CN103143865A - 一种汽车焊装生产线柔性切换系统 - Google Patents

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一种汽车焊装生产线柔性切换系统，用于解决现有汽车焊装生产线的运行效率低和通用性能差的问题。它包括上件机构、过渡轨道、存储机构、转台、台车、转向轨道切换机构和升降轨道切换机构，所述上件机构与转台布置在过渡轨道的两端，所述存储机构布置在过渡轨道的两侧，所述转向轨道切换机构安装在存储机构与过渡轨道的接合处，所述升降轨道切换机构安装在过渡轨道上，所述台车可在上件机构、存储机构和转台之间移动。本发明不仅提高了焊装生产线运行速度，而且实现了上件与焊接作业同步进行，适用于多种车型混线生产，降低了设备开发及运行成本，提高了焊装生产效率。

Description

一种汽车焊装生产线柔性切换系统
技术领域
本发明涉及一种汽车焊装生产线，尤其是一种汽车焊装生产线的柔性切换系统，属于焊接技术领域。
背景技术
在汽车制造企业，一般焊装生产线的运行由辊床驱动系统控制，辊床的工作原理为：驱动电机通过皮带或者链条带动裹胶轮转动，通过裹胶轮与夹具的摩擦力驱动线体运行；当对不同车型焊装生产线切换时，由辊床升降机构控制辊床上升和下降的高低差来完成横向与纵向轨道的切换。上述辊床驱动系统中裹胶轮与夹具的摩擦力受材料限制，线体的运行速度很难提升；同时由于不能实现上件与焊接作业同步进行，影响了生产效率的提高；另外由辊床升降机构控制不同车型焊装生产线的切换，存在动作复杂、耗用时间长、运行成本高等弊病。
申请号为201110425136.3的中国专利公开了“一种柔性台车切换系统”，其特点是设置一驱动切换单元，具有一可转动、并可轴向移动的筒体，在所述筒体的前端，沿径向贯穿筒体设置一拨轴、一被动定位单元、具有与所述筒体处在同一轴线上的并能转动的转筒，在所述转筒的前端面上与所述拨轴相配合设置有开口拨轴孔，以所述拨轴推入开口拨轴孔中形成筒体与转筒的对接；所述开口拨轴孔设置为处在转筒的不同圆周角上的多组，所述拨轴可以选择对接在各不同圆周角位置上的开口拨轴孔中；四台不同车型的定位系统按90°分处在所述转筒的外周形成四工位。虽然该发明专利结构以低廉的运行成本实现了多平台多车型柔性台车的车型切换，但其解决方案仅局限于对不同车型的定位系统的控制，没有改变线体的运行模式，仍不能实现上件与焊接作业同步进行，制约了生产效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能提高焊装生产线运行速度，实现上件与焊接作业同步进行，适用于多种车型混线生产的汽车焊装生产线柔性切换系统。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种汽车焊装生产线柔性切换系统，它包括上件机构、过渡轨道、存储机构、转台、台车、转向轨道切换机构和升降轨道切换机构，所述上件机构与转台布置在过渡轨道的两端，所述存储机构布置在过渡轨道的两侧，所述转向轨道切换机构安装在存储机构与过渡轨道的接合处，所述升降轨道切换机构安装在过渡轨道上，所述台车可在上件机构、存储机构和转台之间移动。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述上件机构包括纵向牵引装置、上件机构本体和上件机构台车定位装置，所述纵向牵引装置由伺服电机、伺服电机安装座和齿轮齿条传动单元组成，所述伺服电机固定在伺服电机安装座上，其输出轴与齿轮齿条传动单元的齿轮固定装配，所述齿轮齿条传动单元的齿条固定在上件机构本体上，所述伺服电机安装座的底部设有滑块，所述滑块与设置在上件机构本体上的滑轨配装，在上件机构本体上还设有与台车匹配的滚轮导轨。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述过渡轨道包括过渡轨道本体、横向导向轨道和纵向导向轨道，所述横向导向轨道和纵向导向轨道均固定在过渡轨道本体上，在横向导向轨道和纵向导向轨道上均设有台车支撑轮。