CN103302426A - 多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构和存储机构，所述存储机构包括两套对称设置在中央定位机构两侧的移动存放机构，每套移动存放机构包括Y向轨道、移动升降机构和设置在Y向轨道上方的车身定位夹具存放库。本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现1-6种车型的任意混流的同步化生产。
Description
技术领域
本发明涉及汽车生产线中的汽车车身焊接领域，特别是涉及一种多车型汽车车身机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法。
背景技术
世界汽车发展的趋势是由大批量生产向多品种、小批量生产转化，为了满足汽车消费者广泛而多样化的需求，适应汽车市场的激烈竞争，世界各大汽车生产厂家不断缩短车型变换周期，加快车种的更新，柔性车体焊装线(FBL)就是为适应这一发展趋势而设计制造的。它能在一条生产线上混流生产两个以上车型的车体，具有换型生产简单快捷、开发时间短、二次投入费用少和生产效率高的优点，因此被各大汽车公司广泛地采用。
汽车焊接生产线上的焊接设备主要分三类：手工焊接设备、自动焊专机及焊接机器人。手工焊接是通过工人操作点焊钳完成焊接工作，因其独立性较强，便于安装、调整及维修，并且价格低廉，所以有着比较广泛的应用。自动焊专机结构复杂、动作简单、程序基本固定、制造成本及维修费用高，所以只有在单一品种、产量极高的汽车焊接生产线上采用。焊接机器人是一种机体独立、动作自由度较多、程序可灵活变更、自动化程度高的操作机械，是全柔性的焊接设备。现在的焊接机器人具有功能多用、重复定位精度高、抓取重量大、运动速度快、动作稳定可靠等优势，决定其是柔性设备的最佳选择。
车身定位夹具是车身总成及其分总成完成装焊工作所用的定位与夹紧机械，它与车身总成件的外型接触，不同的车型具有不同的外型，因此要使工装夹具具有柔性去适应多品种及换型生产是相当困难的。目前，在国外一些汽车厂的柔性装焊生产线上，工装夹具的柔性多数是以替换柔性方式实现的。主要采用以下几种形式实现装焊夹具的更换：1、旋转分度工作台；2、滚筒式工作台；3、台车式随行夹具；4、自动更换式装焊夹具。在车身总成装焊线上，辊床滑橇贯通式输送系统具有承载力大、稳定性好、机动性强、结构简单、易于制造等优点而被广泛采用。在这种传输方式下采用更换装焊夹具实现多品种生产比较方便。车身总成生产线一般采用门式夹具，它是将车身总成组装定位夹具制造成两个侧面夹具框架，每条生产线可以安装多种车型夹具框架，以组织任意混流生产。换型生产时，可以更换新车型的夹具框架。
目前，车身定位夹具自动更换的主要方式有如下几种：A、采用旋转分度工作台作为车身定位夹具框架存放库，回转到所需车身定位夹具框架存放位置通过平移到车身装焊工位；只能满足4车型混流生产，采用A方式的车身定位夹具存放系统需要22m×18m的空间进行车身定位夹具的摆放，占地面积较大，而且能够焊接的车型少；B、采用滚筒式工作台作为车身定位夹具框架存放库，翻转到所需夹具框架存放位置后，再通过平移到车身装焊工位，采用B方式的车身定位夹具存放系统，虽然只需要22m×13m的空间进行车身定位夹具的摆放，但是由于滚筒式工作台的结构比较复杂，而且制造成本较高，导致整个系统的投资成本增加，而且需要在生产线上设置很高的滚筒式工作台，具有安全隐患；C、是通过左右两个能够在X及Y向运动的小车平移搬运的方式更换夹具框架，采用C方式的车身定位夹具存放系统，至少需要29m×18m的空间进行车身定位夹具的摆放，占地面积非常大，导致整个系统的投资成本过高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法。本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现1-6种车型的任意混流的同步化生产。
本发明采用以下技术方案来实现：
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构和车身夹具存储机构，其特征在于：所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构两侧的移动存放机构，每套移动存放机构包括Y向轨道、移动升降机构和设置在Y向轨道上方的车身定位夹具存放库；所述移动升降机构包括X向行走机构、Y向行走机构和Z向升降机构，所述Y向行走机构套装在Y向轨道上，Y向行走机构在Y向轨道上做Y向运动；所述Y向行走机构上分别设有X向行走轨道和Z向升降轨道，所述X向行走机构套装在X向行走轨道上，X向行走机构在X向行走轨道做X向运动；所述Z向升降机构套装在Z向升降轨道上，X向行走轨道设有上升段，所述上升段与Z向升降机构连接，Z向升降机构带动上升段做Z向上下运动。
所述Y向行走机构包括Y向行走小车和固定在Y向行走小车上的Y向行走动力装置，所述X向行走轨道和Z向升降轨道均固定在Y向行走小车上，所述Y向行走小车设有安装在Y向轨道上的Y向行走滚轮， Y向行走机构通过Y向行走滚轮在Y向轨道上做Y向运动。
所述Y向行走机构还包括安装在Y向行走小车上的Y向导向机构。可防止Y向行走小车在工作时滑出Y向轨道，为Y向行走小车做Y向运动提供了保障。
所述X向行走机构包括X向行走小车和固定在X向行走小车上的X向行走动力装置，所述X向行走小车设有安装在X向行走轨道上的X向行走滚轮，所述X向行走动力装置带动X向行走小车在X向行走轨道上做X向运动；所述X向行走机构还包括设置在X向行走小车上的拖挂机构。拖挂机构用于 X向行走小车与车身定位夹具进行连接，连接后通过X向行走动力装置带动X向行走小车做X向移动，将连接上的车身定位夹具拖拉到X向行走轨道上。
