CN107186415B - 基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，包括主框架组件、底部组件、左侧夹具组件、右侧夹具组件和上侧夹具组件，所述底部组件固定设置在所述主框架组件的下侧，所述左侧夹具组件、所述右侧夹具组件和所述上侧夹具组件分别设置在所述主框架组件的左侧、右侧和上侧；本发明基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构的夹具布置在白车身的左右侧和顶侧，共三片，焊装总成夹具的切换由通用机器人进行抓取切换，总成夹具切换迅速、单片夹具薄、切换路径柔性化、机器人抓取稳定可靠、机构简单、运行平稳噪音低、维护简单。

Description

基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构
技术领域
本发明涉及夹具总成，尤其涉及一种基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构。
背景技术
柔性化生产是目前国内外先进汽车制造企业广泛采用的一种灵活、高效的生产模式。它既满足了汽车生产要求的规模效益，又保证了产品多元化的需求。汽车焊装生产线的柔性化是汽车柔性化生产的关键也是难点。
目前，汽车厂的柔性焊接生产线上，焊接夹具的柔性多数是以替换柔性方式来实现的，尤其是车身总成的焊接夹具。车身总成焊接焊接夹具多在白车身两侧布置可切换的夹具，即两片可切换夹具；也有的车身总成焊接夹具布置在车身前后左右四侧，即四片可切换的夹具。两侧布置的车身总成焊接夹具有夹紧机构需要伸入车体很长的距离导致夹具刚度低，且夹具比较厚，即夹具X，Y，Z三个方向的尺寸都很大，移动切换不方便，存储空间大的缺点。四侧布置的车身总成焊接夹具有夹具片数多，即需要切换的夹具数量多的缺点。
车身总成的焊接夹具的切换多是通过设计的专用机构例如回转机构或平移机构来切换总成焊接夹具且需要配备专用的总成夹具库。这些不足都导致了汽车柔性焊接生产线占地面积大，切换总成夹具的机构复杂，噪音大，维护检修工作量大且总成夹具切换路径不可改变对厂房空间要求高。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，包括主框架组件、底部组件、左侧夹具组件、右侧夹具组件和上侧夹具组件，所述底部组件固定设置在所述主框架组件的下侧，所述左侧夹具组件、所述右侧夹具组件和所述上侧夹具组件分别设置在所述主框架组件的左侧、右侧和上侧；
所述主框架组件包括主框架组件骨架、侧面夹紧机构和上侧夹紧机构，所述侧面夹紧机构固定设置在所述主框架组件骨架的上端侧面，所述上侧夹紧机构固定设置在所述主框架组件骨架的上端顶面；
所述底部组件包括底部组件骨架、底部夹紧机构和底部定位支撑组件，所述底部夹紧机构和所述底部定位支撑组件均与所述底部组件骨架固定连接，且六个所述底部夹紧机构分别左右对称设置，六个所述底部定位支撑组件分别对应设置在所述底部夹紧机构的内侧方向；
所述上侧夹具组件包括上侧夹具存储挂载机构、上侧夹具定位机构、上侧夹具骨架结构和上侧快速连接器，所述上侧夹具骨架结构为工字型结构，所述上侧快速连接器固定设置在上侧夹具骨架结构上，所述上侧夹具存储挂载机构固定设置在所述上侧夹具骨架上侧面，四个所述上侧夹具定位机构固定设置的所述上侧夹具骨架结构的四个端部；
所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件包括侧面夹具骨架结构、侧面夹具定位机构A、侧面夹具存储挂载机构、侧面快速连接器和侧面夹具定位机构B，所述侧面快速连接器和所述侧面夹具存储挂载机构均固定设置在所述侧面夹具骨架结构上，两个所述侧面夹具定位机构B与所述上侧夹紧机构连接，三个所述侧面夹具定位机构B与所述底部夹紧机构连接。
具体地，所述上侧夹具定位机构/所述侧面夹具定位机构A/所述侧面夹具定位机构B包括球轴承、球轴承安装座、球轴承配合板A、球轴承配合板B、调整垫片、连接板和销钉，所述球轴承的球头通过所述球轴承配合板A和所述球轴承配合板B固定设置在所述球轴承安装座内，所述调整垫片设置在所述轴承安装座的内端面上，所述调整垫片通过所述销钉与所述球轴承固定连接，所述球轴承通过所述连接板与所述上侧夹具组件/所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件固定连接。
优选地，所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件的侧面快速连接器的安装位置与其重心在侧平面的投影点重合，所述上侧夹具组件的上侧快速连接器的安装位置与其重心在上平面的投影点重合。
优选地，所述侧面快速连接器的接口斜向上设置，其倾斜角度为30°，所述上侧快速连接器的接口垂直向上设置。
具体地，所述上侧夹具组件的上侧夹具骨架结构为空心圆形钢焊接而成，所述左侧夹具组件/右侧夹具组件的侧面夹具骨架结构为空心圆形钢焊接而成，所述主框架组件骨架采用空心方钢焊接而成。
本发明的有益效果在于：
本发明基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构的夹具布置在白车身的左右侧和顶侧，共三片，焊装总成夹具的切换由通用机器人进行抓取切换，总成夹具切换迅速、单片夹具薄、切换路径柔性化、机器人抓取稳定可靠、机构简单、运行平稳噪音低、维护简单。