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述存储机构包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由横向牵引装置、横向限位装置、存储机构本体、横向支撑轮和纵向移动导轨组成，所述横向限位装置、横向支撑轮、纵向移动导轨均固定在存储机构本体上，所述横向牵引装置设有存储机构台车定位组件，所述横向支撑轮与台车匹配，所述纵向移动导轨布置在存储机构的前端。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述转台由转台本体和转台台车定位装置组成，所述转台本体两端为对称设置两个台车放置平台，所述转台台车定位装置安装在台车放置平台上。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述台车包括台车本体和滚轮，所述台车本体上设置与焊接工装匹配的标准安装孔，所述滚轮安装在台车本体的侧面。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述转向轨道切换机构包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由转向切换机构底座，转向驱动气缸和导向轨道组成，所述转向驱动气缸固定在转向切换机构底座上，其伸缩臂通过转向摇臂与导向轨道铰接，所述导向轨道两端安装台车导向轮。
上述汽车焊装生产线柔性切换系统，所述升降轨道切换机构包括前后左右对称布置的四部分，其中每一部分均由升降轨道切换机构底座、限位驱动气缸、限位轮组件、升降轨道和升降驱动气缸组成，所述升降轨道切换底座安装在过渡轨道上，所述限位驱动气缸对称布置在升降驱动气缸两侧，其伸缩臂与限位轮组件铰接，所述限位轮组件与升降轨道匹配，所述升降轨道与升降驱动气缸的伸缩臂连接。
本发明的上件机构为人工上件提供了独立场所，使操作人员与机器人等自动设备的工作区域分开，从而保证了操作人员的安全，并且达到了操作人员与机器人同时作业的目的，提高了机器人设备的利用率；本发明的过渡轨道将上件机构、存储机构和转台连接起来，为台车在存储机构、上件工位及转台间移动提供转换平台，使用过程中可根据车型种类选择相应数量的过渡轨道；本发明的存储机构主要用于存储待生产车型工装，即将待生产用的台车停放到存储机构中，在需要更换车型时由存储机构移至过渡轨道，再移至上件机构，存储机构左右对称设置，提高了车型切换的速度；本发明通过转台可实现两个工位同时进行作业，从而提升了线体的运行节拍及设备的利用率；本发明的台车作为承载不同车型、不同总成的夹具平台，在台车本体上设有标准的安装孔，在切换车型或者切换总成时只需要替换其上安装的夹具，从而保证了设备的通用性，降低了设备开发风险；本发明的转向轨道切换机构主要作用是为台车从存储机构中出入提供导向，当台车在上件机构与转台间运行时转向驱动气缸处于缩回状态，避让台车，保证台车的顺利通过；本发明的升降轨道切换机构主要作用是为台车在上件机构与转台间运行提供导向，在台车从存储机构中出入时，升降轨道处于缩回状态，避让台车，保证台车的顺利通过。总之，本发明不仅能提高焊装生产线运行速度，而且实现了上件与焊接作业同步进行，适用于多种车型混线生产，降低了设备开发及运行成本，提高了焊装生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明总体布置示意图；
图2是上件机构示意图；
图3是图2的K向视图；
图4是过渡轨道结构示意图；
图5是存储机构示意图；
图6是转台结构示意图；
图7是台车结构示意图；
图8是转向轨道切换机构示意图；
图9是升降轨道切换机构示意图；
图10～图13是同车型焊装时台车在上件与焊接工位切换示意图；
图14～图22是两种车型混线焊装作业时台车的切换过程示意图。
