CN102463436B - 内置主夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置主夹具，由下部车身定位夹具、内置夹具本体、升降系统、切换系统组成；其特征在于：内置夹具本体与下部车身夹具间采用四点定位方式，四个定位点的中心位于内置夹具本体的重心处，以保证在定位的过程中最大程度的消除定位误差；四个定位点布置了两个圆形勾销和两个菱形勾销，在内置夹具本体下降过程中起到导向的作用，消除在下降过程中产生的位置偏差。当内置夹具本体下降到位，勾销对其进行定位，保证了内置夹具本体与下部车身夹具之间的配合精度达到±0.05mm以内。其可以平稳快速的升降，并能更好的保证车身的尺寸精度，同时整套内置夹具切换机构还能满足多车型混流生产，车型之间的切换时间短，提升了生产节拍。降低了新老车型替换时生产线改造的成本与周期，其分体式结构，能更好的对车身的尺寸精度进行了控制，实现了生产C级高档轿车的目标。

Description

内置主夹具

技术领域

本发明涉及一种内置主夹具，用于多车型混流的自动化生产线的主拼夹具系统。

背景技术

随着经济的发展，汽车已越来越成为人们出行的代步工具。国内的汽车市场中，随着中国汽车产业的崛起，以及多车型少批量的发展趋势日益形成，特别是近两年国内汽车市场的火爆，促使各个汽车企业争先新建生产线扩大产能。

产能和质量是生产线的两大指标，同样，作为白车身焊接总成中最重要的尺寸精度控制者——主拼夹具成为了提升产能和保证车身质量的一个关键因素。

主拼夹具主要分为两大类：外置式夹具和内置式夹具。目前国内各大汽车生产商主要采用外置式夹具。

目前的外置式夹具主要存在以下弊端：产品改型时外置夹具可重复利用性差，从成本和项目周期上考虑一般都选择制造一套新的主拼夹具来对应新的车型；外置夹具均分为左右两部分，从侧面平移对车身进行夹紧，左右两部分之间的相对精度难以测量和保证；由于本身结构的限制，采用外置式主拼夹具形式，进行多车型混流生产时，主拼工位需要占地面积大，并且车型之间的切换时间长。

目前的内置式夹具主要由日本丰田公司采用，主要存在以下弊端：总体定位面都在车身上部，对车身下部的尺寸控制差；采用普通的SMC气缸，没有自锁功能，没法更好的控制车身精度和规避生产线突然断气导致夹具受损的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内置主夹具，加强了对车身下部的尺寸控制，并有效的控制了车身下部夹具与内置夹具本体的相对位置尺寸，能有效的提高车身的尺寸精度，生产出高质量的C级轿车；同时通过高效的升降系统大大提高了内置夹具本体的升降速度，减少了夹具升降并加紧所占的时间，提高了生产线的节拍；高速的车型切换系统不仅能在短时间内就进行车型的切换，实现高效的混流生产，而且新增加的车型的主夹具不占用地面的空间，节省了整个生产线的空间。

本发明的技术方案是这样实现的：内置主夹具，由下部车身定位夹具、内置夹具本体、升降机构、切换系统组成；其特征在于：内置夹具本体与下部车身夹具间采用四点定位方式，四个定位点的中心位于内置夹具本体的重心处，以保证在定位的过程中最大程度的消除定位误差；四个定位点布置定位销即两个圆形勾销和两个菱形勾销，内置夹具本体上的定位孔与下部车身定位夹具上的定位销对应定位，内置夹具本体与下部车身夹具之间的配合精度达到±0.05mm以内。

整个升降机构以内置夹具本体四个定位点为基础做四个提升机，提升机由机体、滑架以及托架组成；机体与滑架之间，滑架与托架之间通过直线导轨连接；提升机采用链传动的形式；机体中的链条两端与滑架固定相连，电机带动减速机使链轮转动时，通过链条带动滑架与托架在轨道上滑动，实现滑架的升降运动；机体同时带动滑架与托架运动，实现了托架的运行速度是机体链条传动速度的两倍。

所述的四台提升机的升降电机选用带绝对编码器的电机，每台电机采用一套带主从跟随功能的变频器控制，四套变频器中有一套设定为主变频器，另三套设为从变频器，变频器之间通过变频器特殊网络连接，主从变频器采用速度跟随功能，实现四台提升机的同步升降运动。

