CN108857246A - 一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置 - Google Patents

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王磊
惠智刚
黄海
周逸群
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Abstract

本发明公开了一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，包括由多个均匀布置的支撑框架组成的焊装平台和设于所述支撑框架下方的X向车身输送轨道、夹具定位座以及X向夹具输送轨道，所述支撑框架上设有夹具切换机构；所述夹具切换机构包括设于所述支撑框架顶端的两个Y向行驶导轨，两个所述Y向行驶导轨上支撑有能够滑动的剪叉升降机，所述剪叉升降机与所述支撑框架之间设有驱动剪叉升降机沿Y向滑动的Y向行驶机构，所述剪叉升降机的下端设有抓取车身侧围夹具的夹爪机构。本发明的装置采用剪叉升降机设计，易于控制和操作，抓取的车型夹具重量更大，提高了机构的整体稳定性及控制精度，能传递更大重量的负载，控制运行精度。

Description

一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置
技术领域
本发明涉及汽车自动化生产的车身焊装柔性制造领域，更具体地说，它涉及一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置。
背景技术
目前，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，柔性总拼就是为适应这一发展趋势而设计的，它能在一条线生产多个车型，具有换型生产简单快捷、开发时间短、二次投入费用少、生产效率高等优点，被各大汽车公司广泛采用。
柔性总拼车型切换方式分为两种，一种是地面切换方式，柔性总拼侧围夹具通过地面滑移小车输送至总拼切换工位，一种是空中切换方式，通过夹具库进出装置抓取侧围夹具在空中切换至总拼切换工位。空中切换方式由于占地面积小，设备投资成本低，深受各大汽车公司欢迎。
空中切换方式的柔性总拼装置主要有两类：一类是不同车型的侧围夹具框固定在空中支撑框架上，地面滑移车通过接收切换车型的指令，抓取空中吊装的下一车型夹具，并移动至总拼切换工位来进行车型夹具的柔性切换，此机构由于在地面转移抓取需要切换的夹具，空中支撑框架只负责固定待切换的侧围夹具，故此种机构在夹具抓取后至夹具切换工位之间还需要在设计一套机构来转移夹具至切换工位，增加了机构复杂程度，维护成本较高；第二类为转移和抓取升降机构固定在空中支撑框架上，切换车型的夹具固定在地面，当需要切换下一车型时，空中Y向移动车移动至切换车型夹具存储点，通过升降抓取机构抓取夹具，随后空中移动至切换位置，放置好夹具，等待切换，但由于整套机构需在空中运行，无形中增加了机构运行精度的难度以及可能存在的安全隐患，现有的升降机构采用一套动力装置(气缸或液压缸)以及导向柱形式，动力装置提供动力升降或前后运行，导向柱对升降时机构的稳定效果不明显，此种方式在升降以及运行时还是容易晃动，不稳定，且设备占用空间(高度方向)较大，对车间高度的要求较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种稳定可靠，设备占用空间小，适用于空中切换方式的柔性总拼夹具库进出装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，包括由多个均匀布置的支撑框架组成的焊装平台和设于所述支撑框架下方的X向车身输送轨道、夹具定位座以及X向夹具输送轨道，所述支撑框架上设有夹具切换机构；所述夹具切换机构包括设于所述支撑框架顶端的两个Y向行驶导轨，两个所述Y向行驶导轨上支撑有能够滑动的剪叉升降机，所述剪叉升降机与所述支撑框架之间设有驱动剪叉升降机沿Y向滑动的Y向行驶机构，所述剪叉升降机的下端设有抓取车身侧围夹具的夹爪机构。