图中各标号清单为：1、上件机构，1-1、纵向牵引装置，1-1-1、伺服电机，1-1-2、齿轮齿条传动单元，1-1-3、滑块，1-1-4，伺服电机安装座，1-2、上件机构本体，1-2-1、滑轨，1-2-2、滚轮导轨，1-3、上件机构台车定位装置， 2、过渡轨道，2-1、横向导向轨道，2-2、过渡轨道本体，2-3、纵向导向轨道，2-4、台车支撑轮，3、存储机构，3-1、横向牵引装置，3-2、横向限位装置，3-3、存储机构本体，3-4、横向支撑轮，3-5、纵向移动导轨，4、转台，4-1、转台本体，4-2、转台台车定位装置，5、台车，5-1、台车本体，5-2、滚轮，6、转向轨道切换机构，6-1、转向轨道切换机构底座，6-2、转向驱动气缸，6-3、导向轨道，6-4、台车导向轮，6-5、转向摇臂，7、升降轨道切换机构，7-1、升降轨道切换机构底座，7-2、限位驱动气缸，7-3、限位轮组件，7-4、升降轨道，7-5、升降驱动气缸。
具体实施方式
参看图 1，本发明包括上件机构1、过渡轨道2、存储机构3、转台4、台车5、转向轨道切换机构6和升降轨道切换机构7，所述上件机构1与转台4布置在过渡轨道2的两端，所述存储机构3布置在过渡轨道2的两侧，所述转向轨道切换机构6安装在存储机构3与过渡轨道2的接合处，所述升降轨道切换机构7安装在过渡轨道2上，所述台车5可在上件机构1、存储机构3和转台4之间移动。
参看图1、图2、图3，本发明的上件机构1包括纵向牵引装置1-1、上件机构本体1-2和上件机构台车定位装置1-3，所述纵向牵引装置1-1由伺服电机1-1-1、伺服电机安装座1-1-4和齿轮齿条传动单元1-1-2组成，所述伺服电机1-1-1固定在伺服电机安装座1-1-4上，其输出轴与齿轮齿条传动单元1-1-2的齿轮固定装配，所述齿轮齿条传动单元1-1-2的齿条固定在上件机构本体1-2上，所述伺服电机安装座1-1-4的底部设有滑块1-1-3，所述滑块1-1-3与设置在上件机构本体1-2上的滑轨1-2-1配装，在上件机构本体1-2上还设有与台车匹配的滚轮导轨1-2-2。上件机构1为人工上件提供了独立场所，使人员与机器人等自动设备的工作区域分开，从而保证了操作人员的安全，并且达到了操作人员与机器人可以同时作业的目的，提高了机器人设备的利用率。
参看图1、图4，本发明的过渡轨道2包括过渡轨道本体2-2、横向导向轨道2-1和纵向导向轨道2-3，所述横向导向轨道2-1和纵向导向轨道2-3均固定在过渡轨道本体2-2上，在横向导向轨道2-1和纵向导向轨道2-3上均设有台车支撑轮2-4。过渡轨道2将上件机构1、存储机构3和转台4连接起来，为台车5在存储机构1、上件工位及转台4之间移动提供转换平台，使用过程中可根据焊装车型数量选择相应数量的过渡轨道。
参看图1、图5，本发明的存储机构3包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由横向牵引装置3-1、横向限位装置3-2、存储机构本体3-3、横向支撑轮3-4和纵向移动导轨3-5组成，所述横向限位装置3-2、横向支撑轮3-4和纵向移动导轨3-5均固定在存储机构本体3-3上，所述横向牵引装置3-1设有存储机构台车定位组件3-1-1，所述横向支撑轮3-4与台车5匹配，所述纵向移动导轨3-5布置在存储机构3的前端。存储机构3的主要作用是存储待生产车型工装，即将待生产用的台车5停放到存储机构3中，在需要更换车型时由存储机构3移至过渡轨道2，再移至上件机构1。横向牵引装置3-1与存储机构本体3-3通过齿轮齿条进行连接，横向牵引装置3-1设有伺服电机，存储机构本体3-3上安装有齿条，伺服电机驱动齿轮，齿轮与齿条配合实现相对运动；横向牵引装置3-1的存储机构台车定位组件3-1-1是由气缸驱动压块旋转，从而实现台车5在存储机构本体3-3上的运动。横向限位装置3-2保证了台车运动的平稳性；横向支撑轮3-4的主要作用为支撑台车5，减缓其运动过程中的变形及减低运动过程的阻力；纵向移动导轨3-5在台车5切换到纵向移动状态时为其提供导正的作用。
