CN109987412A - 一种随行夹具存取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种随行夹具存取系统。所述系统包括：铺设在夹具库地面上的水平导轨，在水平导轨上移动的水平移动机构，固定在水平移动机构上的升降机构，在升降机构上上下移动的移载机构，移载机构用于将随行夹具从夹具库的存储位中拉出或推入存储位中，使随行夹具沿同时垂直于水平导轨方向即X向和竖直方向即Z向的Y向移动。还包括用于控制所述系统工作的控制器。本发明所述系统可以使随行夹具在X、Y、Z三个互相垂直的方向移动，能够方便地将随行夹具从存储位中拉出来并推到升降机上，也能从升降机上接收随行夹具并推到对应的存储位中去，解决了现有技术存在的因存储位无动力随行夹具不能自动进出库问题。

Description

一种随行夹具存取系统

技术领域

本发明涉及车身传送技术领域，具体涉及一种随行夹具存取系统。

背景技术

目前，由于汽车车型换代越来越快、场地有限等原因，对汽车生产线的柔性化要求越来越高，主线的工装通过切换适应不同车型的焊接生产。随行夹具是其中一种形式，生产不同车型时，只需要将滑撬上的随行夹具工装用机器人抓取下来，放到专用的小撬上，然后再放到存储区域中去。四套随行夹具A、B、C、D放在小撬上的示意图如图1所示。因此，需要建立专门的夹具库来存放切换下来的随行夹具工装。图2是一个空中随行夹具库，夹具库分为两层，第一层由切换机器人、转运台、升降机等组成，主要完成随行夹具的换装工装；第二层主要由存储位以及控制箱等组成，用于随行夹具的储存。第一层和第二层通过升降机连通。存储位分布于夹具库两侧，每侧分又为上下两层。存储位是无动力的，只有存储功能。同时，随行夹具从一层到二层是通过两个出入库升降机完成升降的。因此，当主线进行切换时，需要将对应的新的随行夹具工装从存储位中拉出来放到出库升降机上；同时，需要将切换下来的旧的随行夹具工装从入库升降机上接回放到对应的存储位中去。目前为止，还没有一种能够完成上述操作的设备，只能由人工操作实现。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种位于空中夹具库两排存储位之间，用于实现随行夹具在升降机和存储位之间的存取和运输的随行夹具存取系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种随行夹具存取系统，包括：铺设在夹具库地面(高于真实的地面)上的水平导轨，在水平导轨上移动的水平移动机构，固定在水平移动机构上的升降机构，在升降机构上上下移动的移载机构，移载机构用于将随行夹具从夹具库的存储位中拉出或推入存储位中，使随行夹具沿同时垂直于水平导轨方向即X向和竖直方向即Z向的Y向(即移载机构放置的方向)移动。还包括用于控制所述系统工作的控制器。

进一步地，所述水平导轨包括两根平行的工字型钢轨、与工字型钢轨垂直且等间隔平行分布的安装板以及设置在水平导轨两端的限位挡块，所述水平导轨通过安装板固定在夹具库中。

进一步地，所述水平移动机构包括水平放置的第一本体以及安装在第一本体上在水平导轨上滚动的第一滚轮和X向驱动装置。

更进一步地，所述X向驱动装置包括第一电机、安装在第一电机输出轴上的第一齿轮和与第一齿轮咬合的X向铺设的第一齿条。

进一步地，所述升降机构包括：竖直放置的主体形状为矩形框的第二本体，安装在第二本体上的Z向驱动装置，固定在第二本体的两个竖直边框上的两根竖直导轨。每根竖直导轨上套有固定在移载机构上的第一滑块。

更进一步地，所述Z向驱动装置包括：底座固定在水平移动机构上的第二电机，安装在第二电机传动轴两端的两个主动齿轮，安装在第二本体顶端分别由两个主动齿轮通过传动链条带动旋转的两个从动齿轮。每根传动链条包括两段，绕过从动齿轮的一段的两端分别固定在移载机构和配重靠上的位置，绕过主动齿轮的一段的两端分别固定在移载机构和配重靠下的位置。