进一步的，所述剪叉升降机包括剪叉杆机构和在剪叉杆机构的上端铰接设有的能够滑动的架设在两个Y向行驶导轨上的基座，所述剪叉杆机构的底端铰接有连接所述夹爪机构的挂架平台，还包括驱动所述剪叉杆机构张开或收缩的驱动机构，所述Y向行驶机构固定安装在所述基座的底面。
更进一步的，所述剪叉杆机构的端部设有铰接头，所述基座、挂架平台的两端均设有分别与所述剪叉杆机构的一端铰接的铰接座、与所述剪叉杆机构的另一端滑动连接的滑轨，所述剪叉杆机构的端部设有与所述铰接座连接的铰接头和与所述滑轨相适配的滚轮。
更进一步的，所述滑轨为侧向开口布置的槽钢。
作为进一步的改进，所述剪叉杆机构上设有二套平行布置的剪叉杆，二套所述剪叉杆之间设有横梁；所述驱动机构包括与所述挂架平台及横梁铰接的液压缸，所述挂架平台上设有与所述液压缸的缸体铰接的液压缸底座，所述横梁上设有与所述液压缸的推杆铰接的液压缸推力座。
更进一步的，两个所述Y向行驶导轨的下部设有齿条，所述Y向行驶机构包括安装在所述基座下方的电机和在所述电机的输出端及后端设有的与所述齿条配合的齿轮结构，所述电机的输出端与所述齿轮结构之间设有传动机构。
更进一步的，所述传动机构包括在所述电机的输出端依次连接有的减速机、万向联轴器、传动轴，所述传动轴上设有连接所述基座的轴承座；所述万向联轴器包括两个万向接头和连接两个万向接头的可调联轴伸缩杆。
作为更进一步的改进，所述夹爪机构包括垂直设于挂架平台的底面的安装柱和在所述安装柱的两侧设有的气缸和滑槽，所述气缸的推杆上设有与所述滑槽相适配的滑块；所述安装柱的下端设有对位块，所述对位块的两端铰接有相对设置的两个夹头，每个所述夹头的两侧铰接有与所述滑块铰接的连杆。
作为更进一步的改进，所述焊装平台由四个呈阵列布置的支撑框架组成，在沿X方向布置的两个相邻支撑框架之间设有X向连接平台，在沿Y方向布置的两个相邻支撑框架之间设有Y向连接平台；所述X向连接平台、Y向连接平台上设有焊接机器人，所述Y向连接平台的外侧设有安全护栏和安全楼梯。
更进一步的，位于四个支撑框架的下方设有两条平行设置的X向车身输送轨道和两条设于X向车身输送轨道的外侧的X向夹具输送轨道，每个支撑框架下方的夹具定位座设于X向车身输送轨道与X向夹具输送轨道之间的，四个支撑框架围成一车身焊装工位，X向车身输送轨道的两侧设有焊接机器人。
有益效果
与现有技术相比，本发明的用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置的有益效果如下：本发明的装置采用剪叉升降机设计，能够更加平稳可靠的抓取和释放夹具，易于控制和操作，抓取的车型夹具重量更大，解决了升降过程中引起的晃动而造成抓取失败的问题，提高了机构的整体稳定性及控制精度，采用本发明的Y向行驶机构，能传递更大重量的负载，采用齿轮齿条方式能提高传递效率，控制运行精度；剪叉升降机的结构合理，占用空间小，结构紧凑，保证受力均匀，保证升降工作的平稳可靠；实现多工位焊接，焊接设备布置更加合理，有助于提高焊装速度。
附图说明
图1是本发明的用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置的结构立体图；
图2是本发明的用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置的结构主视图；
图3是本发明中焊装平台的结构示意图；
图4是本发明中剪叉升降机的结构示意图；
图5是本发明中Y向行驶机构的结构示意图；
图6是本发明中夹爪机构的结构示意图。
图中：1、焊装平台，101、支撑框架，102、X向连接平台，103、Y向连接平台，104、安全护栏，105、安全楼梯，2、夹具定位座，3、Y向行驶机构，301、基座连接块，302、轴承座连接块，303、齿轮结构，304、轴承座，305、传动轴，306、万向联轴器，307、可调联轴伸缩杆，308、胀套，309、减速机，310、电机，4、Y向行驶导轨，5、齿条，6、剪叉升降机，601、基座，602、剪叉杆机构，603、铰接头，604、铰接座，605、液压缸底座，606、挂架平台，607、滚轮，608、滑轨，609、液压缸推力座，610、横梁，611、液压缸，612、供油装置，613、油箱，7、夹爪机构，701、安装柱，702、气缸，703、滑槽，704、滑块，705、连杆，706、夹头，707、对位块，8、夹具，9、X向夹具输送轨道，901、夹具输送车，10、X向车身输送轨道。