CN104002083A - 一种多车型焊装夹具架连接机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多车型焊装夹具架连接机构，其包括系统安装板、平行布置在系统安装板上的两个夹具架单元以及横架在两个夹具架单元上方的连接机构定位单元，所述夹具架单元中的夹具架的上端面设置两个定位孔，所述连接机构定位单元安装在Z向驱动单元的输出端上，连接机构定位单元包括H型钢架，所述H型钢架的两端均设置能插入定位孔中且数量与匹配的定位销。本发明通过连接机构定位单元中的定位销插入定位孔后使两侧的夹具架合为一体，提高了刚度，避免在焊接过程中夹具架变形，提高焊接精度，同时不影响机器人的焊接空间，还通过Z向驱动单元和X向驱动单元可实现两个方向自由运动，可实现不同夹具架的定位，从而解决多车型共线生产难题。

Description

一种多车型焊装夹具架连接机构

技术领域

本发明涉及应用于汽车自动焊接生产线用的焊装夹具架连接机构，特别涉及汽车白车身全自动焊接生产线的焊接总拼工位的焊装夹具架的连接，属于汽车制造自动化制造领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展，人民生活质量不断提高，对产品的需求向个性化、时尚化、高性价比方向发展，势必汽车将向多品种、小批量、高产能的趋势发展，这就使汽车主机厂必须改变现有的生产方式。汽车主机厂针对不同车型新建不同生产线的现状已经不能满足这种发展方向，因此，多车型共线生产是未来汽车装备的趋势。焊装总拼工位作为汽车焊装生产线的核心工位，要实现多车型共线生产，势必要求焊装总拼工位柔性化，而总拼工位的柔性就要求焊装夹具架具有柔性化，这就造成以此对应的连接机构具有柔性，所以开发出一种柔性化的焊装夹具架连接机构实现多车型共线生产的重要一步。

目前国内汽车主机厂焊装生产线所应用的多车型柔性总拼基本来源于国外或者外资企业之间提供，目前国内企业在此方面还处于起步阶段，产品还不够成熟，主要是依靠牺牲焊接空间位置（通过立柱将夹具架卡住）、减慢生产节拍、结构复杂等形式来提高焊装夹具架的刚度和实现多车型共线生产。现有焊装夹具架连接机构中的夹具架一般采用单侧安装夹具，造成夹具架处于悬臂梁状态。在车身焊接过程中，由于受到焊枪的作用力，导致夹具架随着车身移动，进而使得点焊不精确。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种使焊装夹具架刚度高，不影响焊接空间范围，性能稳定、结构简单的适用于多车型共线生产的焊装夹具架连接机构。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种多车型焊装夹具架连接机构，其包括系统安装板、平行布置在系统安装板上的两个夹具架单元以及横架在两个夹具架单元上方的连接机构定位单元，所述夹具架单元中的夹具架的上端面设置两个定位孔，所述连接机构定位单元安装在Z向驱动单元的输出端上，连接机构定位单元包括H型钢架，所述H型钢架的两端均设置能插入定位孔中且数量与匹配的定位销。

作为上述技术方案的进一步改进，所述夹具架的上端面布置两个导向轮组，每个导向轮组中包括导向轮安装座以及安装导向轮安装座四个侧面的轴承随动器，四个所述轴承随动器的圆周外表面形成所述的定位孔，每个轴承随动器的圆周外表面均能压触到插入所述定位孔的定位销的表面；所述连接机构定位单元还包括将固定在H型钢架的横梁上的L型钢架，所述L型钢架与H型钢架的横梁之间安装有浮动机构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述浮动机构包括与L型钢架固定的动力源连接板以及与H型钢架的横梁固定的执行端连接板，所述动力源连接板和执行端连接板的相对应四个角之间均安装有定位轴，动力源连接板上端面的四个角均布置一根Z向定位螺栓，所述Z向定位螺栓的一端穿过动力源连接板后置于动力源连接板和执行端连接板之间，相邻的两根Z向定位螺栓之间设置有一块Z向定位C型块，所述Z向定位C型块的一端固定在动力源连接板的上端面，Z向定位C型块的另一端悬空，所述执行端连接板位于四块Z向定位C型块围绕的空间内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述Z向定位C型块包括第一水平块、第二水平块以及设置在第一水平块和第二水平块之间的竖直块，所述第一水平块通过螺栓固定在动力源连接板上，所述竖直块的内侧面与执行端连接板的侧面之间存在Y向间隙或X向间隙，所述第二水平块的上端面与执行端连接板的下端面之间存在Z向间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述执行端连接板上设置了两个大衬套和两个小衬套，两个所述大衬套呈对角布置，两个所述小衬套呈对角布置，与大衬套匹配的定位轴的一端过盈安装在动力源连接板上，与大衬套匹配的定位轴的一端穿过与大轴套固定，所述大轴套中靠近动力端连接板的一端设置锥形凸台，所述大衬套内设置有与锥形凸台匹配的锥形孔，与小衬套匹配的定位轴的一端过盈安装在动力源连接板上，与小衬套匹配的定位轴的一端穿过与小轴套固定，所述大轴套的最大外径大于锥形孔的最大内径，大轴套与大衬套同轴安装，所述锥形凸台的外表面与锥形孔的内表面之间设置了配合间隙。