进一步地，所述移载机构包括：主体形状为矩形在水平面内沿Y向放置的第三本体，固定在第三本体两端附近的用于固定随行夹具的固定气爪，移动气爪，固定在第三本体中间位置的两根Y向导轨，通过在Y向导轨上滑动带动固定在一起的移动气爪连同被移动气爪夹紧的随行夹具一起移动的Y向驱动装置，安装在第三本体两端用于将随行夹具从存储位中拉出或推入存储位中的抓取装置，固定在第三本体上用于承载随行夹具的两排第二滚轮及导向轮。

更进一步地，所述Y向驱动装置包括：固定在安装架上的第三电机和第二滑块，安装在第三电机输出轴上的第二齿轮和与第二齿轮咬合的Y向铺设的第二齿条。

更进一步地，所述抓取装置包括：形状为直角U型(少一个边的矩形)的安装支架，固定在安装支架开口两端的定位销和定位销驱动汽缸，与安装支架连接的抓取装置驱动汽缸，定位销驱动汽缸用于将定位销插入设置在随行夹具小撬(在存取过程中随行夹具一直放置在小撬上，如图1所示，固定气爪、移动气爪和抓取装置对随行夹具的作用点都在小撬上)上的定位孔中或从定位孔中拔出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种随行夹具存取系统，通过设置铺设在夹具库地面上的水平导轨，在水平导轨上移动的水平移动机构，固定在水平移动机构上的升降机构，在升降机构上上下移动的移载机构，移载机构用于将随行夹具从存储位中拉出或推入存储位中，使随行夹具沿同时垂直于水平导轨方向即X向和竖直方向即Z向的Y向移动，以及用于系统控制的控制器，实现了随行夹具的自动进出库操作。本发明所述系统可以使随行夹具在X、Y、Z三个互相垂直的方向移动，能够方便地将随行夹具从存储位中拉出来并推到升降机上，也能从升降机上接收随行夹具并推到对应的存储位中去，解决了现有技术存在的因存储位无动力随行夹具不能自动进出库问题。

附图说明

图1为四套随行夹具A、B、C、D放在小撬上的示意图；

图2为夹具库的结构示意图；

图3为本发明实施例一种随行夹具存取系统的结构示意图；

图4(a)为水平移动机构的结构示意图，图4(b)为图4(a)中A处的放大图；

图5为升降机构的结构示意图；

图6(a)为移载机构的结构示意图，图6(b)为图6(a)中B处的放大图；

图7为抓取装置的结构示意图。

图中：1-水平导轨，11-工字型钢轨，12-安装板，13-限位挡块，2-水平移动机构，21-第一本体，22-X向驱动装置，221-第一电机，222-第一齿轮，223-第一齿条，23-第一滚轮，3-升降机构，31-第二本体，32-Z向驱动装置，321-第二电机，322-主动齿轮，323-从动齿轮，324-传动链条，325-配重，33-竖直导轨，34-第一滑块，4-移载机构，41-第三本体，42-固定气爪，43-Y向导轨，44-移动气爪，45-Y向驱动装置，451-第三电机，452-第二齿轮，453-第二齿条，454-安装架，46-抓取装置，461-安装支架，462-定位销，463-定位销驱动汽缸，464-抓取装置驱动汽缸，47-第二滚轮，48-导向轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例一种随行夹具存取系统的结构示意图如图3所示，所述系统包括：铺设在夹具库地面上的水平导轨1，在水平导轨1上移动的水平移动机构2，固定在水平移动机构2上的升降机构3，在升降机构3上上下移动的移载机构4，移载机构4用于将随行夹具从夹具库的存储位中拉出或推入存储位中，使随行夹具沿同时垂直于水平导轨方向即X向和竖直方向即Z向的Y向移动。还包括用于控制所述系统工作的控制器。

在本实施例中，所述系统主要由以下四大部分组成：水平导轨1，水平移动机构2，升降机构3，移载机构4。水平导轨1铺设在夹具库的地面上。水平移动机构2载着升降机构3和移载机构4在水平导轨1上一起移动。随行夹具固定在移载机构4上，能够与移载机构4一起在升降机构3上上下移动。将水平导轨方向定义为X向，上下移动的方向即竖直方向定义为Z向，将与X向和Z向同时垂直的方向定义为Y向，移载机构4用于将随行夹具从存储位中拉出或将随行夹具推入存储位中，使随行夹具沿Y向移动，并将随行夹具送至升降机上或从升降机上接收随行夹具。X向和Z向的运动，可以使移载机构4对准存储位，方便移载机构4将随行夹具从存储位中拉出或将随行夹具推入存储位中；随行夹具被拉出并沿Y向移动到合适位置后固定。当然，所述系统还包括用于电气控制的控制器。所述系统属于自动控制系统，因此需要一个控制器通过对各种传感器信号的采集和处理输出相应的控制信号，控制电气设备及气控设备的正常工作，比如电机的启动、减速、停止以及汽缸和气爪的开启和关闭等控制。

