CN106425236A - 一种多车型夹具切换系统及其切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多车型夹具切换系统及其切换方法，所述切换系统包括第一滑轨机构、第二滑轨机构及能在第一滑轨机构及第二滑轨机构上滑动的台车；所述台车上具有相应车型的车型夹具；所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上均设有驱动台车滑动的牵引机构；还包括转动机构，所述转动机构包括设于所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上的转台及驱动转台转动的驱动机构；所述转台上设有定位从第一滑轨机构滑动到转台上的台车的第一定位机构及定位从第二滑轨机构滑动到转台上的台车的第二定位机构；本发明操作互换性好，能够节省焊接节拍，提高生产效率，且焊接机器人的利用率高。

Description

一种多车型夹具切换系统及其切换方法

技术领域

本发明属于车身焊接夹具领域，涉及多车型混合生产时夹具切换技术，具体涉及一种多车型夹具切换系统及其切换方法。

背景技术

目前生产线上多车型共线生产，都是采用人工方式进行车型夹具的切换，具体过程为：当一种车型生产完成，需要切换到另一种车型时，将台车上的前一种车型夹具拆下来，组装上另一种车型夹具，实现另一种车型生产。这种车型夹具切换方式，不仅操作性差，占用面积大，切换效率低，焊接机器人等设备的有效利用率低，且存在严重的安全隐患，无法满足汽车更新换代的速度，迎合市场多元化产品的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供操作互换性好，能够节省焊接节拍，提高生产效率，且焊接机器人的利用率高的多车型夹具切换系统及其切换方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该种多车型夹具切换系统，包括第一滑轨机构、第二滑轨机构及能在第一滑轨机构及第二滑轨机构上滑动的台车；所述台车上具有相应车型的车型夹具；所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上均设有驱动台车滑动的牵引机构；还包括转动机构，所述转动机构包括设于所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上的转台及驱动转台转动的驱动机构；所述转台上设有定位从第一滑轨机构滑动到转台上的台车的第一定位机构及定位从第二滑轨机构滑动到转台上的台车的第二定位机构。

所述牵引机构包括牵引座，所述牵引座上设有牵引电机，所述牵引电机的输出轴连接有齿轮，所述第一滑轨机构和第二滑轨机构上均设有和所述齿轮啮合的齿条；所述牵引座上设有牵引驱动气缸，所述牵引驱动气缸连接有和所述台车上所设第一定位孔配合的牵引销。

所述第一滑轨机构及第二滑轨机构均包括固定底座及设于所述固定底座上的滑轨，所述齿条设在所述固定底座上。

所述第一定位机构及第二定位机构均包括和所述台车上所设第二定位孔配合的定位销及和所述定位销连接驱动所述定位销的定位销驱动气缸。

所述驱动机构包括伺服电机及和所述伺服电机连接的驱动轴，所述转台和所述驱动轴连接。

所述第一滑轨机构及第二滑轨机构位于上件区域的一端上均设有端部信号开关，所述第一滑轨机构及第二滑轨机构位于所述转台的一端设有位移传感器；所示转台上设有转动到位信号开关；还包括和牵引电机、牵引驱动气缸、定位销驱动气缸、伺服电机、端部信号开关、位移传感器及转动到位信号开关连接的PLC控制器。

所述台车底端设有和所述滑轨配合的行走滚轮系统，所述行走滚轮系统包括和所述台车连接的底板，所述底板上设有支撑座，所述支撑座上设有和所述滑轨适配的滑轮；所述支撑座上连接有固定座，所述固定座上设有一对和所述滑轨适配的导向轮。

所述底板上位于所述滑轮及导向轮的一侧分别设有和所述滑轨滑动接触的毛刷。

所述支撑座上设有和滑轮配合的芯轴，所述芯轴外侧设有注油嘴，所述芯轴内设有连通所述注油嘴及所述滑轮润滑油路的油道。

该种多车型夹具切换方法，利用上所述的多车型夹具切换系统来实现，具体过程为：

在上件区域将具有一种车型夹具的一号台车放到第一滑轨机构上，牵引机构驱动一号台车在第一滑轨机构上滑动，直到一号台车滑动到转台上，第一定位机构实现一号台车的定位，一号台车进入焊接区域；在一号台车上放上和车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

