CN104889628B - 一种随行定位工装快速切换的自动化机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随行定位工装快速切换的自动化机构，包括可更换的立管或立柱及机器人上的抓持夹具，其特征在于，还包括固定于所述立管或立柱侧边的定位导向机构，该定位导向机构与机器人上的抓持夹具相配合，使得机器人抓手能够准确地抓住所述立管或立柱。将本发明提供的机构与机器人臂配合，可以满足一次对准要求，减少额外的定位矫正工序，切换速度快，占用节拍少。由于其自动导入并且精确定位的特点，弥补了机器人臂定位精度不高的缺点。

Description

一种随行定位工装快速切换的自动化机构

技术领域

本发明涉及一种用于汽车白车身焊装生产线输送过程的随行定位工装自动化快速切换系统。

背景技术

在制造和输送领域，越来越强调重复定位精度及车型间柔性切换的重要性，特别是汽车焊装生产制造领域。鉴于汽车产量及最终用户个性化需求的大幅度提高，焊装生产线对于输送系统的重复定位精度和产品多样性对于白车身最终质量的要求也相应提高。

如图1所示，在汽车装配中，整个基础车身3是由成型的钢材料和相应部件组成。现代焊装生产线上，在整个生产流水线上要有数百个工位。在车身焊装时，为了能让机器人或者操作工能够准确地零部件定位与上料，保证车身在每个独立的集成工位的定位精度与准确度是非常必要的。

目前有很多种方法传送与定位车身，如图1所示的使用带有机械式定位锁紧单元立管或立柱1的随行定位台车4是一种优选方式。典型的做法是将车身3落在带有6-8个立管或立柱1的托盘小车4上，从而将其从一个工位移动到另外一个工位。为了保证车身3能够精确的落在每一个流水线的工位上，车身3必须要先在托盘小车4上相对位置固定，即托盘小车4和车身3在XYZ的三向固定于相对工位所要求的位置。由于不同车型的车身3和零部件的定位位置不同，带有固定位置立管或立柱1的托盘小车4无法满足同一托盘小车传送不同车身的要求。采用不同托盘小车4不仅导致托盘小车的数量成本增加，并且多车型托盘小车需要占用较大的存储空间，而且在托盘小车4按顺序摆放时发生错误导出的概率较高，无法达到柔性化生产的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：改善当前全混流、全柔性生产的生产线传送小车无法一车多用的情况，满足在同一条生产线上生产不同车身或者不同零部件时使用同一传输小车运输不同车身需求。因具有无需外部气、电等能源消耗的特点，其机械式定位锁紧单元自身的锁紧、打开及车型间重复定位精度与一致性切换是目前存在的缺陷，柔性解决锁紧单元快速切换是其关键。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种随行定位工装快速切换的自动化机构，包括可更换的立管或立柱及机器人上的抓持夹具，其特征在于，还包括固定于所述立管或立柱侧边的定位导向机构，该定位导向机构与机器人上的抓持夹具相配合，使得机器人抓手能够准确地抓住所述立管或立柱；

在定位导向机构的两侧分别分布有至少一个锥形导向销孔，在抓持夹具上设有与锥形导向销孔相配合的锥形导向销；在抓持夹具位于两侧锥形导向销间的部分上设有公头，在定位导向机构位于两侧锥形导向销孔间的部分上设有供公头插入的母头，其中：

公头插入母头部分的端部为锥形端，在公头该部分的外圆周面上开有一圈凹槽；

母头包括分离的上端盖及端盖，上端盖与端盖间通过外部高压气体驱动内部的液动装置、外部的气动装置或机械装置使得导向环上下运动来实现钢珠打开、锁紧，在上端盖与端盖共同形成的腔体内设有导向环，导向环中部开有供公头插入的锥形孔，在锥形孔孔壁与插入的公头之间设有多个呈环形布置的钢珠，钢珠与公头上的凹槽相配合，通过液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖与端盖上的锁紧力使得导向环始终对钢珠提供锁紧趋势的力，并使得钢珠在锁紧状态和松开状态间转换；

当液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖与端盖上的锁紧力减小，钢珠处于松开状态，公头的锥形端对钢珠的推力大于钢珠对公头的锁紧力，公头可自由伸入或抽出母头；

当液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖与端盖上的锁紧力增大，钢珠处于锁紧状态，钢珠落入公头上的凹槽将公头定位锁紧。

将本发明提供的机构与机器人臂配合，可以满足一次对准要求，减少额外的定位矫正工序，切换速度快，占用节拍少。由于其自动导入并且精确定位的特点，弥补了机器人臂定位精度不高的缺点。

附图说明

图1为现有的传送与定位车身的结构示意图；

图2为本发明中的立管或立柱与机械人相配合的示意图；

图3为本发明中的定位导向机构部分示意图；

图4为本发明中的母头与公头安装位置示意图；

图5为本发明中的母头与公头结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种随行定位工装快速切换的自动化机构，结合图2，包括可更换的立柱5。通常情况下，使用机器人抓持立柱5，将立柱5靠近需要在托盘小车4上定位的位置。在待定位处预先固定锁紧母头，由于机器人抓持摆放时无法满足精确定位，依靠母头上的导向槽引导公头精确定位后锁紧。