作为上述技术方案的进一步改进，所述Z向驱动单元包括Z向驱动单元安装架，所述Z向驱动单元安装架的一端安装有Z向伺服电机，所述Z向伺服电机的输出轴通过Z向联轴器与Z向丝杠连接，所述Z向丝杠的另一端与L型钢架连接，所述Z向丝杠两侧的Z向驱动单元安装架上均布置Z向导轨，所述L型钢架安装了与Z向导轨匹配的Z向滑块。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括X向驱动单元，所述X向驱动单元包括与Z向驱动单元安装架固定的T型钢架以及X向驱动单元安装架，所述X向驱动单元安装架的一端安装有X向伺服电机，所述X向伺服电机的输出轴通过X向联轴器与X向丝杠连接，所述X向丝杠的另一端与T型钢架连接，所述X向丝杠的两侧的X向驱动单元安装架均布置X向导轨，所述T型钢架安装了与X向导轨匹配的X向滑块。

作为上述技术方案的进一步改进，远离所述X向伺服电机的所述X向导轨的末端设置有缓冲块。

本发明的有益效果是：本发明通过连接机构定位单元中的定位销插入定位孔后使两侧的夹具架合为一体，提高了刚度，避免在焊接过程中夹具架变形，提高焊接精度，同时不影响机器人的焊接空间，还通过Z向驱动单元和X向驱动单元可实现两个方向自由运动，可实现不同夹具架的定位，从而解决多车型共线生产难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明总体结构示意图；

图2是本发明中夹具架单元的示意图；

图3是本发明中装有夹具的夹具架单元的示意图；

图4是本发明中连接机构定位单元的示意图；

图5是本发明中Z向驱动单元的示意图；

图6是本发明中X向驱动单元的示意图；

图7是本发明中浮动机构的结构示意图；

图8是本发明中浮动机构的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1～图8，一种多车型焊装夹具架连接机构，其包括系统安装板5、平行布置在系统安装板5上的两个夹具架单元4以及横架在两个夹具架单元4上方的连接机构定位单元3，所述夹具架单元4中的夹具架7的上端面设置两个定位孔，所述连接机构定位单元3安装在Z向驱动单元2的输出端上，连接机构定位单元3包括H型钢架11，所述H型钢架11的两端均设置能插入定位孔中且数量与匹配的定位销13。

进一步作为优选的实施方式，所述夹具架7的上端面布置两个导向轮组6，每个导向轮组6中包括导向轮安装座以及安装导向轮安装座四个侧面的轴承随动器，四个所述轴承随动器的圆周外表面形成所述的定位孔，每个轴承随动器的圆周外表面均能压触到插入所述定位孔的定位销13的表面；所述连接机构定位单元3还包括将固定在H型钢架11的横梁上的L型钢架9，所述L型钢架9与H型钢架11的横梁之间安装有浮动机构10。

进一步作为优选的实施方式，所述浮动机构10包括与L型钢架9固定的动力源连接板103以及与H型钢架11的横梁固定的执行端连接板105，所述动力源连接板103和执行端连接板105的相对应四个角之间均安装有定位轴104，动力源连接板103上端面的四个角均布置一根Z向定位螺栓101，所述Z向定位螺栓101的一端穿过动力源连接板103后置于动力源连接板103和执行端连接板105之间，相邻的两根Z向定位螺栓101之间设置有一块Z向定位C型块109，所述Z向定位C型块109的一端固定在动力源连接板103的上端面，Z向定位C型块109的另一端悬空，所述执行端连接板105位于四块Z向定位C型块109围绕的空间内。通过在动力源连接板103和执行端连接板105之间设置Z向定位螺栓101和Z向定位C型块109，可以对动力源端设备起到保护作用，减少执行端与动力源端的振动传递，执行端在Z向可以自动调整，并通过设置锥形凸台和锥形孔，执行端在X向和Y向可以自动调整，降低了设备的加工和安装精度，使得的结构使浮动机构10具有自动对中复位功能。