在上件区域将具有另一种车型夹具的二号台车放到第二滑轨机构上，牵引机构驱动二号台车在第二滑轨机构上滑动，直到二号台车滑动到转台上，第二定位机构实现二号台车的定位；

当一号台车上的车型工件焊接完成，需要切换另一种车型工件进入焊接区域进行焊接时，驱动机构驱动转台转动180度，二号台车转入到焊接区域；在二号台车上放上和另一种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构驱动一号台车在第二滑轨机构上滑动，直至一号台车滑动到第二滑轨机构的上件区域，使用取件机器人取下一号台车，完成不同焊接车型夹具的切换；

如需再切换第三种车型夹具，在第二滑轨机构的上件区域放上三号台车，牵引机构驱动三号台车在第二滑轨机构上滑动，直至三号台车滑动到转台上，转台上第一定位机构实现三号台车的定位；

当二号台车上的车型工件焊接完成，驱动机构驱动转台转动180度，三号台车转入到焊接区域；在三号台车上放上和第三种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构驱动二号台车在第二滑轨机构上滑动，直至二号台车滑动到第二滑轨机构的上件区域，使用取件机器人取下二号台车；依次类推，完成不同焊接车型夹具的切换。

本发明的优点在于：本发明不需要在台车上拆卸和组装车型夹具，通过整体切换焊接夹具，实现不同车型的焊接；不仅互换性好，能够节省焊接节拍，且焊接机器人的利用率高。本发明可以减少设备占用面积、提升生产节拍、节约成本，柔性高，可利用率高，维护便利，适用目前高节拍、更新换代快、高产量的车型生产。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明多车型夹具切换系统的示意图。

图2为本发明多车型夹具切换系统的牵引机构的结构示意图。

图3为本发明多车型夹具切换系统的第一滑轨机构或第二滑轨机构的结构示意图。

图4为本发明多车型夹具切换系统的转动机构的结构示意图。

图5及图6为本发明多车型夹具切换系统的行走滚轮系统的结构示意图。

图7为本发明多车型夹具切换系统的行走滚轮系统在台车上的布置结构示意图。

图8为本发明多车型夹具切换系统的行走滚轮系统的芯轴的内部油路示意图。

图9为本发明多车型夹具切换系统的行走滚轮系统的在台车上的装配示意图。

上述图中的标记均为：

1、第一滑轨机构，2、第二滑轨机构，3、台车，4、牵引机构，5、转台，6、驱动机构，7、第一定位机构，8、第二定位机构，9、牵引座，10、牵引电机，11、牵引销，12、固定底座，13、滑轨，14、齿条，15、定位销，16、定位销驱动气缸，17、端部信号开关，18、底板，19、支撑座，20、滑轮，21、固定座，22、导向轮，23、毛刷，24、芯轴，25、注油嘴，26、油道，27、油管，28、分流器，29、注油杯。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，该种多车型夹具切换系统，包括第一滑轨机构1、第二滑轨机构2及能在第一滑轨机构1及第二滑轨机构2上滑动的台车3；台车3上具有相应车型的车型夹具；第一滑轨机构1及第二滑轨机构2上均设有驱动台车3滑动的牵引机构4；还包括转动机构，转动机构包括设于第一滑轨机构1及第二滑轨机构2上的转台5及驱动转台5转动的驱动机构6；转台5上设有定位从第一滑轨机构1滑动到转台5上的台车3的第一定位机构7及定位从第二滑轨机构2滑动到转台5上的台车3的第二定位机构8。