所述X向行走小车设有前缓冲件和后缓冲件，X向行走轨道上设有X向限位件；前缓冲件可以减少X向行走小车与车身定位夹具的碰撞；后缓冲件可以减少X向行走小车与X向限位件之间的碰撞，从而延长X向行走小车的使用寿命。
所述X向行走机构还包括电气控制装置，电气控制装置与X向行走动力装置连接，电气控制装置可以通过预设值控制X向行走动力装置的工作参数，可形成自动化连续化的操作。
所述X向行走机构还包括安装在X向行走小车上的X向导向机构。可防止X向行走小车在工作时滑出X向行走轨道，为X向行走小车做X向运动提供了保障。
所述Z向升降机构包括升降块、连接件和Z向升降动力装置，升降块套装在升降轨道上，升降块固定在连接件上，连接件与Z向升降动力装置连接；所述Z向升降动力装置通过连接件带动升降块在Z向升降轨道上做Z向上下运动。
所述X向行走轨道的上升段固定在升降块上，所述Z向升降动力装置通过升降块带动上升段做Z向上下运动。
所述Z向升降轨道为两条，升降块为两个，连接件为两个；两条Z向升降轨道对称设置在Y向行走小车的两侧；每个升降块套装在一条Z向升降轨道上，每个升降块通过一个连接件与Z向升降动力装置连接；两个升降块对称固定上升段的两端，所述Z向升降动力装置通过两个升降块带动上升段做Z向水平上下运动。
所述连接件为链条和皮带。采用链条和皮带作为连接件，结构简单，成本低。
所述Z向升降动力装置为液压汽缸，连接件为支撑杆，液压汽缸通过支撑杆带动升降块做Z向上下运动。
所述中央定位机构包括工作轨道、工作小车和工作小车动力机构，所述工作轨道设置在两套移动存放机构之间，工作小车套装在工作轨道上，工作小车与工作小车动力机构连接，工作小车动力机构带动工作小车在工作轨道上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动。
所述中央定位机构包括设置在工作轨道工作点两侧的工作锁紧装置和和柔性定位系统。
所述车身定位夹具存放库上设有1-3个车身定位夹具存取位置，每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置。
所述中央定位机构和存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构和存储机构，两套中央定位机构和两套存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构之间的区域形成汽车装焊工位，所述每套存储机构的两套移动存放机构之间设有过渡轨道。
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，包括以下步骤：
A、预拼完成的车身通过汽车输送辊床输送到汽车装焊工位，柔性定位系统根据当前车身车型切换至适应前车身车型的位置后，进行底部定位；
B、中央控制系统驱动已切换到工作小车上的当前车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
C、完成焊接后，工作锁紧装置松开当前车身定位夹具，中央控制系统驱动工作小车将工作完的当前车身定位夹具从工作轨道的工作点滑动到待换点，中央定位机构一侧的移动存放机构上的X向行走小车将工作完的当前车身定位夹具拖到本侧的X向行走轨道上；另一侧的移动存放机构上的X向行走小车将已就位的第二车身定位夹具推至工作小车上，中央控制系统驱动已切换到工作小车上的第二车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
D、在焊接过程中，装载了更换出的车身定位夹具的X向行走轨道通过Y向行走小车运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，若连续从一侧库中取出夹具框架，Y向行走动力电机驱动Y向行走小车行走到X向行走小车与固定过渡轨道配合的位置，X向行走小车将更换出的车身定位夹具推至过度轨道上；另一侧X向行走小车将更换出的车身定位夹具拖至本侧的X向行走轨道上，然后Y向行走电机再驱动Y向行走小车将更换出的车身定位夹具运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，两侧X向行走小车的工作顺序可根据需求车身定位夹具存放位置的进行颠倒。
所述D步骤中，每次机器人焊接完成后，中央控制系统控制输送辊床升起，将焊接完成的车身输入其它工位。
车身定位夹具工作点是指工作小车动力机构推动工作小车将车身定位夹具运输到汽车装焊区域中，车身定位夹具夹住汽车车身的位置。
车身定位夹具待换点是指工作小车动力机构将需要更换车身定位夹具的工作小车从汽车装焊工位拉回，拉回至工作小车与等待换取的X向行走小车配合的位置。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现1-6种车型的任意混流的同步化生产。
2、本发明采用Y向行走机构包括Y向行走小车和固定在Y向行走小车上的Y向行走动力装置，所述X向行走轨道和Z向升降轨道均固定在Y向行走小车上，所述Y向行走小车设有安装在Y向轨道上的Y向行走滚轮， Y向行走机构通过Y向行走滚轮在Y向轨道上做Y向运动；
3、本发明采用X向行走机构包括X向行走小车和固定在X向行走小车上的X向行走动力装置，所述X向行走小车设有安装在X向行走轨道上的X向行走滚轮，所述X向行走动力装置带动X向行走小车在X向行走轨道上做X向运动；X向行走小车可在Y向行走机构的X向行走轨道上做X向运动，可以实现移动存放机构可以做X向和Y向的两个方向运动，为实现自动更换提供了保障；所述X向行走机构还包括设置在X向行走小车上的拖挂机构；拖挂机构用于 X向行走小车与车身定位夹具进行连接，连接后通过X向行走动力装置带动X向行走小车做X向移动，将连接上的车身定位夹具拖拉到X向行走轨道上。