在本实施例中，所述系统的工作过程如下：

在控制器控制下，所述系统沿X向移动到相应的存储位前，通过控制移载机构4的Z向移动使其在竖直方向对准存储位，并将随行夹具从存储位中拉到移载机构4上，移载机构4载着随行夹具沿Y向移至合适位置。然后所述系统沿X向行走到出库升降机处，通过控制移载机构4的Z向移动使其对准出库升降机的载物台，移载机构4将随行夹具推到出库升降机上。放完新的随行夹具后，从入库升降机上接收切换下来的随行夹具，将它推入刚刚取出的随行夹具的存储位中，保证每个随行夹具固定对应一个存储位。

作为一种可选实施例，所述水平导轨1包括两根平行的工字型钢轨11、与工字型钢轨11垂直且等间隔平行分布的安装板12以及设置在工字型钢轨11两端的限位挡块13，所述水平导轨1通过安装板12固定在夹具库中。

在本实施例中，水平导轨1主要由两根平行的工字型钢轨11和与工字型钢轨11垂直且等间隔平行分布的安装板12组成。两根工字型钢轨11通过安装板12固定在夹具库的中间，贯穿夹具库。为了防止系统通过因走过位而脱轨，在工字型钢轨11两端设置限位挡块13。

作为一种可选实施例，所述水平移动机构2包括水平放置的第一本体21以及安装在第一本体21上在水平导轨1上滚动的第一滚轮23和X向驱动装置22。

在本实施例中，水平移动机构2主要由第一本体21、第一滚轮23和X向驱动装置22组成。如图4(a)所示。水平移动机构2实际上就是一个可以自动移动的小车，第一本体21相当于小车的载体，第一滚轮23相当于车轮，X向驱动装置22是小车的动力装置，为小车运动提供动力。第一滚轮23包括在水平导轨1上表面滚动的轮子和水平导轨1两个侧面滚动的轮子(也称为导向轮)，这样就能使水平移动机构2在水平导轨1上可靠地移动。第一滚轮23的数量一般为4个(前、后、左、右各一个)。

作为一种可选实施例，所述X向驱动装置22包括固定在第一本体21上的第一电机221、安装在第一电机221输出轴上的第一齿轮222和与第一齿轮222咬合固定在水平导轨1上X向铺设的第一齿条223。

在本实施例中，X向驱动装置22主要由第一电机221、第一齿轮222和第一齿条223组成。如图4(b)所示。第一电机221主要用于提供原始动力。第一齿轮222安装在第一电机221的输出轴上。第一齿条223和水平导轨1固定在一起(一般固定在安装板上)。第一电机221旋转，带动第一齿轮222旋转，由于第一齿轮222与第一齿条223咬合，而第一齿条223和水平导轨1固定在一起，咬合力不可能使第一齿条223移动，所以第一齿条223产生的反作用力将使第一电机221和第一本体21一起沿水平导轨1移动。采用齿轮与齿条咬合，可以提高移动距离控制的精度。

作为一种可选实施例，所述升降机构3包括：竖直放置的主体形状为矩形框的第二本体31，安装在第二本体31上的Z向驱动装置32，固定在第二本体31的两个竖直边框上的两根竖直导轨33。每根竖直导轨33上套有固定在移载机构4上的第一滑块34。

在本实施例中，升降机构3主要由第二本体31、Z向驱动装置32和竖直导轨33组成。如图5所示。第二本体31是升降机构3的载体，其主体形状为一竖直旋转的矩形框。Z向驱动装置32用于使移载机构4上下移动。设置竖直导轨33和套在竖直导轨33上的第一滑块34，可以使移载机构4沿竖直导轨33滑动，以免移载机构4上下移动时因悬空而产生晃动。

