径沿导轨移动，从而使加解锁机构2到达契合位置。参照图1，在一种可能的实施方式中，导轨组件4可以包括两根横向导轨41和一根纵向导轨43，两根横向导轨41上各设置有一个横向滑块42，纵向导轨43上设置有纵向滑块44，纵向滑块44可以到达契合位置，加解锁机构2与纵向滑块44固定连接，并且纵向导轨43的两端分别与两个横向滑块42连接。本领域技术人员可以想到的是，导轨组件4的设置方式并非固定，可以根据具体应用环境进行调整，只要其满足允许加解锁机构2到达契合位置的条件即可。 [0028] 需要说明的是，设定的路径可以是从加解锁机构2的当前位置移动到契合位置的任一路径，如加解锁机构2当前位置与契合位置的直线路径或避开直线路径中的障碍物的路径等。 [0029] 仍以紧固件为螺栓为例，如图2所示，加解锁机构2主要包括加解锁头21和伸缩杆22。其中，加解锁头21的端部具有能够与螺栓契合的对接结构，并且在契合好的状态下，加解锁头21可以带动螺栓绕加解锁头21的中心轴线旋转。其中，伸缩杆22的一端与加解锁头 21柔性连接，另一端与纵向滑块44固定连接，并且伸缩杆22可以通过伸缩运动带动加解锁头21沿伸缩杆22的轴向移动，进而带动螺栓沿伸缩杆22的轴向移动。按照图2所示方位，加解锁头21设置于伸缩杆22的顶端，并且与伸缩杆22柔性连接，伸缩杆22的底端与纵向滑块 44固定连接。优选地，柔性连接可以使用弹簧23进行连接。 [0030] 进一步地，可以将加解锁头21以可更换的方式设置，即同一个伸缩杆22可以与不同型号的加解锁头21柔性连接，以便应用于不同种类的螺栓或螺母，从而提高自动加解锁装置的适用性。 [0031] 如图3所示，控制部主要包括控制器11和包含若干个驱动电机的驱动电机组。其中，控制器11用于根据接收到的识别机构的信息，通过控制若干驱动电机在相应的时机切换相应的工作状态。如控制驱动电机的启动和停止等。其中，若干驱动电机可以在控制器11的控制下，使加解锁机构2按照设定的路径到达契合位置，并且在加解锁机构2与螺栓契合好的状态下，使螺栓达到紧固的状态。 [0032] 优选地，驱动电机组可以包括横向位移驱动电机12、纵向位移驱动电机13、伸缩驱动电机14以及加解锁驱动电机15。其中，横向位移驱动电机12与纵向位移驱动电机13可以在控制器11的控制下(如控制器11控制滑块的运动速度和位移)，分别驱动两个横向滑块42和一个纵向滑块44在相应的导轨上移动，从而使加解锁机构2到达契合位置。其中，伸缩驱动电机14可以在控制器11的控制下(如控制器11控制伸缩杆22的运动速度和位移)，通过驱动伸缩杆22沿伸缩杆22的轴向移动，进而带动加解锁头21以靠近/远离螺栓的方式移动。其中，加解锁驱动电机15可以在控制器11的控制下(如控制器11控制加解锁头21的旋转速度和旋转角度)，驱动加解锁头21绕加解锁头21的中心轴线旋转，并且在加解锁机构2与螺栓契合好的状态下，通过该旋转运动使螺栓达到紧固的状态，即到达目标状态。 [0033] 为了使控制部更好地检测螺栓的紧固的状态并且控制若干驱动电机工作状态，在加解锁机构2上设置有压力传感器(图中未标出)和扭矩传感器(图中未标出)。其中，压力传感器可以将伸缩杆22在带动加解锁头21移动的过程中的压力信号发送至控制部，扭矩传感器可以将加解锁头21在旋转的过程中的扭矩信号发送至控制部。如控制器11可以根据压力传感器或扭矩传感器发送的信号，控制相应的驱动电机的启动或停止等。优选地，压力传感器和扭矩传感器分别安装在加解锁头21的下方或其他能够检测到加解锁头21压力和扭矩的位置，也可以将二者集成在一个传感器上。 [0034] 需要说明的是，图像识别传感器3、压力传感器以及扭矩传感器都可以输出模拟信号，控制器11可以实时接收这些模拟信号并基于这些模拟信号进行相应的数据处理和运算，并进一步通过控制驱动电机组中的各个驱动电机在相应的时机处于相应的工作状态，通过加解锁机构2的整体移动、加解锁头21的转动和/或伸缩杆22的伸缩运动使紧固件达到紧固的状态。 [0035] 参照图1、图4A和图4B，下面以外六角螺栓5的加锁过程为例，阐述本实用新型的自动加解锁机构2的工作过程。 [0036] 首先，图像识别传感器3获取外六角螺栓5所处的待安装位置和加解锁机构2所处的当前位置(如初始位置)的图像数据并发送给控制器11，控制器11从该图像数据中提取出外六角螺栓5和加解锁头21的相对位置信息，并根据该相对位置信息计算出加解锁机构2能够大致移动至契合位置的路径，即前述的设定的路径。 [0037] 其次，控制器11控制横向位移驱动电机12和/或纵向位移驱动电机13分别带动横向滑块42和/或纵向滑块44移动(如高速移动)，进而带动加解锁机构2大致移动至契合位置，完成粗定位。之后，控制器11进一步根据图像识别传感器3采集的图像数据计算外六角螺栓5与加解锁机构2的相对位置信息，并根据该相对位置信息计算出加解锁机构2准确到达契合位置的路径，之后通过控制横向位移驱动电机12和/或纵向位移驱动电机13分别带动横向滑块42和/或纵向滑块44移动(如低速移动)，进而带动加解锁机构2准确地移动至契合位置，完成精定位。在通过低速移动的方式完成精定位的过程中，控制器11根据图像识别传感器3实时采集的图像数据实时地调整加解锁机构2的移动路径，保证加解锁机构2最终能够停在加解锁机构2的轴线与螺栓的轴线共线的契合位置。此过程中如果无法有效地避开障碍物，则控制器11重新计算移动路径。 [0038] 然后，控制器11控制伸缩驱动电机14极低速工作，进而带动加解锁头21以靠近外六角螺栓5的方向做极低速的移动，当加解锁头21顶部接触到外六角螺栓5时会受到外六角螺栓5的压力而挤压弹簧23，此时压力传感器将采集到的压力信号实时输出给控制器11，控制器11对压力信号进行处理获得压力值等参数，当压力达到预设压力值时，控制器11控制伸缩驱动电机14停止工作。此时控制器11采集图像识别传感器3的数据，分析并判定加解锁头21与外六角螺栓5是有效接触还是无效接触，在有效接触的情况下，完成第一次判定。否则，控制器11根据图像识别传感器3的图像数据重新计算加解锁机构2的运动路径，调整加解锁机构2的位置，并重新判定是否有效接触。 [0039] 参照图4A所示，需要说明的是，在本实施方式中，有效接触可以是：加解锁机构2与外六角螺栓5的轴线共线的前提下，加解锁头21与外六角螺栓5的接触。无效接触可以是：加解锁头21与外六角螺栓5尚未接触或加解锁头21只有一部分与外六角螺栓5接触，即加解锁机构2与外六角螺栓5的轴线在无效接触的情形下不共线。 [0040] 参照图4B所示，完成第一次判定后，控制器11控制加解锁驱动电机15在较低速下沿外六角螺栓5的加锁方向运动，此时扭矩传感器将采集到的扭矩信号实时输出给控制器11，控制器11对扭矩信号进行处理获得扭矩值等参数，当扭矩达到第一预设扭矩值时，控制器11控制加解锁驱动电机15停止工作，此时加解锁头21与外六角螺栓5处于契合状态，完成第二次判定。 [0041] 最后，在加解锁头21与外六角螺栓5完成第二次判定后，控制器11控制加解锁驱动电机15继续工作，加解锁头21旋转带动外六角螺栓5同步旋转，即进行加锁动作。扭矩传感器在加锁动作的过程中实时采集扭矩信号并发送给控制器11，控制器11对扭矩信号进行处理获得扭矩值等参数，当扭矩值达到第二预设扭矩值时，控制器11控制加解锁驱动电机15停止工作，加锁动作完成。之后，控制器11控制伸缩驱动电机14反向工作，进而带动加解锁头21以远离外六角螺栓5的方式移动，直至完全脱离外六角螺栓5，加锁过程结束。 [0042] 上述优选的实施方式，自动加解锁装置包括控制部、识别机构、加解锁机构2和导轨组件4。识别机构可以采集待安装位置和加解锁机构2处于的当前位置的图像数据，并能够将采集数据传输给控制部，控制部根据前述的图像数据，通过控制驱动电机组中的相应的位移驱动电机，一方面能够将加解锁机构2移动至待安装位置与紧固件契合。另一方面在契合之后，通过控制驱动电机组中的相应的伸缩驱动电机14和加解锁驱动电机15，最终使紧固件达到紧固的状态。采用本实用新型的自动加解锁装置对紧固件进行加解锁作业，明显提高加解锁过程的工作效率。而且，在对紧固件进行加解锁作业的过程中，由于控制部可以根据图像识别传感器采集的紧固件和加解锁头21的相对位置信息的图像数据实时地调整相应的驱动电机的运动参数，因此提高了紧固件的装配精度，从而实现了紧固件的自控式安装。此外，加解锁头21以可更换的方式设置还可以使自动加解锁机构2应用于多样化的加解锁工作环境，提高了自动加解锁装置对于应用场景的适用性，优化了自动加解锁装置的使用性能。 [0043] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

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