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明的具体实施方式是这样的：如图1-6所示，图中的横向方向为X方向、纵向方向为Y方向(如附图1中的左下角处的三维坐标所示)，一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，包括由多个均匀布置的支撑框架101组成的焊装平台1和设于支撑框架101下方的X向车身输送轨道10、夹具定位座2以及X向夹具输送轨道9，X向车身输送轨道10位于中部，用于运输车身，夹具定位座2固定在地面，用于存放需要切换的车身侧围夹具8，X向夹具输送轨道9上设有夹具输送车901，用于运输夹具8；支撑框架101上设有夹具切换机构；夹具切换机构包括设于支撑框架101顶端的两个Y向行驶导轨4，两个Y向行驶导轨4上支撑有能够滑动的剪叉升降机6，剪叉升降机6与支撑框架101之间设有驱动剪叉升降机6沿Y向滑动的Y向行驶机构3，剪叉升降机6的下端设有抓取车身侧围夹具8的夹爪机构7，夹爪机构7打开并夹紧需要切换的侧围夹具8，升高到指定位置，并通过Y向行驶机构3进行Y向运动，将夹具从X向夹具输送轨道9上设有夹具输送车901，用于运输夹具8转移到夹具定位座2上，实现夹具切换。采用剪叉升降机设计，能够更加平稳可靠的抓取和释放夹具8，易于控制和操作，抓取的车型夹具8重量更大，解决了升降过程中引起的晃动而造成抓取失败的问题，提高了机构的整体稳定性及控制精度，采用本发明的Y向行驶机构3，能传递更大重量的负载，控制运行精度。
在本实施例中，剪叉升降机6包括剪叉杆机构602和在剪叉杆机构602的上端铰接设有的能够滑动的架设在两个Y向行驶导轨4上的基座601，剪叉杆机构602的底端铰接有连接夹爪机构7的挂架平台606，还包括驱动剪叉杆机构602张开或收缩的驱动机构，Y向行驶机构3固定安装在基座601的底面。
剪叉杆机构602的端部设有铰接头603，基座601、挂架平台606的两端均设有分别与剪叉杆机构602的一端铰接的铰接座604、与剪叉杆机构602的另一端滑动连接的滑轨608，剪叉杆机构602的端部设有与铰接座604连接的铰接头603和与滑轨608相适配的滚轮607，滑轨608为侧向开口布置的槽钢，便于与滚轮607配合，滚轮607从侧向进入槽钢的凹槽内，组装方便。
剪叉杆机构602上设有二套平行布置的剪叉杆，二套剪叉杆之间设有横梁610；驱动机构包括与挂架平台606及横梁610铰接的液压缸611，二套剪叉杆可以承受足够大的重量，便于抓取重量更大的车型夹具，挂架平台606上设有与液压缸611的缸体铰接的液压缸底座605，横梁610上设有与液压缸611的推杆铰接的液压缸推力座609，液压缸611设于剪叉升降机6的内部，占用空间小，而且，保证剪叉杆机构602的重心位于中间位置，使吊装更加稳定平衡。基座601上设有与液压缸611连接的油箱613和供油装置612。
基座601固定在Y向行驶导轨4上的滑块上，剪叉杆机构602的剪叉杆相互铰接，用于挂架平台606的上升和下降，铰接头603固定在剪叉杆机构602的端部，用于连接滚轮607和连接铰接座604，铰接座604固定在挂架平台606上，滚轮607通过铰接固定在铰接头603上，并在槽钢内做直线运动，液压缸推力座609与液压缸611推杆铰接，并固定在横梁610上，当液压缸611运动时，通过液压缸推力座609传递推力至横梁610上，进而推动剪叉杆Z向运动，供油装置612包括电机和液压泵，电机提供动力，带动液压泵运转，油箱613提供液压缸传递动力的动力油，液压缸611推力足够大，满足升降的重量要求。
在本实施例中，两个Y向行驶导轨4的下部设有齿条5，Y向行驶机构3包括安装在基座601下方的电机310和在电机310的输出端及后端设有的与齿条5配合的齿轮结构303，电机310的输出端与齿轮结构303之间设有传动机构，采用齿轮齿条方式能提高传递效率；Y向行驶机构3位于基座601下方的二剪叉杆之间，不会额外占用空间，而且Y向行驶机构3的推力作用点更加接近剪叉升降机6的重心线，更轻易的推动剪叉升降机6，效率更高，能耗更小。