所述的下部车身定位夹具的门槛处设置四组定位面定位车身的Y方向，在轮罩处设置一组定位面支撑车身的Z方向，在后部车身下边沿设置两组定位面定位车身的Y方向。

所述的下部车身定位夹具的定位面和支撑面均为三维可调。

所述的车身下部定位夹具由6套定位勾销与14个定位面对地板总成进行定位，其中有2套定位勾销位于地板总成中间仅控制Z方向的尺寸。

所述的内置夹具本体由12套粗导向系统、16套定位销和103个定位面组成，与内置夹具本体主架子焊接在一起。

本发明的积极效果是其可以平稳快速的升降，并能更好的保证车身的尺寸精度，同时整套内置夹具切换机构还能满足多车型混流生产，车型之间的切换时间短，提升了生产节拍。降低了新老车型替换时生产线改造的成本与周期，其分体式结构，能更好的对车身的尺寸精度进行了控制，实现了生产C级高档轿车的目标。

附图说明

图1为本发明涉及的内置主夹具的结构图。

图中1为多车型切换系统；2为内置夹具本体；3为车身下部定位夹具；4为升降机构。

图2为内置夹具本体平面图。

图中2-1为四点定位系统对应3-1定位销的定位孔；2-2为对应4-2托架定位销的定位孔。

图3为车身下部定位夹具平面图。

图中3-1为四点定位系统的四个定位销。

图4为内置夹具升降系统的结构图。

图中4-1为机体；4-2为托架；4-3为滑架；4-4为链轮；4-5为导轨；4-6为链条；4-7为减速机；4-8为伺服电机。

图5为示意车型定位面选取示意图。

图中5-1为对车身门槛Y方向的尺寸精度控制；5-2为对车身下部Y方向的控制；5-3为对车身后部Z方向的导向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：如图1所示，内置主夹具，由下部车身定位夹具3、内置夹具本体2、升降机构4、切换系统1组成；其特征在于：内置夹具本体2与下部车身夹具3间采用四点定位方式，四个定位点的中心位于内置夹具本体2的重心处，以保证在定位的过程中最大程度的消除定位误差；四个定位点布置了两个圆形勾销和两个菱形勾销，在内置夹具本体2下降过程中起到导向的作用，消除在下降过程中产生的位置偏差。当内置夹具本体2下降到位，内置夹具本体2上的定位孔2-1下部车身定位夹具3上的勾销3-1对应内置夹具本体2上的定位孔2-2与托架定位销4-2对应；保证了内置夹具本体2与下部车身夹具3之间的配合精度达到±0.05mm以内。

整个升降机构4以内置夹具本体2四个定位点为基础做四个提升机，提升机由机体4-1、滑架4-3以及托架4-2组成；机体4-1与滑架4-3之间，滑架4-3与托架4-2之间通过直线导轨连接；提升机采用链传动的形式；机体4-1中的链条4-6两端与滑架4-3固定相连，电机4-8带动减速机4-7上的链轮4-4转动时，通过链条4-6带动滑架4-3与托架4-2在轨道上滑动，实现滑架4-3的升降运动；机体4-1同时带动滑架4-3与托架4-2运动，实现了托架4-2的运行速度是机体4-1链条4-6传动速度的两倍，节省了生产线节拍，并且举升高度也是导轨4-5长度的两倍。

所述的四台提升机的升降电机选用带绝对编码器的电机，每台电机采用一套带主从跟随功能的变频器控制，四套变频器中有一套设定为主变频器，另三套设为从变频器，变频器之间通过变频器特殊网络连接，主从变频器采用速度跟随功能，实现四台提升机的同步升降运动。

如图5所示，所述的下部车身定位夹具的门槛5-2处设置四组定位面定位车身的Y方向，在轮罩5-3处设置一组定位面支撑车身的Z方向，在后部车身5-3下边沿设置两组定位面定位车身的Y方向。

所述的下部车身定位夹具3的定位面和支撑面均为三维可调；易于拆装，可以根据车身尺寸的变化进行调整。

所述的车身下部定位夹具3由6套定位勾销3-1与14个定位面对地板总成进行定位，其中有2套定位勾销位于地板总成中间仅控制Z方向的尺寸。

所述的内置夹具本体2由12套粗导向系统、16套定位销2-1和103个定位面组成，与内置夹具本体主架子焊接在一起。

如图3所示，车身下部定位夹具3由6套定位勾销与14个定位面对地板总成进行定位，其中有2套定位勾销位于地板总成中间仅控制Z方向的尺寸；车身下部定位夹具3于车身门槛下边沿处设四组定位夹紧机构和后部车身下边沿处两组定位夹紧机构，夹紧结构由夹紧臂、夹紧块、铰链合件（单回转轴）、气缸、气缸铰链5部分组成。为确保打开角度最大，铰链回转点应为1/2气缸使用行程。轮罩处设置的支撑块使用防止磕碰伤的聚氨脂材料，聚氨脂承受负荷、变形方向设置金属板支撑。

