CN110125891B - 夹具切换与存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹具切换与存储系统，用于夹具切换领域，包括工作转台，在转动中心四周具有多个工作平台，工作转台转动时能够使工作平台在工作位和切换位之间进行切换；工作转台的周围设有至少一组夹具存储单元，所述夹具存储单元包括立体存储库位和升降机，其中，立体存储库位，具有多层库位，多层库位沿高度方向分布；升降机，设有升降托盘和升降驱动机构，所述升降驱动机构能够驱动升降托盘与所述库位对接或与切换至切换位的工作平台对接，以进行夹具交接。其采用立体式的存储库位，相比地面存储方式大幅度减少占地面积，同时，其采用工作转台进行夹具的切换，简化了夹具切换过程，大大降低了夹具的切换时间。

Description

夹具切换与存储系统

技术领域

本发明用于夹具切换领域，特别是涉及一种夹具切换与存储系统。

背景技术

随着汽车消费的迅速增长，为满足快速交付、外观多样化需求，汽车生产制造技术已逐步实现高度自动化，单车型生产线转变为多车型共用生产线。随着多样化需求的不断提升，零件定位夹紧位置差异大，导致生产线中的工装夹具越来越多。

目前采用的工装夹具切换方式多为通过设置在夹具库位中的夹具小车牵引完成夹具的出库和入库，其中，由于夹具小车的设置使得夹具库位的结构更加复杂，很难进一步实现立体化布置，而且，夹具小车占用了夹具库位的部分空间，降低了厂房空间利用率。

此外，目前采用的工装夹具切换方式多为地面滑移式切换，虽然结构简单，但在车型较多的情况下会出现占地面积过大，导致生产线没有足够位置安装，而且，地面滑移式切换方式夹具切换过程复杂，时间较长。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种夹具切换与存储系统，其采用立体式的存储库位，相比地面存储方式大幅度减少占地面积，同时，其采用工作转台进行夹具的切换，简化了夹具切换过程，大大降低了夹具的切换时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：夹具切换与存储系统，包括

工作转台，在转动中心四周具有多个工作平台，工作转台转动时能够使工作平台在工作位和切换位之间进行切换；

工作转台的周围设有至少一组夹具存储单元，所述夹具存储单元包括立体存储库位和升降机，其中，

立体存储库位，具有多层库位，多层库位沿高度方向分布；

升降机，设有升降托盘和升降驱动机构，所述升降驱动机构能够驱动升降托盘与所述库位对接或与切换至切换位的工作平台对接，以进行夹具交接。

优选的，所述升降托盘上设有牵引机构，所述牵引机构包括运动部件、齿轮、齿条和第一驱动部件，所述运动部件上设有挂接结构，所述运动部件通过所述齿轮与所述齿条的啮合传动实现运动，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一驱动部件能够驱动所述第一齿轮和第二齿轮转动，所述第一齿轮和第二齿轮沿齿条的长度方向分布，所述齿条与所述第一齿轮和/或第二齿轮啮合传动，牵引机构能够通过挂接结构与夹具连接，并驱动夹具在所述升降托盘和所述库位之间、所述升降托盘与工作平台之间运动。

优选的，所述齿条设在所述运动部件上，还包括与所述升降托盘连接的固定部件，所述第一齿轮、第二齿轮和第一驱动部件均设在所述固定部件上，所述固定部件和运动部件上设有相互配合的导向机构。

优选的，所述第一驱动部件的输出端设有第三齿轮，所述第三齿轮通过齿轮组与第一齿轮和第二齿轮传动连接，并能够同时带动第一齿轮和第二齿轮同向转动。

优选的，所述升降机包括第一框架，所述升降驱动机构能够驱动所述升降托盘沿所述第一框架升降，所述升降驱动机构包括第二驱动部件和由所述第二驱动部件牵引的柔性部件，所述柔性部件与所述升降托盘连接。

优选的，所述升降驱动机构包括设在所述第一框架顶部的驱动轮，所述驱动轮与所述第二驱动部件的输出端连接，所述柔性部件绕过所述驱动轮，柔性部件的一端与所述升降托盘连接，柔性部件的另一端连接配重。