4、本发明所述X向行走小车设有前缓冲件和后缓冲件，X向行走轨道上设有X向限位件；前缓冲件可以减少X向行走小车与车身定位夹具的碰撞；后缓冲件可以减少X向行走小车与X向限位件之间的碰撞，从而延长X向行走小车的使用寿命。
5、本发明X向行走机构还包括电气控制装置，电气控制装置与X向行走动力装置连接，电气控制装置可以通过预设值控制X向行走动力装置的工作参数，可形成自动化连续化的操作。
6、本发明采用Z向升降机构包括升降块、连接件和Z向升降动力装置，升降块套装在升降轨道上，升降块固定在连接件上，连接件与Z向升降动力装置连接；所述Z向升降动力装置通过连接件带动升降块在Z向升降轨道上做Z向上下运动；升降块可在Y向行走机构的Z向升降轨道上做Z向上下运动，可以实现移动存放机构可以做Z向和Y向的两个方向运动，为实现自动更换提供了保障。
7、本发明X向行走轨道的上升段固定在升降块上，所述Z向升降动力装置通过升降块带动上升段做Z向上下运动；通过X向行走轨道上上升段升降来实现车身定位夹具的存放和拿取，结构简单，操作方便、快捷。
8、本发明采用Z向升降轨道为两条，升降块为两个，连接件为两个；两条Z向升降轨道对称设置在Y向行走小车的两侧；每个升降块套装在一条Z向升降轨道上，每个升降块通过一个连接件与Z向升降动力装置连接；两个升降块对称固定上升段的两端，所述Z向升降动力装置通过两个升降块带动上升段做Z向水平上下运动；此种设计，结构简单，占地面积效小，而且上升段在上升过程中的平行性好。
9、本发明采用中央定位机构包括工作轨道、工作小车和工作小车动力机构，所述工作轨道设置在两套移动存放机构之间，工作小车套装在工作轨道上，工作小车与工作小车动力机构连接，工作小车动力机构带动工作小车在工作轨道上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动；通过工作小车在工作轨道上的运动实现车身定位夹具的工作和换取，操作方便，结构简单。
10、本发明采用中央定位机构包括设置在工作轨道工作点两侧的工作锁紧装置和和柔性定位系统；工作锁紧装置和和柔性定位系统用于将当前使用的车身定位夹具固定在工作点上，保证接下来的机器人焊接工序的顺利进行。
11、本发明采用车身定位夹具存放库上设有1-3个车身定位夹具存取位置，1-3个车身定位夹具存取位置可以实现至少6种车型的任意混流的同步化生产；与现有的车身定位夹具自动更换系统相比，具有占地面积效、存取方便，节约投资成本的优势；每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置；存放锁紧装置可以将车身定位夹具紧紧的固定在车身定位夹具存取位置上，放置其脱落摔坏的情况出现。
12、本发明采用中央定位机构和存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构和存储机构，两套中央定位机构和两套存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构之间的区域形成汽车装焊工位，在实际投产中，形成一道只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具的摆放的焊接生产线，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现1-6种车型的任意混流的同步化生产；所述每套存储机构的两套移动存放机构之间设有过渡轨道；过渡规定用于周转不方便时形成临时通道，方便车身定位夹具的拿取和存放。
13、采用本发明的车身定位夹具自动更换方法，对于3-5款车型进行切换的时，整个系统配置组成：中央定位机构每侧只需要一个空中存储库存储1-3个车身定位夹具，和一个Z向升降机构；另外一侧只需要Y向移动小车和X导轨；就可以实现3-5款车型的切换，整个系统配置简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为本发明结构立体图
图3为本发明的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统中换取一副车身定位夹具的状态示意图
图4为本发明中央定位机构结构示意图
图5为本发明移动存放机构结构示意图
图6为本发明X向行走机构结构示意图
图7为本发明Y向行走机构结构示意图
图8为本发明Z向行走机构结构示意图
图9为本发明的X向行走机构、Y向行走机构和Z向升降机构的结构示意图
图中标记为： 1、中央定位机构，2、移动存放机构，3、Y向轨道，4、移动升降机构，5、车身定位夹具存放库，6、X向行走机构，7、Y向行走机构，8、Z向升降机构，9、车身定位夹具，10、存放锁紧装置，11、过渡轨道，101、工作轨道，102、工作小车，103、工作小车动力机构，104、工作锁紧装置，105、柔性定位系统，61、X向行走小车，62 、X向行走动力装置，63、X向行走滚轮，64、前缓冲件，65、后缓冲件，66、电气控制装置，67、拖挂机构，71、X向行走轨道， 72、Z向升降轨道，73、Y向行走小车，74、Y向行走动力装置，75、Y向行走滚轮，711、上升段，712、X向限位件，81、升降块， 82、连接件，83、Z向升降动力装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明:
实施例1：