进一步作为优选的实施方式，所述Z向定位C型块109包括第一水平块、第二水平块以及设置在第一水平块和第二水平块之间的竖直块，所述第一水平块通过螺栓固定在动力源连接板103上，所述竖直块的内侧面与执行端连接板105的侧面之间存在Y向间隙或X向间隙，竖直块的内侧面与执行端连接板105的侧面之间存在Y向间隙或X向间隙限制了执行端连接板105沿Z向的旋转的调整范围，所述第二水平块的上端面与执行端连接板105的下端面之间存在Z向间隙。 Z向定位螺栓101和第二水平块的上端面之间限制了执行端连接板105沿Z向的上下移动的调整范围。

进一步作为优选的实施方式，所述执行端连接板105上设置了两个大衬套106和两个小衬套110，两个所述大衬套106呈对角布置，两个所述小衬套110呈对角布置，与大衬套106匹配的定位轴104的一端过盈安装在动力源连接板103上，与大衬套106匹配的定位轴104的一端穿过与大轴套107固定，所述大轴套107中靠近动力端连接板的一端设置锥形凸台，所述大衬套106内设置有与锥形凸台匹配的锥形孔，与小衬套110匹配的定位轴104的一端过盈安装在动力源连接板103上，与小衬套110匹配的定位轴104的一端穿过与小轴套111固定。所述大轴套107与大衬套106同轴安装，所述锥形凸台的外表面与锥形孔的内表面之间设置了配合间隙。锥形凸台的外表面与锥形孔的内表面之间设置了配合间隙限制了执行端连接板105沿X向或/和Y向的水平移动范围，也限制了执行端连接板105绕X轴或 Y轴的旋转范围。

如图7和图8所示的浮动机构10，包括动力源连接板103，动力源连接板103上安装有四根Z向定位螺栓101，其通过螺母102与动力源连接板103连接，从而使其在Z向位置固定。四块Z向定位C型块109通过螺钉固定在动力源连接板103四个侧面中间位置，通过其与Z向定位螺栓101的相互作用，当执行端连接板105发生转动时，保证其在正常工作范围内转动，从而防止执行端连接板105卡死现象。在动力源连接板103的四个对角安装有四个定位轴104。还包括执行端连接板105，执行端连接板105四个对角位置安装有两个大衬套106和两个小衬套110，大衬套106固定在执行端连接板3对角位置。根据实际应用需求可以在执行端连接板105上安装所需设备，同时在动力源连接板103上连接气缸、液压缸、电机等动力源。定位轴104上安装有轴套、平垫圈112、弹簧垫圈113和螺母102。所述轴套包括大轴套107和小轴套111。大轴套107通过平垫圈112、弹簧垫圈113以及螺母102固定在定位轴104上，从而使大轴套107与动力源连接板103连接为一体。所述大轴套107具有一定的锥度，与其对应的大衬套106同样设有一定的锥度，通过两者相互配合，从而保证在工作完成时，在重力作用下执行端连接板105自动复位处于水平位置。同时通过大轴套107与大衬套106的配合间隙，使执行端连接板105在空间方位内实现X、Y两个方向的转动，从而降低了设备零件的安装和加工精度。小轴套111通过平垫圈112、弹簧垫圈113以及螺母102安装在另外两个定位轴104上；小衬套110安装在执行端连接板1055另外两个对角位置与小轴套111对应，这样使执行端连接板105运行更加平稳。

进一步作为优选的实施方式，所述Z向驱动单元2包括Z向驱动单元安装架14，所述Z向驱动单元安装架14的一端安装有Z向伺服电机20，所述Z向伺服电机20的输出轴通过Z向联轴器18与Z向丝杠16连接，所述Z向丝杠16的另一端与L型钢架9连接，所述Z向丝杠16两侧的Z向驱动单元安装架14上均布置Z向导轨17，所述L型钢架9安装了与Z向导轨17匹配的Z向滑块15。