优选的，所述第一框架包括第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱的顶部均设有驱动轮，所述第一立柱和所述第二立柱通过顶部的第一连杆连接，所述第三立柱和所述第四立柱通过顶部的第二连杆连接，所述第二驱动部件包括设在第一连杆上的第一电机和设在第二连杆上的第二电机，所述第一电机通过输出轴与第一立柱和第二立柱顶部的驱动轮连接，所述第二电机通过输出轴与第三立柱和第四立柱顶部的驱动轮连接。

优选的，沿所述第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱上设有与所述升降托盘配合的第一导向部件以及与所述配重配合的第二导向部件。

优选的，所述立体存储库位包括第二框架，所述第二框架设在第一框架远离工作转台的一侧，所述第二框架上设有多层支承结构以形成所述库位，所述库位中设有定位结构。

优选的，所述升降托盘和支承结构上均设有支撑轮，所述支撑轮沿夹具进出方向依次排列。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

采用立体存储库位，用于夹具的存储，相比地面存储方式大幅度减少占地面积；

采用工作转台与立体存储库配合，夹具切换前，可以提前转运所需工装夹具至位于切换位的工作平台，而在切换夹具时，只需要将工作转台转动，使该切换位的工作平台运动至工作位，即可完成切换夹具，简化了夹具切换过程，降低了工装夹具切换时间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例结构示意图；

图2是本发明另一个实施例结构示意图；

图3是本发明一个实施例牵引机构结构示意图；

图4是本发明一个实施例牵引机构齿轮与齿条配合状态示意图；

图5是本发明一个实施例牵引机构牵引夹具状态示意图；

图6是本发明一个实施例升降机结构示意图；

图7是本发明另一个实施例升降机结构示意图；

图8是本发明一个实施例立体存储库位结构示意图；

图9是本发明一个实施例工作转台结构示意图；

图10是本发明一个实施例夹具切换过程示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明的实施例提供了一种夹具切换与存储系统，包括

工作转台1，在转动中心四周具有多个工作平台11，参见图9，工作转台1通过旋转机构12驱动转动，在转动中心的四周设有四个工作平台11，工作转台1转动时能够使工作平台11在工作位和切换位之间进行切换，例如一个工作平台11在工作位工作时，另一个工作平台11可在切换位进行夹具交接，在工作位的工作平台11焊接完成的同时，切换位的工作平台11夹具交接动作完成，工作转台1转动将切换位的工作平台11转动至工作位，即可完成切换夹具；

参见图1，工作转台1的周围设有至少一组夹具存储单元，参见图2，多组夹具存储单元以工作转台1为对称中心进行对称延展，来满足实际项目的空间需要，所述夹具存储单元包括立体存储库位2和升降机3，其中，

立体存储库位2，具有多层库位，多层库位沿高度方向分布，采用立体存储库位2，用于夹具的存储，相比地面存储方式大幅度减少占地面积；

升降机3，设有升降托盘31和升降驱动机构，所述升降驱动机构能够驱动升降托盘31与所述库位对接或与切换至切换位的工作平台11对接，以进行夹具交接，升降托盘31在升降驱动机构的作用下，可升降至指定高度，实现夹具在不同高度之间的切换。

工作转台1与其中一层库位等高，优选的，工作转台1与立体存储库位2的最底层库位等高。

上述实施例中，采用工作转台1与立体存储库配合，夹具切换前，可以提前转运所需工装夹具至位于切换位的工作平台11，而在切换夹具时，只需要将工作转台1转动，使该切换位的工作平台11运动至工作位，即可完成切换夹具，简化了夹具切换过程，降低了工装夹具切换时间。

升降托盘31与所述库位、切换至切换位的工作平台11对接后可通过人工、自动牵引机构等方式进行夹具交接。自动牵引机构可设在库位和/或工作平台11和/或升降托盘31上，自动牵引机构可采用齿轮齿条机构、链条链轮机构、丝杠螺母机构等方式。