在上件区域将具有一种车型夹具的一号台车放到第一滑轨机构1上，牵引机构4驱动一号台车在第一滑轨机构1上滑动，直到一号台车滑动到转台5上，第一定位机构7实现一号台车的定位，一号台车进入焊接区域；在一号台车上放上和车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接。在上件区域将具有另一种车型夹具的二号台车放到第二滑轨机构2上，牵引机构4驱动二号台车在第二滑轨机构2上滑动，直到二号台车滑动到转台5上，第二定位机构8实现二号台车的定位。当一号台车上的车型工件焊接完成，需要切换另一种车型工件进入焊接区域进行焊接时，驱动机构6驱动转台5转动180度，二号台车转入到焊接区域；在二号台车上放上和另一种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接。与此同时，牵引机构4驱动一号台车在第二滑轨机构2上滑动，直至一号台车滑动到第二滑轨机构2的上件区域，使用取件机器人取下一号台车，完成不同焊接车型夹具的切换。这种车型夹具的机械式切换方式，不需要在台车3上拆卸和组装车型夹具，通过切换焊接夹具，实现不同车型的焊接；不仅互换性好，能够节省焊接节拍，且焊接机器人的利用率高。

如图2所示，牵引机构4包括牵引座9，牵引座9上设有牵引电机10，牵引电机10的输出轴连接有齿轮，第一滑轨机构1和第二滑轨机构2上均设有和齿轮啮合的齿条14；牵引座9上设有牵引驱动气缸，牵引驱动气缸连接有和台车3上所设第一定位孔配合的牵引销11。在上件区域将具有某种车型夹具的台车3放到第一滑轨机构1上，牵引驱动气缸的活塞杆伸出，牵引销11伸入台车3的第一定位孔内，实现台车3的可靠定位；然后牵引电机10工作，带动齿轮转动，进而使整个牵引机构4带动台车3在第一滑轨机构1上滑动；台车3滑动到转台5上时，牵引电机10停止工作，第一定位机构7实现台车3的定位，牵引驱动气缸的活塞杆缩回，牵引销11从台车3的第一定位孔内退出，台车3上的车型夹具进入焊接区域，实现车型的焊接。

同样，在上件区域将具有另一种车型夹具的台车3放到第二滑轨机构2上，牵引驱动气缸的活塞杆伸出，牵引销11伸入台车3的第一定位孔内，实现台车3的可靠定位；然后牵引电机10工作，带动齿轮转动，进而使整个牵引机构4带动台车3在第二滑轨机构2上滑动；台车3滑动到转台5上时，牵引电机10停止工作，第二定位机构8实现台车3的定位，牵引驱动气缸的活塞杆缩回，牵引销11从台车3的第一定位孔内退出，台车3上的车型夹具进入等待区域。

如图3所示，第一滑轨机构1及第二滑轨机构2均包括固定底座12及设于固定底座12上的滑轨13，齿条14设在固定底座12上。齿条14和齿轮啮合，牵引机构4驱动台车3在滑轨13上滑动。

如图4所示，第一定位机构7及第二定位机构8均包括和台车3上所设第二定位孔配合的定位销15及和定位销15连接驱动定位销15的定位销驱动气缸16。台车3滑动到转台5上时，定位销驱动气缸16的活塞杆伸出，带动定位销15伸入台车3上的第二定位孔内，实现台车3在转台5上的可靠定位。第一定位机构7及第二定位机构8的定位销15均为两个以上，能够实现台车3的可靠定位。

驱动机构6包括伺服电机及和伺服电机连接的驱动轴，转台5和驱动轴连接。机器人焊接完成，需要更换另一套车型夹具时，伺服电机工作，带动转轴转动，驱动转台5转动，实现不同车型夹具的台车3的位置切换，将处于等待区域的台车3切换到焊接区域，实现车型夹具的切换。

第一滑轨机构1及第二滑轨机构2位于上件区域的一端上均设有端部信号开关17，第一滑轨机构1及第二滑轨机构2位于转台5的一端设有位移传感器；转台5上设有转动到位信号开关；还包括和牵引电机10、牵引驱动气缸、定位销驱动气缸16、伺服电机、端部信号开关17、位移传感器及转动到位信号开关连接的PLC控制器；通过PLC控制器的控制，实现台车3及台车3上车型夹具的自动切换，能进一步提高生产效率。