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构1和车身夹具存储机构，所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构1两侧的移动存放机构2，每套移动存放机构2包括Y向轨道3、移动升降机构4和设置在Y向轨道3上方的车身定位夹具存放库5，所述移动升降机构3包括X向行走机构6、Y向行走机构7和Z向升降机构8，所述Y向行走机构7套装在Y向轨道2上，Y向行走机构7在Y向轨道2上做Y向运动；所述Y向行走机构7上分别设有X向行走轨道71和Z向升降轨道72，所述X向行走机构6套装在X向行走轨道71上，X向行走机构6在X向行走轨道71做X向运动；所述Z向升降机构8套装在Z向升降轨道72上，X向行走轨道71设有上升段711，所述上升段711与Z向升降机构8连接，Z向升降机构8带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Y向行走机构7包括Y向行走小车73和固定在Y向行走小车73上的Y向行走动力装置74，所述X向行走轨道71和Z向升降轨道72均固定在Y向行走小车73上，所述Y向行走小车73设有安装在Y向轨道2上的Y向行走滚轮75， Y向行走机构7通过Y向行走滚轮75在Y向轨道2上做Y向运动。
本发明中，所述X向行走机构6包括X向行走小车61和固定在X向行走小车61上的X向行走动力装置62，所述X向行走小车61设有安装在X向行走轨道71上的X向行走滚轮63，所述X向行走动力装置62带动X向行走小车61在X向行走轨道71上做X向运动；所述X向行走机构6还包括设置在X向行走小车61上的拖挂机构67。拖挂机构67用于 X向行走小车61与车身定位夹具9进行连接，连接后通过X向行走动力装置62带动X向行走小车61做X向移动，将连接上的车身定位夹具9拖拉到X向行走轨道71上。
本发明中，所述X向行走小车61设有前缓冲件64和后缓冲件65，X向行走轨道71上设有X向限位件712；前缓冲件64可以减少X向行走小车61与车身定位夹具9的碰撞；后缓冲件65可以减少X向行走小车61与X向限位件712之间的碰撞，从而延长X向行走小车的使用寿命。
本发明中，所述X向行走机构6还包括电气控制装置66，电气控制装置66与X向行走动力装置62连接，电气控制装置66可以通过预设值控制X向行走动力装置62的工作参数，可形成自动化连续化的操作。
本发明中，所述Z向升降机构8包括升降块81、连接件82和Z向升降动力装置83，升降块81套装在Z向升降轨道72上，升降块81固定在连接件82上，连接件82与Z向升降动力装置83连接；所述Z向升降动力装置83通过连接件82带动升降块81在Z向升降轨道72上做Z向上下运动。
本发明中，所述X向行走轨道71的上升段711固定在升降块81上，所述Z向升降动力装置83通过升降块81带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Z向升降轨道72为两条，升降块81为两个，连接件88为两个；两条Z向升降轨道72对称设置在Y向行走小车73的两侧；每个升降块81套装在一条Z向升降轨道72上，每个升降块81通过一个连接件82与Z向升降动力装置83连接；两个升降块81对称固定上升段711的两端，所述Z向升降动力装置83通过两个升降块81带动上升段711做Z向水平上下运动。
本发明中连接件82为链条，两条Z向升降轨道72之间设有支撑横梁。
本发明中，所述中央定位机构1包括工作轨道101、工作小车102和工作小车动力机构103，所述工作轨道101设置在两套移动存放机构2之间，工作小车102套装在工作轨道101上，工作小车102与工作小车动力机构103连接，工作小车动力机构103带动工作小车102在工作轨道101上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动。
本发明中，所述中央定位机构1包括设置在工作轨道101工作点两侧的工作锁紧装置104和柔性定位系统105。
本发明中，所述车身定位夹具存放库5上设有3个车身定位夹具存取位置，每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置10。
本发明中，所述中央定位机构1和存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构1和存储机构，两套中央定位机构1和两套存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构1之间的区域形成汽车装焊工位，所述每套存储机构的两套移动存放机构2之间设有过渡轨道11。
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，包括以下步骤：
A、预拼完成的车身通过汽车输送辊床输送到汽车装焊工位，柔性定位系统根据当前车身车型切换至适应前车身车型的位置后，进行底部定位；
B、工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的当前车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
C、完成焊接后，工作锁紧装置松开当前车身定位夹具，工作小车动力机构驱动工作小车将工作完的当前车身定位夹具从工作轨道的工作点滑动到待换点，中央定位机构一侧的移动存放机构上的X向行走小车将工作完的当前车身定位夹具拖到本侧的X向行走轨道上；另一侧的移动存放机构上的X向行走小车将已就位的第二车身定位夹具推至工作小车上，工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的第二车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