在某些实施例中，所述升降托盘31上设有牵引机构4，所述牵引机构4包括运动部件41、齿轮、齿条42和第一驱动部件，第一驱动部件优选采用电机，所述运动部件41上设有挂接结构43，所述运动部件41通过所述齿轮与所述齿条42的啮合传动实现运动，所述齿轮包括第一齿轮44和第二齿轮45，所述第一驱动部件能够驱动所述第一齿轮44和第二齿轮45转动，所述第一齿轮44和第二齿轮45沿齿条42的长度方向分布，所述齿条42与所述第一齿轮44和/或第二齿轮45啮合传动，牵引机构4能够通过挂接结构43与夹具连接，并驱动夹具在所述升降托盘31和所述库位之间、所述升降托盘31与工作平台11之间运动。上述实施例中，牵引机构4的运动部件41通过齿轮和齿条42的啮合传动实现运动，结合运动部件41上的挂接结构43实现夹具的牵引，其中，齿轮至少设置两个，即齿轮包括第一齿轮44和第二齿轮45，第一齿轮44、第二齿轮45和齿条42形成多点啮合传动机构，从而实现运动部件更长行程的牵引，可进行大行程往复运动，满足夹具在所述升降托盘31和所述库位之间、所述升降托盘31与工作平台11之间的切换要求。上述技术方案通过设置长行程的牵引机构4，能够直接实现夹具的出库和入库，从而简化库位，为夹具提供更大的库位存储空间，而且能够为进一步实现立体化布置库位提供可能。

在某些实施例中，齿条42固定，齿轮设在运动部件41上，运动部件41通过齿轮和齿条42的啮合传动实现运动，结合运动部件41上的挂接结构43实现夹具的牵引。

在某些实施例中，参见图3、图4、图5，所述齿条42设在所述运动部件41上，齿轮固定，运动部件41通过齿轮和齿条42的啮合传动实现运动，结合运动部件41上的挂接结构43实现夹具的牵引。齿轮与升降托盘31直接或间接连接，优选的，还包括与所述升降托盘31连接的固定部件46，所述第一齿轮44、第二齿轮45和第一驱动部件均设在所述固定部件46上，即固定部件46作为第一齿轮44、第二齿轮45和第一驱动部件的安装载体。所述固定部件46和运动部件41上设有相互配合的导向机构，用于运动部件41运动过程中的导向。导向机构可采用导轨、导轮、导杆等，优选的，参见图3，所述固定部件46上设有第一侧板47，所述运动部件41上设有第二侧板48，所述导向机构包括设在所述第一侧板47和第二侧板48之间的导轨和导轮，导轮与导轨配合，实现运动部件41的导向。

参见图3，所述固定部件46的两端设有限制所述运动部件41行程的第一限位块49，所述运动部件41上设有能够与所述第一限位块49配合的第二限位块410，当运动部件41即将运动至行程终点位置时，第一限位块49与第二限位块410相互配合，避免运动部件41超程。

参见图3，所述固定部件46上设有原点块411，所述原点块411能够与所述第二限位块410配合以进行原点校验。

第一驱动部件设置一个或多个，第一驱动部件可通过蜗杆、齿轮等结构与第一齿轮44和第二齿轮45传动连接，优选的，参见图4，所述第一驱动部件的输出端设有第三齿轮412，所述第三齿轮412通过齿轮组与第一齿轮44和第二齿轮45传动连接，并能够同时带动第一齿轮44和第二齿轮45同向转动。第一齿轮44和第二齿轮45通过齿轮组在齿条42长度方向上形成间隔，从而延长运动部件41的行程范围。

在某些实施例中，所述挂接结构43可采用挂点、插销等，优选的，参见图3，所述挂接结构43包括插销以及能够驱动所述插销伸出或缩回的动力部件。动力部件可采用电机、气缸等。所述挂接结构设置一个或多个，优选的，参见图5，所述挂接结构包括第一挂接结构和第二挂接结构，所述第一挂接结构和第二挂接结构沿齿条的长度方向分布。运动部件通过第一挂接结构和第二挂接结构可同时驱动两套夹具，从而实现夹具在存储库中的双向快速切换。