传动机构包括在电机310的输出端依次连接有的减速机309、万向联轴器306、传动轴305，传动轴305上设有连接基座601的轴承座304；万向联轴器306包括两个万向接头和连接两个万向接头的可调联轴伸缩杆307。轴承座304上设有与基座601连接的轴承座连接块302，轴承座连接块302与基座601之间设有基座连接块301。万向联轴器306与减速机309之间设有胀套308，防震动。基座连接块301通过螺栓固定在基座601上，轴承座连接块302与轴承座304相连并通过螺栓固定在基座连接块301上，齿轮结构303固定在传动轴305上，传动轴305通过法兰与万向联轴器306连接，可调联轴伸缩杆307两端固定万向联轴器306，并通过胀套308与减速机309伸出轴连接，减速机309固定在基座601上，减速机309与电机310相连，当电机310接收信号启动时，通过减速机309输出扭矩并传递至齿轮结构303，齿轮结构303与齿条5啮合，带动整个剪叉升降机6沿Y向运行。
在本实施例中，夹爪机构7包括垂直设于挂架平台606的底面的安装柱701和在安装柱701的两侧设有的气缸702和滑槽703，气缸702的推杆上设有与滑槽703相适配的滑块704；安装柱701的下端设有对位块707，对位块707的两端铰接有相对设置的两个夹头706，每个夹头706的两侧铰接有与滑块704铰接的连杆705。
夹头706由两个L型杆和连接两个L型杆的连接块组成，对位块707底面上设有对位槽；两个L型杆组成夹头706构成一个夹爪，对位块707与安装柱连接，主要在夹爪夹紧之前对位车型夹具位置，方便夹取。
安装柱701固定在挂架平台606上，气缸702固定在安装柱701的两侧，滑块704固定在气缸702的推杆上，并在滑槽703内直线滑动，滑槽703为内宽外窄的凹槽结构，与滑块704卡接，保证滑块704沿滑槽703竖直滑动，连杆705与滑块704铰链，夹头706与连杆705铰链，对位块707固定在安装柱701上，当剪叉升降机下降到一定位置时，对位块707与切换用的侧围夹具8对位，夹爪机构通过气缸702推动夹头706对切换用的侧围夹具8进行夹紧。
在本实施例中，焊装平台1由四个呈阵列布置的支撑框架101组成，在沿X方向布置的两个相邻支撑框架101之间设有X向连接平台102，在沿Y方向布置的两个相邻支撑框架101之间设有Y向连接平台103；X向连接平台102、Y向连接平台103上设有焊接机器人，Y向连接平台103的外侧设有安全护栏104和安全楼梯105。位于四个支撑框架101的下方设有两条平行设置的X向车身输送轨道10和两条设于X向车身输送轨道的外侧的X向夹具输送轨道9，每个支撑框架101下方的夹具定位座2设于X向车身输送轨道10与X向夹具输送轨道9之间的，四个支撑框架101围成一车身焊装工位，X向车身输送轨道10的两侧设有焊接机器人，车身输送到车身焊装工位后通过侧围夹具8进行夹紧定位，然后通过X向车身输送轨道10两侧和X向连接平台102、Y向连接平台103上的焊接机器人进行焊装工作。X向连接平台102和Y向连接平台103使支撑框架101连接成整体，增强平台刚性，安全护栏104用于保护安装和维修人员的安全，安全楼梯105用于保护爬行楼梯人员的安全；并且便于设置焊接机器人，使焊接机器人可以对车身的上部、下部并且多个方向进行焊装，实现多工位焊接，焊接设备布置更加合理，有助于提高焊装速度。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，包括由多个均匀布置的支撑框架(101)组成的焊装平台(1)和设于所述支撑框架(101)下方的X向车身输送轨道(10)、夹具定位座(2)以及X向夹具输送轨道(9)，所述支撑框架(101)上设有夹具切换机构；所述夹具切换机构包括设于所述支撑框架(101)顶端的两个Y向行驶导轨(4)，两个所述Y向行驶导轨(4)上支撑有能够滑动的剪叉升降机(6)，所述剪叉升降机(6)与所述支撑框架(101)之间设有驱动剪叉升降机(6)沿Y向滑动的Y向行驶机构(3)，所述剪叉升降机(6)的下端设有抓取车身侧围夹具(8)的夹爪机构(7)。