D、在焊接过程中，装载了更换出的车身定位夹具的X向行走轨道通过Y向行走小车在Y向轨道上行走运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，两侧X向行走小车的工作顺序可根据需求车身定位夹具存放位置的进行颠倒。
所述D步骤中，每次机器人焊接完成后，中央控制系统控制输送辊床升起，将焊接完成的车身输入其它工位。
车身定位夹具工作点是指工作小车动力机构推动工作小车将车身定位夹具运输到汽车装焊区域中，车身定位夹具夹住汽车车身的位置。
车身定位夹具待换点是指工作小车动力机构将需要更换车身定位夹具的工作小车从汽车装焊工位拉回，拉回至工作小车与等待换取的X向行走小车配合的位置。
本发明在使用时，本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构2，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具9的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现6种车型的任意混流的同步化生产。
实施例2：
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构1和车身夹具存储机构，所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构1两侧的移动存放机构2，每套移动存放机构2包括Y向轨道3、移动升降机构4和设置在Y向轨道3上方的车身定位夹具存放库5，所述移动升降机构3包括X向行走机构6、Y向行走机构7和Z向升降机构8，所述Y向行走机构7套装在Y向轨道2上，Y向行走机构7在Y向轨道2上做Y向运动；所述Y向行走机构7上分别设有X向行走轨道71和Z向升降轨道72，所述X向行走机构6套装在X向行走轨道71上，X向行走机构6在X向行走轨道71做X向运动；所述Z向升降机构8套装在Z向升降轨道72上，X向行走轨道71设有上升段711，所述上升段711与Z向升降机构8连接，Z向升降机构8带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Y向行走机构7包括Y向行走小车73和固定在Y向行走小车73上的Y向行走动力装置74，所述X向行走轨道71和Z向升降轨道72均固定在Y向行走小车73上，所述Y向行走小车73设有安装在Y向轨道2上的Y向行走滚轮75， Y向行走机构7通过Y向行走滚轮75在Y向轨道2上做Y向运动。
本发明中，所述Y向行走机构7还包括安装在Y向行走小车73上的Y向导向机构。
本发明中，所述X向行走机构6包括X向行走小车61和固定在X向行走小车61上的X向行走动力装置62，所述X向行走小车61设有安装在X向行走轨道71上的X向行走滚轮63，所述X向行走动力装置62带动X向行走小车61在X向行走轨道71上做X向运动；所述X向行走机构6还包括设置在X向行走小车61上的拖挂机构67。拖挂机构67用于 X向行走小车61与车身定位夹具9进行连接，连接后通过X向行走动力装置62带动X向行走小车61做X向移动，将连接上的车身定位夹具9拖拉到X向行走轨道71上。
本发明中，所述X向行走小车61设有前缓冲件64和后缓冲件65，X向行走轨道71上设有X向限位件712；前缓冲件64可以减少X向行走小车61与车身定位夹具9的碰撞；后缓冲件65可以减少X向行走小车61与X向限位件712之间的碰撞，从而延长X向行走小车的使用寿命。
本发明中，所述X向行走机构6还包括电气控制装置66，电气控制装置66与X向行走动力装置62连接，电气控制装置66可以通过预设值控制X向行走动力装置62的工作参数，可形成自动化连续化的操作。
本发明中，所述X向行走机构6还包括安装在X向行走小车61上的X向导向机构。
本发明中，所述Z向升降机构8包括升降块81、连接件82和Z向升降动力装置83，升降块81套装在Z向升降轨道72上，升降块81固定在连接件82上，连接件82与Z向升降动力装置83连接；所述Z向升降动力装置83通过连接件82带动升降块81在Z向升降轨道72上做Z向上下运动。
本发明中，所述X向行走轨道71的上升段711固定在升降块81上，所述Z向升降动力装置83通过升降块81带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Z向升降轨道72为两条，升降块81为两个，连接件88为两个；两条Z向升降轨道72对称设置在Y向行走小车73的两侧；每个升降块81套装在一条Z向升降轨道72上，每个升降块81通过一个连接件82与Z向升降动力装置83连接；两个升降块81对称固定上升段711的两端，所述Z向升降动力装置83通过两个升降块81带动上升段711做Z向水平上下运动。
本发明中连接件82为皮带，两条Z向升降轨道72之间设有支撑横梁。
本发明中，所述中央定位机构1包括工作轨道101、工作小车102和工作小车动力机构103，所述工作轨道101设置在两套移动存放机构2之间，工作小车102套装在工作轨道101上，工作小车102与工作小车动力机构103连接，工作小车动力机构103带动工作小车102在工作轨道101上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动。
本发明中，所述中央定位机构1包括设置在工作轨道101工作点两侧的工作锁紧装置104和柔性定位系统105。
本发明中，所述车身定位夹具存放库5上设有2个车身定位夹具存取位置，每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置10。