进一步作为优选的实施方式，还包括X向驱动单元1，所述X向驱动单元1包括与Z向驱动单元安装架14固定的T型钢架28以及X向驱动单元安装架35，所述X向驱动单元安装架35的一端安装有X向伺服电机21，所述X向伺服电机21的输出轴通过X向联轴器23与X向丝杠29连接，所述X向丝杠29的另一端与T型钢架28连接，所述X向丝杠29的两侧的X向驱动单元安装架35均布置X向导轨26，所述T型钢架28安装了与X向导轨26匹配的X向滑块27。

进一步作为优选的实施方式，远离所述X向伺服电机21的所述X向导轨26的末端设置有缓冲块33。

图1为本发明的总体结构示意图。本发明所述的多车型焊接夹具架连接机构，包括X向驱动单元1、Z向驱动单元2、连接机构定位单元3、夹具架单元4和系统安装板5。X向驱动单元1安装在厂房空间架上，使焊装夹具架连接机构实现X方向的自由运动； Z向驱动单元2通过Z向驱动单元安装架14与T型钢架28连接，从而实现Z向运动；连接机构定位单元3在X驱动单元1和Z向驱动单元2的共同驱动下，从而实现X和Z方向的运动。通过连接机构定位单元3的连接使左右两侧的夹具架单元4连接为一体，从而解决刚度不足难题。

图2、图3分别为夹具架单元示意图和装有夹具的夹具架单元示意图。所述夹具架单元4包括导向轮组6、夹具架7。在每个夹具支架上7安装两个导向轮组6。从图3可知，当夹具架7安装上夹具8以后，夹具架7承受夹具8的弯曲力，从而处于悬臂梁状态。那么夹具架单元4将发生形变，这就影响到夹具8的空间位置，导致白车身焊接精度差，势必需要提高夹具架单元4的刚度。

图4为连接机构定位单元示意图，所述连接机构定位单元3包括L型钢架9、浮动机构10、H型钢架11、销安装块12、定位销13。L型钢架9与Z向驱动单元2连接，浮动机构10与L型钢架9和H型钢架11通过螺栓固定连接，而销安装块12与H型钢架11连接在一起，定位销13安装在销安装块12上面，从而实现定位销13与Z向驱动单元2的连接。当Z向驱动单元2向下运动时，定位销13则与导向轮组6连接，使两个夹具架7连接为一体，从而提高了夹具架7的刚度，当焊接完成时，Z向驱动单元2向上运动，使定位销13与夹具架7脱离，夹具架7通过专门设备移动到所需位置。

图5为Z向驱动单元示意图。Z向驱动单元2包括Z向驱动单元安装架14、Z向滑块15、Z向丝杠16、Z向导轨17、Z向联轴器18、Z向伺服安装法兰19、Z向伺服电机20。Z向伺服电机20通过螺栓与Z向伺服安装法兰19连接， Z向联轴器18一端与Z向伺服电机20轴连接，同时另外一端与Z向丝杠16连接，Z向丝杠16与L型钢架9连接在一起，当Z向伺服电机20旋转运动时，通过Z向联轴器18的传递到Z向丝杠16，Z向丝杠16通过其特有的结构把Z向伺服电机20的旋转运动转为直线运动，从而使L型钢架9实现Z向的直线运动。在导向方面通过Z向滑块15的作用， Z向滑块15一面与L型钢架9连接，另外一面与Z向导轨17连接，而Z向导轨17固定在Z向驱动单元安装架14上面。所以当L型钢架9在Z方向直线运动时，通过Z向导轨17与Z向滑块15的配合作用保证了其直线运动的稳定性。

图6为X向驱动单元示意图。X向驱动单元1包括X向伺服电机21、X向伺服安装法兰22、X向联轴器23、X向导轨26、X向驱动单元安装架35、X向滑块27、X向丝杠29、T型钢架28、轴承安装架31、缓冲块33、缓冲块安装架34。X向伺服电机21安装在X向伺服安装法兰22上，X向联轴器23与X向伺服电机21连接在一起，将X向伺服电机21的运动传递给X向丝杠29， X向丝杠29将X向伺服电机21的旋转运动转为直线运动，而T型钢架与X向丝杠29连接在一起，从而实现在X方向的直线运动。轴承24安装在轴承安装架31上，而轴承安装架31安装在X向驱动单元安装架35上，这样使X向丝杠29固定在X向驱动单元安装架35上。在滑块与导轨的连接方面，T型钢架28与X向滑块27固定在一起；X向导轨26安装在补高台25上，补高台25与X向驱动单元安装架35固定在一起，从而使X向导轨26固定。通过X向导轨26和X向滑块27的配合保证了T型钢架28的直线运动的稳定进行。在X向导轨26两端分别设置了缓冲块33，是以防驱动程序出错时，使T型钢架28仍然保持在X向导轨26上。T型钢架28通过螺栓与Z向驱动单元安装架14连接，从而使Z向驱动单元2在X方向同样具有自由度，这样就使定位销13可以满足X和Z向两个方向都具有自由度。由于定位销13可以实现X和Z向两个方向的运动，可以满足生产不同高度和长度的车型，从而实现多车型的共线生产。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：其包括系统安装板、平行布置在系统安装板上的两个夹具架单元以及横架在两个夹具架单元上方的连接机构定位单元，所述夹具架单元中的夹具架的上端面设置两个定位孔，所述连接机构定位单元安装在Z向驱动单元的输出端上，连接机构定位单元包括H型钢架，所述H型钢架的两端均设置能插入定位孔中且数量与匹配的定位销。