在上件区域将具有某种车型夹具的台车3放到第一滑轨机构1上，触发端部信号开关17，PLC控制器发出指令，牵引驱动气缸的活塞杆伸出，牵引销11伸入台车3的第一定位孔内，实现台车3的可靠定位；然后PLC控制器发出指令，牵引电机10工作，带动齿轮转动，进而使整个牵引机构4带动台车3在第一滑轨机构1上滑动；台车3滑动到转台5上时，位移传感器将到位信号反馈给PLC控制器，PLC控制器发出指令，牵引电机10停止工作；同时定位销驱动气缸16工作，定位销15伸出，第一定位机构7实现台车3的定位，牵引驱动气缸的活塞杆缩回，牵引销11从台车3的第一定位孔内退出，台车3上的车型夹具进入焊接区域，实现车型的焊接。

当台车3上的车型工件焊接完成，需要切换另一种车型工件进入焊接区域进行焊接时；焊接机器人发送信号给PLC控制器，PLC控制器发出工作指令，伺服电机工作，驱动转台5转动180度，在等待区域的台车3转入到焊接区域；在转入焊接区域的台车3上放上和另一种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接。与此同时，转台5上的转动到位信号开关反馈信号给PLC控制器，PLC控制器发出工作指令，第一定位机构7的定位销驱动气缸16工作，定位销15缩回；同时第二滑轨机构2上的牵引驱动气缸的活塞杆伸出，牵引销11伸入台车3的第一定位孔内；然后牵引电机10工作，带动齿轮转动，进而使整个牵引机构4带动台车3在第二滑轨机构2上滑动，直至台车3滑动到第二滑轨机构2的上件区域，触发端部信号开关17，牵引机构4停止工作，牵引销11缩回，取件机器人取下台车3。

如图5-图9所示，台车3底端设有和滑轨13配合的行走滚轮系统，行走滚轮系统包括和台车3连接的底板18，底板18上设有支撑座19，支撑座19上设有和滑轨13适配的滑轮20；支撑座19上连接有固定座21，固定座21上设有一对和滑轨13适配的导向轮22。滑轮20在滑轨13上滚动，使得台车3在滑轨13上滑动，导向轮22为一对，在台车3滑动时，导向轮22和滑轨13的两侧部滑动接触，导向轮22起到移动导向作用，使得台车3在滑轨13上的行走可靠平稳。

底板18上位于滑轮20及导向轮22的一侧分别设有和滑轨13滑动接触的毛刷23。毛刷23包括固定板及连接在固定板上的刷毛，固定板连接在底板18上。毛刷23在台车3移动过程中，能够清扫滑轨13上的灰尘等杂物，进而使得台车3的移动平稳可靠，同时能够减小滑轮20的磨损。

毛刷23和滑轨13呈夹角布置，且毛刷23两侧伸出滑轨13；毛刷23倾斜于滑轨13布置，这样毛刷23在清扫灰尘的过程中，灰尘能够从毛刷23伸出滑轨13的两侧掉落。位于滑轮20一侧的毛刷23及位于导向轮22一侧的毛刷23呈“八”字形布置。毛刷23为一对，毛刷23的这种布置结构，能够起到最好的清理灰尘的效果。

支撑座19上设有和滑轮20配合的芯轴24，芯轴24外侧设有注油嘴25，芯轴24内设有连通注油嘴25及滑轮20润滑油路的油道26。由于滑轮20负载较重，滑轮20在滑轨13上滑动时，现有技术中，滑轮20和滑轨13之间均是干摩擦，滑轮20的使用寿命很低，滑轮20的更换不仅麻烦，且维护时间长，在生产现场滑轮20的维护也会存在极大的安全隐患。芯轴24及注油嘴25的设置，使得滑轮20能够得到较好的润滑，滑轮20在滑轨13上滑动时，润滑油能够降低滑轮20摩擦发热，能够极大提高滑轮20的使用寿命，不仅减少维护时间，且能够提高生产效率和生产安全性。