本发明中，所述中央定位机构1和存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构1和存储机构，两套中央定位机构1和两套存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构1之间的区域形成汽车装焊工位，所述每套存储机构的两套移动存放机构2之间设有过渡轨道11。
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，包括以下步骤：
A、预拼完成的车身通过汽车输送辊床输送到汽车装焊工位，柔性定位系统根据当前车身车型切换至适应前车身车型的位置后，进行底部定位；
B、工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的当前车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
C、完成焊接后，工作锁紧装置松开当前车身定位夹具，工作小车动力机构驱动工作小车将工作完的当前车身定位夹具从工作轨道的工作点滑动到待换点，中央定位机构一侧的移动存放机构上的X向行走小车将工作完的当前车身定位夹具拖到本侧的X向行走轨道上；另一侧的移动存放机构上的X向行走小车将已就位的第二车身定位夹具推至工作小车上，工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的第二车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
D、在焊接过程中，装载了更换出的车身定位夹具的X向行走轨道通过Y向行走小车运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，若连续从一侧库中取出夹具框架，Y向行走动力电机驱动Y向行走小车行走到X向行走小车与固定过渡轨道配合的位置，X向行走小车将更换出的车身定位夹具推至过度轨道上；另一侧X向行走小车将更换出的车身定位夹具拖至本侧的X向行走轨道上，然后Y向行走电机再驱动Y向行走小车将更换出的车身定位夹具运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，两侧X向行走小车的工作顺序可根据需求车身定位夹具存放位置的进行颠倒。
所述D步骤中，每次机器人焊接完成后，中央控制系统控制输送辊床升起，将焊接完成的车身输入其它工位。
车身定位夹具工作点是指工作小车动力机构推动工作小车将车身定位夹具运输到汽车装焊区域中，车身定位夹具夹住汽车车身的位置。
车身定位夹具待换点是指工作小车动力机构将需要更换车身定位夹具的工作小车从汽车装焊工位拉回，拉回至工作小车与等待换取的X向行走小车配合的位置。
本发明在使用时，本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构2，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具9的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现4种车型的任意混流的同步化生产。
实施例3：
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构1和车身夹具存储机构，所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构1两侧的移动存放机构2，每套移动存放机构2包括Y向轨道3、移动升降机构4和设置在Y向轨道3上方的车身定位夹具存放库5，所述移动升降机构3包括X向行走机构6、Y向行走机构7和Z向升降机构8，所述Y向行走机构7套装在Y向轨道2上，Y向行走机构7在Y向轨道2上做Y向运动；所述Y向行走机构7上分别设有X向行走轨道71和Z向升降轨道72，所述X向行走机构6套装在X向行走轨道71上，X向行走机构6在X向行走轨道71做X向运动；所述Z向升降机构8套装在Z向升降轨道72上，X向行走轨道71设有上升段711，所述上升段711与Z向升降机构8连接，Z向升降机构8带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Y向行走机构7包括Y向行走小车73和固定在Y向行走小车73上的Y向行走动力装置74，所述X向行走轨道71和Z向升降轨道72均固定在Y向行走小车73上，所述Y向行走小车73设有安装在Y向轨道2上的Y向行走滚轮75， Y向行走机构7通过Y向行走滚轮75在Y向轨道2上做Y向运动。
本发明中，所述Y向行走机构7还包括安装在Y向行走小车73上的Y向导向机构。
本发明中，所述X向行走机构6包括X向行走小车61和固定在X向行走小车61上的X向行走动力装置62，所述X向行走小车61设有安装在X向行走轨道71上的X向行走滚轮63，所述X向行走动力装置62带动X向行走小车61在X向行走轨道71上做X向运动；所述X向行走机构6还包括设置在X向行走小车61上的拖挂机构67。拖挂机构67用于 X向行走小车61与车身定位夹具9进行连接，连接后通过X向行走动力装置62带动X向行走小车61做X向移动，将连接上的车身定位夹具9拖拉到X向行走轨道71上。
本发明中，所述X向行走小车61设有前缓冲件64和后缓冲件65，X向行走轨道71上设有X向限位件712；前缓冲件64可以减少X向行走小车61与车身定位夹具9的碰撞；后缓冲件65可以减少X向行走小车61与X向限位件712之间的碰撞，从而延长X向行走小车的使用寿命。
本发明中，所述X向行走机构6还包括电气控制装置66，电气控制装置66与X向行走动力装置62连接，电气控制装置66可以通过预设值控制X向行走动力装置62的工作参数，可形成自动化连续化的操作。