为了能让托盘小车4上的立柱5在工业机器人臂辅助下进行快速更换，如图2所示，本发明在立柱5的侧边增加定位导向机构6，与机器人上的抓持夹具7配合，使得机器人抓手能够准确地抓住立柱5。结合图3，定位导向机构6两侧分布锥形导向销孔8，与其配合的是抓持夹具7上的两个定位销9。如果定位销9与锥形导向销孔8的配合过紧，由于机器人偏差及加工误差会导致无法准确插入。因此，在两个定位销9中间增加公头11，在两个锥形导向销孔8中间增加母头。

结合图5，在该图中，除公头11外，其余皆为母头。

公头11插入母头部分的端部为锥形端，在公头11该部分的外圆周面上开有一圈凹槽。

母头包括分离的上端盖13及端盖15，上端盖13与端盖15间通过液动装置、气动装置或机械装置来实现锁紧，在上端盖13与端盖15共同形成的腔体内设有导向环14，导向环14中部开有供公头11插入的锥形孔，在锥形孔孔壁与插入的公头11之间设有多个钢珠12，钢珠12与公头11上的凹槽相配合，通过液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖13与端盖15上的锁紧力使得导向环14始终对钢珠12提供锁紧趋势的力，并使得钢珠12在锁紧状态和松开状态间转换，钢珠12的作用为在特定压力对公头起到定位左右，与球轴承原理相同。

钢珠12状态之前的切换依靠其下部导向环14的上下运动来完成。导向环14始终对钢珠12提供锁紧趋势的力，该力可以根据要求采用机械装置或气动装置或液动装置来完成。当公头11伸入母头时，公头11锥形端推力大于母头所提供的锁紧力。钢珠12松开，公头顺利导入。当公头11完全导入后，增大母头锁紧力，将钢珠12卡在公头11中间的凹槽处，让公头11完全准确的嵌入所需位置，、以达到精确定位的作用。当需要拆卸时，减小母头的锁紧力，使得钢珠12处于松弛状态后将公头11拉出，当公头11的拉出力大于钢珠12的锁紧力时，钢珠12被迫松开，公头11顺利导出。

公头11及母头的安装位置如图4所示。用公头11及母头来保证抓手与立柱5的相对位置精度，锥形导向销孔8与所对应的锥形导向销可采用易插入的间隙配合。同时，在抓持夹具7上安装气动夹头10，辅助公头11及母头进行固定与夹紧。

本发明的基本工作步骤为：机器人臂悬挂抓持夹具7接近立柱5，此时夹具上的气动夹头10处于打开状态。夹具通过机器人臂接近待抓取立柱5，通过定位导向机构6进行初定位，之后继续接近，公头11及母头的功能开始实现，待夹具7上的公头11完全插入立柱5上的母头后，锁紧公头11及母头，之后，将气动夹头10夹紧。待抓持夹具上的气动夹头10夹紧后，松开使得立柱5与托盘小车4分离，抬起机器人臂，便完成了快速切换立柱的基本步骤。其中该过程中的夹紧松开均采用电气自动化控制，控制准确，相对时间短。

Claims (1)

1.一种随行定位工装快速切换的自动化机构，包括可更换的立管或立柱（5）及机器人上的抓持夹具（7），其特征在于，还包括固定于所述立管或立柱（5）侧边的定位导向机构（6），该定位导向机构（6）与机器人上的抓持夹具（7）相配合，使得机器人抓手能够准确地抓住所述立管或立柱（5）；

在定位导向机构（6）的两侧分别分布有至少一个锥形导向销孔（8），在抓持夹具（7）上设有与锥形导向销孔（8）相配合的锥形导向销（9）；在抓持夹具（7）位于两侧锥形导向销（9）间的部分上设有公头（11），在定位导向机构（6）位于两侧锥形导向销孔（8）间的部分上设有供公头（11）插入的母头，其中：

公头（11）插入母头部分的端部为锥形端，在公头（11）该部分的外圆周面上开有一圈凹槽；

母头包括分离的上端盖（13）及端盖（15），上端盖（13）与端盖（15）间通过外部高压气体驱动内部的液动装置、外部的气动装置或机械装置使得导向环（14）上下运动来实现钢珠（12）打开、锁紧，在上端盖（13）与端盖（15）共同形成的腔体内设有导向环（14），导向环（14）中部开有供公头（11）插入的锥形孔，在锥形孔孔壁与插入的公头（11）之间设有多个呈环形布置的钢珠（12），钢珠（12）与公头（11）上的凹槽相配合，通过液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖（13）与端盖（15）上的锁紧力使得导向环（14）始终对钢珠（12）提供锁紧趋势的力，并使得钢珠（12）在锁紧状态和松开状态间转换；

当液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖（13）与端盖（15）上的锁紧力减小，钢珠（12）处于松开状态，公头（11）的锥形端对钢珠（12）的推力大于钢珠（12）对公头（11）的锁紧力，公头（11）可自由伸入或抽出母头；

当液动装置、气动装置或机械装置加载在上端盖（13）与端盖（15）上的锁紧力增大，钢珠（12）处于锁紧状态，钢珠（12）落入公头（11）上的凹槽将公头（11）定位锁紧。