优选支撑座19为U形结构，支撑座19两端分别设有和芯轴24适配的安装孔，芯轴24通过轴承和安装孔连接。在滚轮两侧设有套装在芯轴24上的密封圈，防止润滑油进入安装孔。

优选固定座21为“工”形结构，固定座21一端和支撑座19连接，导向轮22固定在固定座21的另一端上。固定座21的结构，方便安装和结构布置。

台车3底端设有注油杯29及和注油杯29连接的分流器28，注油嘴25和分流器28通过设在台车3上的油管27连接。注油嘴25、分流器28、油管27及注油嘴25构成行走滚轮系统的润滑系统，实现行走滚轮系统的自润滑，提高滑轮20使用寿命，降低台车3维护成本及减少维修时间。

台车3底端的行走滚轮系统为两对，台车3底端沿前进方向前后端各设置一对，行走滚轮系统实现台车3的平稳滑动。

多车型夹具切换方法，利用上述的多车型夹具切换系统来实现，具体过程为：

在上件区域将具有一种车型夹具的一号台车放到第一滑轨机构1上，牵引机构4驱动一号台车在第一滑轨机构1上滑动，直到一号台车滑动到转台5上，第一定位机构7实现一号台车的定位，一号台车进入焊接区域；在一号台车上放上和车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

在上件区域将具有另一种车型夹具的二号台车放到第二滑轨机构2上，牵引机构4驱动二号台车在第二滑轨机构2上滑动，直到二号台车滑动到转台5上，第二定位机构8实现二号台车的定位；

当一号台车上的车型工件焊接完成，需要切换另一种车型工件进入焊接区域进行焊接时，驱动机构6驱动转台5转动180度，二号台车转入到焊接区域；在二号台车上放上和另一种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构4驱动一号台车在第二滑轨机构2上滑动，直至一号台车滑动到第二滑轨机构2的上件区域，使用取件机器人取下一号台车，完成不同焊接车型夹具的切换；

如需再切换第三种车型夹具，在第二滑轨机构2的上件区域放上三号台车，牵引机构4驱动三号台车在第二滑轨机构2上滑动，直至三号台车滑动到转台5上，转台5上第一定位机构7实现三号台车的定位；

当二号台车上的车型工件焊接完成，驱动机构6驱动转台5转动180度，三号台车转入到焊接区域；在三号台车上放上和第三种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构4驱动二号台车在第二滑轨机构2上滑动，直至二号台车滑动到第二滑轨机构2的上件区域，使用取件机器人取下二号台车；依次类推，完成不同焊接车型夹具的切换。

多车型夹具切换方法，不需要在台车3上拆卸和组装车型夹具，通过整体切换焊接夹具，实现不同车型的焊接；不仅互换性好，能够节省焊接节拍，且焊接机器人的利用率高。

本发明能很有效的解决多车型共线问题，尤其是四车型以上的多车型混合生产更能显示本发明优势。这种多车型柔性切换占地面积小，适用于白车身二级总成焊接工位。本发明解决了多车型夹具切换的问题，减少了占地面积。本发明的优点有：1、占据空间小；2、定位单元切换速度快。3、保证定位单元的精度。4、维护方便。5、高节拍。6、柔性高，可满足多车型(四个及以上车型)生产需求。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多车型夹具切换系统，其特征在于：包括第一滑轨机构、第二滑轨机构及能在第一滑轨机构及第二滑轨机构上滑动的台车；所述台车上具有相应车型的车型夹具；所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上均设有驱动台车滑动的牵引机构；还包括转动机构，所述转动机构包括设于所述第一滑轨机构及第二滑轨机构上的转台及驱动转台转动的驱动机构；所述转台上设有定位从第一滑轨机构滑动到转台上的台车的第一定位机构及定位从第二滑轨机构滑动到转台上的台车的第二定位机构。