本发明中，所述X向行走机构6还包括安装在X向行走小车61上的X向导向机构。
本发明中，所述Z向升降机构8包括升降块81、连接件82和Z向升降动力装置83，升降块81套装在Z向升降轨道72上，升降块81固定在连接件82上，连接件82与Z向升降动力装置83连接；所述Z向升降动力装置83通过连接件82带动升降块81在Z向升降轨道72上做Z向上下运动。
本发明中，所述X向行走轨道71的上升段711固定在升降块81上，所述Z向升降动力装置83通过升降块81带动上升段711做Z向上下运动。
本发明中，所述Z向升降轨道72为两条，升降块81为两个，连接件88为两个；两条Z向升降轨道72对称设置在Y向行走小车73的两侧；每个升降块81套装在一条Z向升降轨道72上，每个升降块81通过一个连接件82与Z向升降动力装置83连接；两个升降块81对称固定上升段711的两端，所述Z向升降动力装置83通过两个升降块81带动上升段711做Z向水平上下运动。
本发明中Z向升降动力装置83为液压汽缸，连接件82为支撑杆，液压汽缸通过支撑杆带动升降块81做Z向上下运动。
本发明中，所述中央定位机构1包括工作轨道101、工作小车102和工作小车动力机构103，所述工作轨道101设置在两套移动存放机构2之间，工作小车102套装在工作轨道101上，工作小车102与工作小车动力机构103连接，工作小车动力机构103带动工作小车102在工作轨道101上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动。
本发明中，所述中央定位机构1包括设置在工作轨道101工作点两侧的工作锁紧装置104和柔性定位系统105。
本发明中，所述车身定位夹具存放库5上设有1个车身定位夹具存取位置，每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置10。
本发明中，所述中央定位机构1和存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构1和存储机构，两套中央定位机构1和两套存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构1之间的区域形成汽车装焊工位。
多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，包括以下步骤：
A、预拼完成的车身通过汽车输送辊床输送到汽车装焊工位，柔性定位系统根据当前车身车型切换至适应前车身车型的位置后，进行底部定位；
B、工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的当前车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
C、完成焊接后，工作锁紧装置松开当前车身定位夹具，工作小车动力机构驱动工作小车将工作完的当前车身定位夹具从工作轨道的工作点滑动到待换点，中央定位机构一侧的移动存放机构上的X向行走小车将工作完的当前车身定位夹具拖到本侧的X向行走轨道上；另一侧的移动存放机构上的X向行走小车将已就位的第二车身定位夹具推至工作小车上，工作小车动力机构驱动已切换到工作小车上的第二车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
D、在焊接过程中，装载了更换出的车身定位夹具的X向行走轨道通过Y向行走小车运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
所述D步骤中，两侧X向行走小车的工作顺序可根据需求车身定位夹具存放位置的进行颠倒。
所述D步骤中，每次机器人焊接完成后，中央控制系统控制输送辊床升起，将焊接完成的车身输入其它工位。
车身定位夹具工作点是指工作小车动力机构推动工作小车将车身定位夹具运输到汽车装焊区域中，车身定位夹具夹住汽车车身的位置。
车身定位夹具待换点是指工作小车动力机构将需要更换车身定位夹具的工作小车从汽车装焊工位拉回，拉回至工作小车与等待换取的X向行走小车配合的位置。
本发明在使用时，本发明采用可在X向、Y向和Z向移动的移动存放机构2，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具9的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现2种车型的任意混流的同步化生产。
Claims (10)
1.多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构和车身夹具存储机构，其特征在于：所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构（1）两侧的移动存放机构（2），每套移动存放机构（2）包括Y向轨道（3）、移动升降机构（4）和设置在Y向轨道（3）上方的车身定位夹具存放库（5），所述移动升降机构（4）包括X向行走机构（6）、Y向行走机构（7）和Z向升降机构（8），所述Y向行走机构（7）套装在Y向轨道（3）上，Y向行走机构（7）在Y向轨道（3）上做Y向运动；所述Y向行走机构（7）上分别设有X向行走轨道（71）和Z向升降轨道（72），所述X向行走机构（6）套装在X向行走轨道（71）上，X向行走机构（6）在X向行走轨道（71）做X向运动；所述Z向升降机构（8）套装在Z向升降轨道（72）上，X向行走轨道（6）设有上升段（711），所述上升段（711）与Z向升降机构（8）连接，Z向升降机构（8）带动上升段（711）做Z向上下运动。