2.根据权利要求1所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述剪叉升降机(6)包括剪叉杆机构(602)和在剪叉杆机构(602)的上端铰接设有的能够滑动的架设在两个Y向行驶导轨(4)上的基座(601)，所述剪叉杆机构(602)的底端铰接有连接所述夹爪机构(7)的挂架平台(606)，还包括驱动所述剪叉杆机构(602)张开或收缩的驱动机构，所述Y向行驶机构(3)固定安装在所述基座(601)的底面。
3.根据权利要求2所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述剪叉杆机构(602)的端部设有铰接头(603)，所述基座(601)、挂架平台(606)的两端均设有分别与所述剪叉杆机构(602)的一端铰接的铰接座(604)、与所述剪叉杆机构(602)的另一端滑动连接的滑轨(608)，所述剪叉杆机构(602)的端部设有与所述铰接座(604)连接的铰接头(603)和与所述滑轨(608)相适配的滚轮(607)。
4.根据权利要求3所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述滑轨(608)为侧向开口布置的槽钢。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述剪叉杆机构(602)上设有二套平行布置的剪叉杆，二套所述剪叉杆之间设有横梁；所述驱动机构包括与所述挂架平台(606)及横梁(610)铰接的液压缸(611)，所述挂架平台(606)上设有与所述液压缸(611)的缸体铰接的液压缸底座(605)，所述横梁(610)上设有与所述液压缸(611)的推杆铰接的液压缸推力座(609)。
6.根据权利要求5所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，两个所述Y向行驶导轨(4)的下部设有齿条(5)，所述Y向行驶机构(3)包括安装在所述基座(601)下方的电机(310)和在所述电机(310)的输出端及后端设有的与所述齿条(5)配合的齿轮结构(303)，所述电机(310)的输出端与所述齿轮结构(303)之间设有传动机构。
7.根据权利要求5所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述传动机构包括在所述电机(310)的输出端依次连接有的减速机(309)、万向联轴器(306)、传动轴(305)，所述传动轴(305)上设有连接所述基座(601)的轴承座(304)；所述万向联轴器(306)包括两个万向接头和连接两个万向接头的可调联轴伸缩杆(307)。
8.根据权利要求5所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述夹爪机构(7)包括垂直设于挂架平台(606)的底面的安装柱(701)和在所述安装柱(701)的两侧设有的气缸(702)和滑槽(703)，所述气缸(702)的推杆上设有与所述滑槽(703)相适配的滑块(704)；所述安装柱(701)的下端设有对位块(707)，所述对位块(707)的两端铰接有相对设置的两个夹头(706)，每个所述夹头(706)的两侧铰接有与所述滑块(704)铰接的连杆(705)。
9.根据权利要求1所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，所述焊装平台(1)由四个呈阵列布置的支撑框架(101)组成，在沿X方向布置的两个相邻支撑框架(101)之间设有X向连接平台(102)，在沿Y方向布置的两个相邻支撑框架(101)之间设有Y向连接平台(103)；所述X向连接平台(102)、Y向连接平台(103)上设有焊接机器人，所述Y向连接平台(103)的外侧设有安全护栏(104)和安全楼梯(105)。
10.根据权利要求9所述的一种用于白车身焊装的空中运行夹具库进出装置，其特征在于，位于四个支撑框架(101)的下方设有两条平行设置的X向车身输送轨道(10)和两条设于X向车身输送轨道的外侧的X向夹具输送轨道(9)，每个支撑框架(101)下方的夹具定位座(2)设于X向车身输送轨道(10)与X向夹具输送轨道(9)之间的，四个支撑框架(101)围成一车身焊装工位，X向车身输送轨道(10)的两侧设有焊接机器人。
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