附图说明
图1是本发明所述基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构的总体结构示意图；
图2是本发明所述主框架组件的结构示意图；
图3是本发明所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件的结构示意图；
图4是本发明所述上侧夹具定位机构/所述侧面夹具定位机构A/所述侧面夹具定位机构B的结构示意图；
图5是本发明所述上侧夹具组件的结构示意图；
图6是本发明所述底部组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明一种基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，包括主框架组件100、底部组件300、左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202，底部组件300固定设置在主框架组件100的下侧，左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202分别设置在主框架组件100的左侧、右侧和上侧；
如图2所示，主框架组件100包括主框架组件骨架110、侧面夹紧机构120和上侧夹紧机构130，侧面夹紧机构120固定设置在主框架组件骨架110的上端侧面，上侧夹紧机构固定设置在主框架组件骨架110的上端顶面；主框架组件骨架110采用空心方钢焊接而成。
夹具组件切换的运动轨迹可以通过对机器人编程而实现柔性化，来满足不同场地空间不同切换轨迹不同的需求。夹具组件都定位并锁紧在主框架组件100上保证了定位的准确和固定的牢靠稳定。
如图6所示，底部组件300包括底部组件骨架310、底部夹紧机构320和底部定位支撑组件330，底部夹紧机构320和底部定位支撑组件330均与底部组件骨架310固定连接，且六个底部夹紧机构320分别左右对称设置，六个底部定位支撑组件330分别对应设置在底部夹紧机构320的内侧方向；
底部组件300上设置有左右侧夹具组件夹紧机构、白车身定位销和检测用接近开关，分别用来给左右侧夹具组件固定夹紧和白车身的定位及检测。底部骨架结构直径固定在厂房地基上稳定可靠，底部定位支撑组件330用来给白车身定位支撑用。
如图5所示，上侧夹具组件202包括上侧夹具存储挂载机构232、上侧夹具定位机构222、上侧夹具骨架结构212和上侧快速连接器242，上侧夹具骨架结构212为工字型结构，上侧快速连接器242固定设置在上侧夹具骨架结构212上，上侧夹具存储挂载机构固定设置在上侧夹具骨架上侧面，四个上侧夹具定位机构222固定设置的上侧夹具骨架结构212的四个端部，上侧夹具组件202的上侧快速连接器242的安装位置与其重心在上平面的投影点重合，上侧夹具组件202的上侧夹具骨架结构212为空心圆形钢焊接而成。
上侧夹具组件202上设置有四个上侧夹具存储挂载机构232，方便的通过上侧夹具存储挂载机构232存储或者转移传送。
如图3所示，左侧夹具组件200/右侧夹具组件201包括侧面夹具骨架结构210、侧面夹具定位机构A 220、侧面夹具存储挂载机构230、侧面快速连接器240和侧面夹具定位机构B 250，侧面快速连接器240和侧面夹具存储挂载机构230均固定设置在侧面夹具骨架结构210上，两个侧面夹具定位机构B 250与上侧夹紧机构130连接，三个侧面夹具定位机构B250与底部夹紧机构320连接，左侧夹具组件200/右侧夹具组件201的侧面快速连接器240的安装位置与其重心在侧平面的投影点重合，侧面快速连接器240的接口斜向上设置，其倾斜角度为30°，上侧快速连接器242的接口垂直向上设置，左侧夹具组件200/右侧夹具组件201的侧面夹具骨架结构210为空心圆形钢焊接而成。
设置一定的倾角，使得机器人可以对各个夹具组件进行方便的抓取。左侧夹具组件200/右侧夹具组件201都分别设置有四个侧面夹具存储挂载机构230，方便通过侧面夹具存储挂载机构230存储或者转移传送。
如图4所示，上侧夹具定位机构222/侧面夹具定位机构A 220/侧面夹具定位机构B250包括球轴承256、球轴承安装座253、球轴承配合板A 254、球轴承配合板B 255、调整垫片252、连接板257和销钉251，球轴承256的球头通过球轴承配合板A 254和球轴承配合板B255固定设置在球轴承安装座253内，调整垫片252设置在轴承安装座的内端面上，调整垫片252通过销钉251与球轴承256固定连接，球轴承256通过连接板257与上侧夹具组件202/左侧夹具组件200/右侧夹具组件201固定连接。
球轴承256可以在球轴承配合板A 254和球轴承配合板B 255内小角度转动。当夹具组件移动到主框架组件100定位夹紧的过程中，由于加工或运动机构误差导致配合面存在小角度夹角时，侧面夹具定位机构B 250的配合面可以围绕球轴承256旋转，从而使配合面紧密接触，避免了因为配合面存在小角度导致的定位不准或者机构应力集中。
本发明基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构的工作步骤如下：