2.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述Y向行走机构（7）包括Y向行走小车（73）和固定在Y向行走小车（73）上的Y向行走动力装置（74），所述X向行走轨道（71）和Z向升降轨道（72）均固定在Y向行走小车（73）上，所述Y向行走小车（73）设有安装在Y向轨道（3）上的Y向行走滚轮（75），Y向行走机构（7）通过Y向行走滚轮（75）在Y向轨道（3）上做Y向运动。
3.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述X向行走机构（6）包括X向行走小车（61）和固定在X向行走小车（61）上的X向行走动力装置（62），所述X向行走小车（61）设有安装在X向行走轨道（71）上的X向行走滚轮（63），所述X向行走动力装置（62）带动X向行走小车（61）在X向行走轨道（71）上做X向运动；所述X向行走机构（6）还包括设置在X向行走小车（61）上的拖挂机构（67）。
4.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述Z向升降机构（8）包括升降块（81）、连接件（82）和Z向升降动力装置（83），升降块（81）套装在Z向升降轨道（72）上，升降块（81）固定在连接件（82）上，连接件（82）与Z向升降动力装置（83）连接；所述Z向升降动力装置（83）通过连接件（82）带动升降块（81）在Z向升降轨道（72）上做Z向上下运动；所述X向行走轨道（71）的上升段（711）固定在升降块（81）上，所述Z向升降动力装置（83）通过升降块（81）带动上升段（711）做Z向上下运动。
5.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述Z向升降轨道（72）为两条，升降块（81）为两个，连接件（82）为两个；两条Z向升降轨道（72）对称设置在Y向行走小车（73）的两侧；每个升降块（81）套装在一条Z向升降轨道（72）上，每个升降块（81）通过一个连接件（82）与Z向升降动力装置（83）连接；两个升降块（81）对称固定上升段（711）的两端，所述Z向升降动力装置（83）通过两个升降块（81）带动上升段（711）做Z向水平上下运动。
6.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述中央定位机构（1）包括工作轨道（101）、工作小车（102）和工作小车动力机构（103），所述工作轨道（101）设置在两套移动存放机构（2）之间，工作小车（102）套装在工作轨道（101）上，工作小车（102）与工作小车动力机构（103）连接，工作小车动力机构（103）带动工作小车（102）在工作轨道（101）上的车身定位夹具工作点与车身定位夹具待换点之间运动。
7.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述车身定位夹具存放库（5）上设有1-3个车身定位夹具存取位置，每个车身定位夹具存取位置上设有用于固定车身定位夹具的存放锁紧装置（10）。
8.根据权利要求1所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，其特征在于：所述中央定位机构（1）和车身夹具存储机构均为两套，汽车输送辊床的每侧设有一套中央定位机构（1）和车身夹具存储机构，两套中央定位机构（1）和两套车身夹具存储机构均关于汽车输送辊床对称设置，两套中央定位机构（1）之间的区域形成汽车装焊工位，所述每套车身夹具存储机构的两套移动存放机构（2）之间设有过渡轨道（11）。
9.多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，包括以下步骤：
A、预拼完成的车身通过汽车输送辊床输送到汽车装焊工位，柔性定位系统根据当前车身车型切换至适应前车身车型的位置后，进行底部定位；
B、中央控制系统驱动已切换到工作小车上的当前车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
C、完成焊接后，工作锁紧装置松开当前车身定位夹具，中央控制系统驱动工作小车将工作完的当前车身定位夹具从工作轨道的工作点滑动到待换点，中央定位机构一侧的移动存放机构上的X向行走小车将工作完的当前车身定位夹具拖到本侧的X向行走轨道上；另一侧的移动存放机构上的X向行走小车将已就位的第二车身定位夹具推至工作小车上，中央控制系统驱动已切换到工作小车上的第二车身定位夹具从工作轨道的待换点滑动到工作点，并由到中央定位机构上的工作锁紧装置锁紧定位；定位后机器人开始进行焊接；
D、在焊接过程中，装载了更换出的车身定位夹具的X向行走轨道通过Y向行走小车运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
10.根据权利要求9所述的多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换方法，其特征在于：所述D步骤中，若连续从一侧库中取出夹具框架，Y向行走动力电机驱动Y向行走小车行走到X向行走小车与固定过渡轨道配合的位置，X向行走小车将更换出的车身定位夹具推至过度轨道上；另一侧X向行走小车将更换出的车身定位夹具拖至本侧的X向行走轨道上，然后Y向行走电机再驱动Y向行走小车将更换出的车身定位夹具运送至空位的车身定位夹具存放库的下方，Z向升降动力电机驱动链条将上升段升至车身定位夹具存放位置，并由车身定位夹具存放库上的存放锁紧装置将车身定位夹具固定在存放库上，车身定位夹具从存放库中的取出过程与此相反。
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