2.如权利要求1所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述牵引机构包括牵引座，所述牵引座上设有牵引电机，所述牵引电机的输出轴连接有齿轮，所述第一滑轨机构和第二滑轨机构上均设有和所述齿轮啮合的齿条；所述牵引座上设有牵引驱动气缸，所述牵引驱动气缸连接有和所述台车上所设第一定位孔配合的牵引销。

3.如权利要求2所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述第一滑轨机构及第二滑轨机构均包括固定底座及设于所述固定底座上的滑轨，所述齿条设在所述固定底座上。

4.如权利要求1-3任一项所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述第一定位机构及第二定位机构均包括和所述台车上所设第二定位孔配合的定位销及和所述定位销连接驱动所述定位销的定位销驱动气缸。

5.如权利要求1-3任一项所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述驱动机构包括伺服电机及和所述伺服电机连接的驱动轴，所述转台和所述驱动轴连接。

6.如权利要求1-3任一项所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述第一滑轨机构及第二滑轨机构位于上件区域的一端上均设有端部信号开关，所述第一滑轨机构及第二滑轨机构位于所述转台的一端设有位移传感器；所示转台上设有转动到位信号开关；还包括和牵引电机、牵引驱动气缸、定位销驱动气缸、伺服电机、端部信号开关、位移传感器及转动到位信号开关连接的PLC控制器。

7.如权利要求3所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述台车底端设有和所述滑轨配合的行走滚轮系统，所述行走滚轮系统包括和所述台车连接的底板，所述底板上设有支撑座，所述支撑座上设有和所述滑轨适配的滑轮；所述支撑座上连接有固定座，所述固定座上设有一对和所述滑轨适配的导向轮。

8.如权利要求7所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述底板上位于所述滑轮及导向轮的一侧分别设有和所述滑轨滑动接触的毛刷。

9.如权利要求8所述的多车型夹具切换系统，其特征在于：所述支撑座上设有和滑轮配合的芯轴，所述芯轴外侧设有注油嘴，所述芯轴内设有连通所述注油嘴及所述滑轮润滑油路的油道。

10.一种多车型夹具切换方法，利用权利要求1-9任一项所述的多车型夹具切换系统来实现，其特征在于：具体过程为：

在上件区域将具有一种车型夹具的一号台车放到第一滑轨机构上，牵引机构驱动一号台车在第一滑轨机构上滑动，直到一号台车滑动到转台上，第一定位机构实现一号台车的定位，一号台车进入焊接区域；在一号台车上放上和车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

在上件区域将具有另一种车型夹具的二号台车放到第二滑轨机构上，牵引机构驱动二号台车在第二滑轨机构上滑动，直到二号台车滑动到转台上，第二定位机构实现二号台车的定位；

当一号台车上的车型工件焊接完成，需要切换另一种车型工件进入焊接区域进行焊接时，驱动机构驱动转台转动180度，二号台车转入到焊接区域；在二号台车上放上和另一种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构驱动一号台车在第二滑轨机构上滑动，直至一号台车滑动到第二滑轨机构的上件区域，使用取件机器人取下一号台车，完成不同焊接车型夹具的切换；

如需再切换第三种车型夹具，在第二滑轨机构的上件区域放上三号台车，牵引机构驱动三号台车在第二滑轨机构上滑动，直至三号台车滑动到转台上，转台上第一定位机构实现三号台车的定位；

当二号台车上的车型工件焊接完成，驱动机构驱动转台转动180度，三号台车转入到焊接区域；在三号台车上放上和第三种车型夹具适配的车型工件，焊接机器人对工件进行焊接；

与此同时，牵引机构驱动二号台车在第二滑轨机构上滑动，直至二号台车滑动到第二滑轨机构的上件区域，使用取件机器人取下二号台车；依次类推，完成不同焊接车型夹具的切换。