参看图1、图6，本发明的转台4由转台本体4-1与转台台车定位装置4-2组成，所述转台本体4-1两端为对称设置两个台车放置平台，所述转台台车定位装置4-2安装在台车放置平台上。转台4的作用是实现转台本体4-1两端台车放置平台的转换，使转台的两个工位同时进行作业，从而提升了线体的运行节拍及设备的利用率。
参看图1、图7，本发明的台车5包括台车本体5-1和滚轮5-2，所述台车本体5-1上设置与焊接工装匹配的标准安装孔，所述滚轮5-2安装在台车本体5-1的侧面。台车5作为承载不同车型、不同总成的夹具平台，在切换车型或者切换总成时只需要替换与台车本体5-1标准安装孔配装的夹具，从而保证了设备的通用性，降低了设备开发风险。
参看图1、图8，本发明的转向轨道切换机构6包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由转向切换机构底座6-1，转向驱动气缸6-2和导向轨道6-3组成，所述转向驱动气缸6-2固定在转向切换机构底座6-1上，其伸缩臂通过转向摇臂6-5与导向轨道6-3铰接，所述导向轨道6-3两端安装台车导向轮6-4。转向轨道切换机构6的主要是为台车5从存储机构3中出入提供导向作用，当台车5在上件机构1与转台4间运行时转向驱动气缸6-2处于缩回状态，避让台车5，保证台车5的顺利通过。
参看图1、图9，本发明的升降轨道切换机构7包括前后左右对称布置的四部分，其中每一部分均由升降轨道切换机构底座7-1、限位驱动气缸7-2、限位轮组件7-3、升降轨道7-4和升降驱动气缸7-5组成，所述升降轨道切换底座7-1安装在过渡轨道2上，所述限位驱动气缸7-2对称布置在升降驱动气缸7-5两侧，其伸缩臂与限位轮组件7-3铰接，所述限位轮组件7-3与升降轨道7-4匹配，所述升降轨道7-4与升降驱动气缸7-5的伸缩臂连接。升降轨道切换机构7主要是为台车5在上件机构1与转台4间运行提供导向作用，升降轨道7-4处于伸出状态时为台车5导向，在台车5从存储机构3中出入时，升降轨道7-4处于缩回状态，避让台车5，保证台车5的顺利通过。
参看图10～图13，同一车型焊装时台车5在上件与焊接工位切换过程为：台车A、台车B在焊装线体上运行，台车C、台车D作为备用工装存储在存储机构3中，初始状态下台车A处于上件工位，由人工将焊装夹具安装在台车A上，此时台车B处于焊接工位，由机器人设备对工件进行焊接作业；台车A由上件机构1经过渡轨道2移至转台4左侧的台车放置平台上，待机器人设备对工件焊接完毕后，转台4旋转180°，使台车A与台车B转换位置；台车B经过渡轨道2移至上件机构1，完成台车A与台车B在上件工位与焊接工位的切换。
参看图14～图22，两种车型混线焊装作业时台车5的切换过程为：台车A、台车B为正在焊装线体上运行的同一种车型的两套夹具载体，台车C、台车D为待切换车型的两套夹具载体，初始时刻台车A、台车B在焊装线体上运行，台车C、台车D存储在存储机构3中，在台车A由上件机构1经过渡轨道2移至转台4左侧的台车放置平台上后，台车C由存储机构3移动至上件机构1，同时转台4旋转180°，使台车A与台车B转换位置；台车B由转台4左侧的台车放置平台移至存储机构3中；台车C在上件工位由人工对切换车型的焊装夹具进行安装后，台车C经过渡轨道2移至转台4左侧的台车放置平台上；台车D由存储机构3移动至上件机构1，同时转台4旋转180°，使台车A与台车C转换位置；台车A由转台4左侧的台车放置平台移至存储机构3中，完成两种车型混线焊装作业时台车的切换。

Claims (8)

1.一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，它包括上件机构（1）、过渡轨道（2）、存储机构（3）、转台（4）、台车（5）、转向轨道切换机构（6）和升降轨道切换机构（7），所述上件机构（1）与转台（4）布置在过渡轨道（2）的两端，所述存储机构（3）布置在过渡轨道（2）的两侧，所述转向轨道切换机构（6）安装在存储机构（3）与过渡轨道（2）的接合处，所述升降轨道切换机构（7）安装在过渡轨道（2）上，所述台车（5）可在上件机构（1）、存储机构（3）和转台（4）之间移动。