作为一种可选实施例，所述Z向驱动装置32包括：底座固定在水平移动机构2上的第二电机321，安装在第二电机321传动轴两端的两个主动齿轮322，安装在第二本体31顶端分别由两个主动齿轮322通过传动链条324带动旋转的两个从动齿轮323。每根传动链条324包括两段，绕过从动齿轮323的一段的两端分别固定在移载机构4和配重325靠上的位置，绕过主动齿轮322的一段的两端分别固定在移载机构4和配重325靠下的位置。

本实施例给出了Z向驱动装置32的一种技术方案。Z向驱动装置32主要包括第二电机321、由两个主动齿轮322、两个从动齿轮323和传动链条324组成的传送机构。第二电机321用于提供原始动力，它的底座固定在水平移动机构2上，它的传动轴两端安装两个主动齿轮322。两个从动齿轮323安装在两个主动齿轮322正上方第二本体31的顶端。因为Z向驱动装置32需提供使移载机构4上下移动的动力，因此每根传动链条324都被分成了两段，相当于将整条传动链条324断开，断开处的两端连接移载机构4，这样，传送机构运转时传动链条324就可以拉着移载机构4上升或下降。为了使升降机构3前后(假设移载机构4一侧为前，另一侧为后)的受力平衡，将位于后侧的传动链条324中间连接重量与移载机构4匹配的配重325，这样，当移载机构4上升时，配重325下降；移载机构4下降时，配重325上升。

作为一种可选实施例，所述移载机构4包括：主体形状为矩形在水平面内沿Y向放置的第三本体41，固定在第三本体41两端附近的用于固定随行夹具的固定气爪42，移动气爪44，固定在第三本体41中间位置的两根Y向导轨43，通过在Y向导轨43上滑动带动固定在一起的移动气爪44连同被移动气爪44夹紧的随行夹具一起移动的Y向驱动装置45，安装在第三本体41两端用于将随行夹具从存储位中拉出或推入存储位中的抓取装置46，固定在第三本体41上用于承载随行夹具的两排第二滚轮47及导向轮48。

本实施例给出了移载机构4的一种技术方案。如图6(a)所示。移载机构4包括第三本体41、固定气爪42、移动气爪44、Y向驱动装置45、Y向导轨43、抓取装置46、第二滚轮47和导向轮48。第三本体41是移载机构4的载体，主体形状也是矩形，Y向的边比X向的边长，两个短边靠近两侧的存储位。抓取装置46用于将随行夹具从存储位中拉出或推入存储位中。因为所述系统的两侧均有存储位，所以在第三本体41两端(矩形长边两端)各安装一套抓取装置46，工作时，使用接近对应存储位的抓取装置46拉出或推入随行夹具。固定气爪42安装在第三本体41的两端附近。为了更清楚地显示抓取装置46，图6(a)只画出了一端的固定气爪42，位于距升降机构3较远的一个矩形边的一端。当抓取装置46将存储位中的随行夹具拉至移载机构4上时，由靠近对应存储位的固定气爪42夹紧拉出的随行夹具，使其固定，然后移动气爪44夹紧随行夹具，松开固定气爪42，由移动气爪44将随行夹具移到正确的位置。移动气爪44的数量视具体应用确定，可以为一个，也可以为多个，图6(b)中移动气爪44的数量是三个。Y向驱动装置45用于带动移动气爪44和随行夹具一起在Y向导轨43上移动。两排第二滚轮47用于承载随行夹具。采用滚轮承载随行夹具可以使随行夹具移动时产生滚动摩擦力，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，可以减小使随行夹具移动需要的动力。为了使随行夹具能够在第二滚轮47上平稳移动，每排第二滚轮47的数量不能太少，因为数量太少间隔太大将不能有效承载随行夹具，移动随行夹具时会产生较大的颠簸，图6(b)中每排为5个。导向轮48的用处是使随行夹具移动时不偏离方向。

作为一种可选实施例，所述Y向驱动装置45包括：固定在安装架454上的第三电机451和第二滑块，安装在第三电机451输出轴上的第二齿轮452和与第二齿轮452咬合的Y向铺设的第二齿条453。

本实施例给出了Y向驱动装置45的一种技术方案。Y向驱动装置45主要由第三电机451、第二齿轮452和第二齿条453组成，其结构和原理与X向驱动装置22基本相同，这里不再重述。所不同的是第三电机451通过固定在Y向驱动装置45的安装架454上并套在Y向导轨43上的第二滑块在Y向导轨43上滑动。移动气爪44和第三电机451均固定在安装架454上，第三电机451在Y向导轨43上滑动时带动移动气爪44移动。