2.根据权利要求1所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：所述夹具架的上端面布置两个导向轮组，每个导向轮组中包括导向轮安装座以及安装导向轮安装座四个侧面的轴承随动器，四个所述轴承随动器的圆周外表面形成所述的定位孔，每个轴承随动器的圆周外表面均能压触到插入所述定位孔的定位销的表面；所述连接机构定位单元还包括将固定在H型钢架的横梁上的L型钢架，所述L型钢架与H型钢架的横梁之间安装有浮动机构。

3.根据权利要求2所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：所述浮动机构包括与L型钢架固定的动力源连接板以及与H型钢架的横梁固定的执行端连接板，所述动力源连接板和执行端连接板的相对应四个角之间均安装有定位轴，动力源连接板上端面的四个角均布置一根Z向定位螺栓，所述Z向定位螺栓的一端穿过动力源连接板后置于动力源连接板和执行端连接板之间，相邻的两根Z向定位螺栓之间设置有一块Z向定位C型块，所述Z向定位C型块的一端固定在动力源连接板的上端面，Z向定位C型块的另一端悬空，所述执行端连接板位于四块Z向定位C型块围绕的空间内。

4.根据权利要求3所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：所述Z向定位C型块包括第一水平块、第二水平块以及设置在第一水平块和第二水平块之间的竖直块，所述第一水平块通过螺栓固定在动力源连接板上，所述竖直块的内侧面与执行端连接板的侧面之间存在Y向间隙或X向间隙，所述第二水平块的上端面与执行端连接板的下端面之间存在Z向间隙。

5.根据权利要求4所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：所述执行端连接板上设置了两个大衬套和两个小衬套，两个所述大衬套呈对角布置，两个所述小衬套呈对角布置，与大衬套匹配的定位轴的一端过盈安装在动力源连接板上，与大衬套匹配的定位轴的一端穿过与大轴套固定，所述大轴套中靠近动力端连接板的一端设置锥形凸台，所述大衬套内设置有与锥形凸台匹配的锥形孔，与小衬套匹配的定位轴的一端过盈安装在动力源连接板上，与小衬套匹配的定位轴的一端穿过与小轴套固定，所述大轴套的最大外径大于锥形孔的最大内径，大轴套与大衬套同轴安装，所述锥形凸台的外表面与锥形孔的内表面之间设置了配合间隙。

6.根据权利要求2~5任一项所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：所述Z向驱动单元包括Z向驱动单元安装架，所述Z向驱动单元安装架的一端安装有Z向伺服电机，所述Z向伺服电机的输出轴通过Z向联轴器与Z向丝杠连接，所述Z向丝杠的另一端与L型钢架连接，所述Z向丝杠两侧的Z向驱动单元安装架上均布置Z向导轨，所述L型钢架安装了与Z向导轨匹配的Z向滑块。

7.根据权利要求6所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：还包括X向驱动单元，所述X向驱动单元包括与Z向驱动单元安装架固定的T型钢架以及X向驱动单元安装架，所述X向驱动单元安装架的一端安装有X向伺服电机，所述X向伺服电机的输出轴通过X向联轴器与X向丝杠连接，所述X向丝杠的另一端与T型钢架连接，所述X向丝杠的两侧的X向驱动单元安装架均布置X向导轨，所述T型钢架安装了与X向导轨匹配的X向滑块。

8.根据权利要求7所述的多车型焊装夹具架连接机构，其特征在于：远离所述X向伺服电机的所述X向导轨的末端设置有缓冲块。