如图2所示，内置夹具本体2由12套粗导向系统、16套定位销2-1和103个定位面组成，这些定位机构都将与内置夹具本体主架子焊接在一起；在选择定位面和定位孔的时候遵循尽量减少汽缸的使用量的原则，以减轻内置夹具的重量。经过多轮的减重处理，目前内置夹具本体重量约2.2吨，经过载荷的计算能满足使用要求。

如图4所示，升降系统由四个提升机组成，每个提升机由机体4-1、滑架4-3和托架4-2三部分组成；机体4-1部分为整个提升机的动力源，机体4-1下部装配着一部伺服电机4-8和减速机4-7，减速机4-7用以降低速度和提高扭矩，减速机4-7端连着链轮4-4，链轮4-4带动链条4-6转动；滑架4-3通过链轮4-4获得从机体4-1传过来的动力，并由滑轨来控制滑架4-3升降过程中的位置精度；托架4-2用于支撑内置夹具本体2进行升降，托架4-2同样依靠链轮4-4来获得从机体4-1传过来的动力，并由滑轨来控制其升降过程中的位置精度；由于托架4-2与滑架4-3同时借由机体4-1的动力上升，并且托架4-2与滑架4-3在同时进行相对运动，所以托架4-2的速度是机架输出速度的两倍，形成一种倍速升降机构，而且举升高度也是滑轨长度的两倍。生产线运行时，四个提升机定位块同时上升200mm的高度与内置夹具的四组定位面接触并贴合，接触式传感器检测到提升机与内置夹具贴合后，抓具的抓手松开，四个提升机同步下降至内置夹具落到定位销上。上升过程与之相反。该升降机构具有负载大、速度快、运行平稳的特点。

其中内置夹具切换系统采用双向齿轮齿条的方式进行横向移动。

其中内置夹具下线系统由4组同步升降的电葫芦和锁紧机构构成，内置夹具本体2移至下线工位，锁紧机构松开，内置夹具由锁紧机构接住，电葫芦将内置夹具送至地面工艺小车上，由工艺小车将内置夹具送至三坐标检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.内置主夹具，由下部车身定位夹具、内置夹具本体、升降机构、切换系统组成；内置夹具本体与下部车身夹具间采用四点定位方式，四个定位点的中心位于内置夹具本体的重心处，以保证在定位的过程中最大程度的消除定位误差；四个定位点布置定位销即两个圆形勾销和两个菱形勾销，内置夹具本体上的定位孔与下部车身定位夹具上的定位销对应定位，内置夹具本体与下部车身夹具之间的配合精度达到±0.05mm以内；其特征在于：升降机构以内置夹具本体四个定位点为基础做四台提升机，提升机由机体、滑架以及托架组成；机体与滑架之间，滑架与托架之间通过直线导轨连接；提升机采用链传动的形式；机体中的链条两端与滑架固定相连，电机带动减速机使链轮转动时，通过链条带动滑架与托架在轨道上滑动，实现滑架的升降运动；机体同时带动滑架与托架运动，实现了托架的运行速度是机体链条传动速度的两倍。

2.根据权利要求1所述内置主夹具，其特征在于所述的四台提升机的升降电机选用带绝对编码器的电机，每台电机采用一套带主从跟随功能的变频器控制，四套变频器中有一套设定为主变频器，另三套设为从变频器，变频器之间通过变频器特殊网络连接，主从变频器采用速度跟随功能，实现四台提升机的同步升降运动。

3.根据权利要求1所述内置主夹具，其特征在于所述的下部车身定位夹具的门槛处设置四组定位面定位车身的Y方向，在轮罩处设置一组定位面支撑车身的Z方向，在后部车身下边沿设置两组定位面定位车身的Y方向。

4.根据权利要求1所述内置主夹具，其特征在于所述的下部车身定位夹具由6套定位勾销与14个定位面对地板总成进行定位，其中有2套定位勾销位于地板总成中间仅控制Z方向的尺寸。

5.根据权利要求1所述内置主夹具，其特征在于所述的内置夹具本体由12套粗导向系统、16套定位销和103个定位面组成，与内置夹具本体主架子焊接在一起。