作为一种可选实施例，所述抓取装置46包括：形状为直角U型的安装支架461，固定在安装支架461开口两端的定位销462和定位销驱动汽缸463，与安装支架461连接的抓取装置驱动汽缸，定位销驱动汽缸463用于将定位销462插入设置在随行夹具小撬上的定位孔中或从定位孔中拔出。

在本实施例中，抓取装置46主要由定位销462、定位销驱动汽缸463和抓取装置46驱动汽缸组成。如图7所示。定位销462和定位销驱动汽缸463安装在形状为直角U型的安装支架461的开口两端，抓取装置驱动汽缸464的连接安装支架461的底边中点。抓取装置46从存储位中拉出随行夹具的过程是：抓取装置驱动汽缸464的活塞杆伸长，通过安装支架461将定位销462推进存储位中对准随行夹具小撬上的定位孔，定位销驱动汽缸463将定位销462推入(插入)定位孔中，将随行夹具抓牢；然后，抓取装置驱动汽缸464的活塞杆收缩，将随行夹具拉出来并置于移载机构4上。抓取装置46将随行夹具推入存储位的过程与拉出的过程相反。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种随行夹具存取系统，其特征在于，包括：铺设在夹具库地面上的水平导轨，在水平导轨上移动的水平移动机构，固定在水平移动机构上的升降机构，在升降机构上上下移动的移载机构，移载机构用于将随行夹具从夹具库的存储位中拉出或推入存储位，使随行夹具沿同时垂直于水平导轨方向即X向和竖直方向即Z向的Y向移动；还包括用于控制所述系统工作的控制器。

2.根据权利要求1所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述水平导轨包括两根平行的工字型钢轨、与工字型钢轨垂直且等间隔平行分布的安装板以及设置在水平导轨两端的限位挡块，所述水平导轨通过安装板固定在夹具库中。

3.根据权利要求1所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述水平移动机构包括水平放置的第一本体以及安装在第一本体上在水平导轨上滚动的第一滚轮和X向驱动装置。

4.根据权利要求3所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述X向驱动装置包括第一电机、安装在第一电机输出轴上的第一齿轮和与第一齿轮咬合的X向铺设的第一齿条。

5.根据权利要求1所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述升降机构包括：竖直放置的主体形状为矩形框的第二本体，安装在第二本体上的Z向驱动装置，固定在第二本体上的两个竖直边框上的两根竖直导轨；每根竖直导轨上套有固定在移载机构上的第一滑块。

6.根据权利要求5所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述Z向驱动装置包括：底座固定在水平移动机构上的第二电机，安装在第二电机传动轴两端的两个主动齿轮，安装在第二本体顶端分别由两个主动齿轮通过传动链条带动旋转的两个从动齿轮；每根传动链条包括两段，绕过从动齿轮的一段的两端分别固定在移载机构和配重靠上的位置，绕过主动齿轮的一段的两端分别固定在移载机构和配重靠下的位置。

7.根据权利要求1所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述移载机构包括：主体形状为矩形在水平面内沿Y向放置的第三本体，安装在第三本体两端附近的用于固定随行夹具的固定气爪，移动气爪，固定在第三本体中间位置的两根Y向导轨，通过在Y向导轨上滑动带动固定在一起的移动气爪连同被移动气爪夹紧的随行夹具一起移动的Y向驱动装置，安装在第三本体两端用于将随行夹具从存储位中拉出或推入存储位中的抓取装置，固定在第三本体上用于承载随行夹具的两排第二滚轮及导向轮。

8.根据权利要求7所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述Y向驱动装置包括：固定在安装架上的第三电机和第二滑块，安装在第三电机输出轴上的第二齿轮和与第二齿轮咬合的Y向铺设的第二齿条。

9.根据权利要求7所述的随行夹具存取系统，其特征在于，所述抓取装置包括：形状为直角U型的安装支架，固定在安装支架开口两端的定位销和定位销驱动汽缸，与安装支架连接的抓取装置驱动汽缸，定位销驱动汽缸用于将定位销插入设置在随行夹具小撬上的定位孔中或从定位孔中拔出。