2.根据权利要求1所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述上件机构（1）包括纵向牵引装置（1-1）、上件机构本体（1-2）和上件机构台车定位装置（1-3），所述纵向牵引装置（1-1）由伺服电机（1-1-1）、伺服电机安装座（1-1-4）和齿轮齿条传动单元（1-1-2）组成，所述伺服电机（1-1-1）固定在伺服电机安装座（1-1-4）上，其输出轴与齿轮齿条传动单元（1-1-2）的齿轮固定装配，所述齿轮齿条传动单元（1-1-2）的齿条固定在上件机构本体（1-2）上，所述伺服电机安装座（1-1-4）的底部设有滑块（1-1-3），所述滑块（1-1-3）与设置在上件机构本体（1-2）上的滑轨（1-2-1）配装，在上件机构本体（1-2）上还设有与台车匹配的滚轮导轨（1-2-2）。
3.根据权利要求2所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述过渡轨道（2）包括过渡轨道本体（2-2）、横向导向轨道（2-1）和纵向导向轨道（2-3），所述横向导向轨道（2-1）和纵向导向轨道（2-3）均固定在过渡轨道本体（2-2）上，在横向导向轨道（2-1）和纵向导向轨道（2-3）上均设有台车支撑轮（2-4）。
4.根据权利要求3所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述存储机构（3）包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由横向牵引装置（3-1）、横向限位装置（3-2）、存储机构本体（3-3）、横向支撑轮（3-4）和纵向移动导轨（3-5）组成，所述横向限位装置（3-2）、横向支撑轮（3-4）和纵向移动导轨（3-5）均固定在存储机构本体（3-3）上，所述横向牵引装置（3-1）设有存储机构台车定位组件（3-1-1），所述横向支撑轮（3-4）与台车（5）匹配，所述纵向移动导轨（3-5）布置在存储机构（3）的前端。
5.根据权利要求4所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述转台（4）由转台本体（4-1）与转台台车定位装置（4-2）组成，所述转台本体（4-1）两端为对称设置两个台车放置平台，所述转台台车定位装置（4-2）安装在台车放置平台上。
6.根据权利要求5所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述台车（5）包括台车本体（5-1）和滚轮（5-2），所述台车本体（5-1）上设置与焊接工装匹配的标准安装孔，所述滚轮（5-2）安装在台车本体（5-1）的侧面。
7.根据权利要求6所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述转向轨道切换机构（6）包括左右对称布置的两部分，其中每一部分均由转向切换机构底座（6-1），转向驱动气缸（6-2）和导向轨道（6-3）组成，所述转向驱动气缸（6-2）固定在转向切换机构底座（6-1）上，其伸缩臂通过转向摇臂（6-5）与导向轨道（6-3）铰接，所述导向轨道（6-3）两端安装台车导向轮（6-4）。
8.根据权利要求7所述的一种汽车焊装生产线柔性切换系统，其特征是，所述升降轨道切换机构（7）包括前后左右对称布置的四部分，其中每一部分均由升降轨道切换机构底座（7-1）、限位驱动气缸（7-2）、限位轮组件（7-3）、升降轨道（7-4）和升降驱动气缸（7-5）组成，所述升降轨道切换底座（7-1）安装在过渡轨道（2）上，所述限位驱动气缸（7-2）对称布置在升降驱动气缸（7-5）两侧，其伸缩臂与限位轮组件（7-3）铰接，所述限位轮组件（7-3）与升降轨道（7-4）匹配，所述升降轨道（7-4）与升降驱动气缸（7-5）的伸缩臂连接。
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