步骤一：白车车身到达焊接工位，传感器检测到车身到位，定位销和底部支撑组件给白车身进行定位和支撑。带有快速接头的机器人A 、机器人B 、机器人C分别从夹具组件库或者夹具传输系统中抓取左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202到主框架上的相应位置，定位夹紧后机器人松开夹具。
步骤二：夹具组件对白车身进行夹紧固定，焊接机器人对白车身进行焊接。
步骤三：焊接完成后，带有快速接头的机器人A 、机器人B 、机器人C分别通过快速连接器抓住左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202，主框架组件100和底部组件300的夹紧机构松开，机器人A 、机器人B 、机器人C将左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202移出工作位置。
步骤三焊接好的白车身移动到下一工位，下一个白车身移动到焊接工位，然后重复步骤一和步骤二。
更换车型时，带有快速接头的机器人A 、机器人B 、机器人C分别通过快速接头抓住左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202。主框架组件100和底部组件300的夹紧机构松开，机器人A 、机器人B 、机器人C将左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202移动到夹具组件库或者夹具组件传输系统。机器人A 、机器人B 、机器人C分别从夹具组件库或者夹具传输系统中抓取对应车型的左侧夹具组件200、右侧夹具组件201和上侧夹具组件202到主框架上的相应位置，定位夹紧后机器人松开夹具。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，其特征在于：包括主框架组件、底部组件、左侧夹具组件、右侧夹具组件和上侧夹具组件，所述底部组件固定设置在所述主框架组件的下侧，所述左侧夹具组件、所述右侧夹具组件和所述上侧夹具组件分别设置在所述主框架组件的左侧、右侧和上侧；
所述主框架组件包括主框架组件骨架、侧面夹紧机构和上侧夹紧机构，所述侧面夹紧机构固定设置在所述主框架组件骨架的上端侧面，所述上侧夹紧机构固定设置在所述主框架组件骨架的上端顶面；
所述底部组件包括底部组件骨架、底部夹紧机构和底部定位支撑组件，所述底部夹紧机构和所述底部定位支撑组件均与所述底部组件骨架固定连接，且六个所述底部夹紧机构分别左右对称设置，六个所述底部定位支撑组件分别对应设置在所述底部夹紧机构的内侧方向；
所述上侧夹具组件包括上侧夹具存储挂载机构、上侧夹具定位机构、上侧夹具骨架结构和上侧快速连接器，所述上侧夹具骨架结构为工字型结构，所述上侧快速连接器固定设置在上侧夹具骨架结构上，所述上侧夹具存储挂载机构固定设置在所述上侧夹具骨架上侧面，四个所述上侧夹具定位机构固定设置的所述上侧夹具骨架结构的四个端部；
所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件包括侧面夹具骨架结构、侧面夹具定位机构A、侧面夹具存储挂载机构、侧面快速连接器和侧面夹具定位机构B，所述侧面快速连接器和所述侧面夹具存储挂载机构均固定设置在所述侧面夹具骨架结构上，两个所述侧面夹具定位机构B与所述上侧夹紧机构连接，三个所述侧面夹具定位机构B与所述底部夹紧机构连接。
2.根据权利要求1所述基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，其特征在于：所述上侧夹具定位机构/所述侧面夹具定位机构A/所述侧面夹具定位机构B包括球轴承、球轴承安装座、球轴承配合板A、球轴承配合板B、调整垫片、连接板和销钉，所述球轴承的球头通过所述球轴承配合板A和所述球轴承配合板B固定设置在所述球轴承安装座内，所述调整垫片设置在所述轴承安装座的内端面上，所述调整垫片通过所述销钉与所述球轴承固定连接，所述球轴承通过所述连接板与所述上侧夹具组件/所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件固定连接。
3.根据权利要求2所述基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，其特征在于：所述左侧夹具组件/所述右侧夹具组件的侧面快速连接器的安装位置与其重心在侧平面的投影点重合，所述上侧夹具组件的上侧快速连接器的安装位置与其重心在上平面的投影点重合。
4.根据权利要求3所述基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，其特征在于：所述侧面快速连接器的接口斜向上设置，其倾斜角度为30°，所述上侧快速连接器的接口垂直向上设置。
5.根据权利要求2所述基于机器人抓取的车身焊装总成夹具结构，其特征在于：所述上侧夹具组件的上侧夹具骨架结构为空心圆形钢焊接而成，所述左侧夹具组件/右侧夹具组件的侧面夹具骨架结构为空心圆形钢焊接而成，所述主框架组件骨架采用空心方钢焊接而成。
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