参见图6、图7，所述升降机3分布于所述工作转台1一侧/或两侧对称分布，所述升降机3包括第一框架，第一框架作为升降机3的主体支撑，能够为夹具随升降机3升降以及进出升降机3提供多个通道，所述升降驱动机构能够驱动所述升降托盘31沿所述第一框架升降，所述升降驱动机构包括第二驱动部件32和由所述第二驱动部件32牵引的柔性部件33，所述柔性部件33与所述升降托盘31连接。第二驱动部件32与升降托盘相互分离，结构简单，可灵活布置，可以高效可靠的进行升降，能够满足立体式工装夹具存储的切换需要。

在某些实施例中，所述柔性部件33能够通过第二驱动部件32收卷或释放，从而实现升降托盘的升降驱动。

在某些实施例中，参见图6，所述升降驱动机构包括设在所述第一框架顶部的驱动轮，所述驱动轮与所述第二驱动部件32的输出端连接，所述柔性部件33绕过所述驱动轮35，柔性部件33的一端与所述升降托盘连接，柔性部件33的另一端连接配重34。柔性部件33在驱动轮35的作用下带动两端的升降托盘、配重34上升、降落，其中，配重34用于平衡升降托盘与有效载荷即工装夹具的重量，以降低所述第二驱动部件32的功率。其中，驱动轮35可采用摩擦轮，即通过摩擦力实现第二动力部件的动力向柔性部件33的传递。优选的，所述驱动轮35包括链轮，所述柔性部件33包括链条，链条的刚性更佳，寿命更长，精度更高。

所述第一框架由立柱和连杆组成，参见图6，所述第一框架包括第一立柱36、第二立柱37、第三立柱38和第四立柱39，所述第一立柱36、第二立柱37、第三立柱38和第四立柱39的顶部均设有驱动轮35，所述第一立柱36和所述第二立柱37通过顶部的第一连杆310连接，所述第三立柱38和所述第四立柱39通过顶部的第二连杆311连接，所述第二驱动部件32包括设在第一连杆310上的第一电机和设在第二连杆311上的第二电机，电机出轴方式为双出轴形式，所述第一电机通过输出轴与第一立柱36和第二立柱37顶部的驱动轮35连接，所述第二电机通过输出轴与第三立柱38和第四立柱39顶部的驱动轮35连接。该实施例中，电机位于框架上，与托盘相互分离，结构简单，降低电机的功率，可以高效可靠的进行升降，能够满足立体式工装夹具存储的切换需要。

参见图6，为了改善升降托盘、配重34升降的平稳性，沿所述第一立柱36、第二立柱37、第三立柱38和第四立柱39上设有与所述升降托盘配合的第一导向部件312以及与所述配重34配合的第二导向部件313。第一导向部件312可采用导轮、导轨等，优选的，第一导向部件312采用平导轨。所述升降托盘安装于平导轨上，实现上下直线运动。第二导向部件313可采用导轮、导轨等，优选的，第二导向部件313采用导向杆，其与配重34相互配合，为配重34的升降运动提供导向。

参见图6，还包括能够对所述配重34升降限位的第三限位块314和第四限位块315。在所述第四限位块315处设有柔性件断裂检测开关316，正常工作时，配重34在第三限位块314和第四限位块315之间运动，如果柔性部件33发生断裂，配重34会下落到第四限位块315上，柔性件断裂检测开关316检测到第四限位块315上的配重34，反馈信号。

参见图6，所述第一立柱36和第四立柱39通过第三连杆317连接，所述第二立柱37和第三立柱38通过第四连杆318连接，所述第一连杆310、第二连杆311、第三连杆317和第四连杆318形成矩形结构，即第一立柱36、第二立柱37、第三立柱38和第四立柱39分布在矩形结构的四角，此时框架的前后左右四个方向上，在相邻的立柱之间均形成夹具进出通道。

所述立体存储库位2位于升降机3的侧方或后方，所述立体储存库的布局方式可以向上或继续向后延展，参见图8，所述立体存储库位2包括第二框架21，第二框架21由立柱和横梁构成，所述第二框架21设在第一框架远离工作转台1的一侧，此时，夹具在工作平台11与升降托盘31间的切换方向与夹具在升降托盘31与库位间的切换方向平行，从而牵引机构4仅需满足一个方向上的牵引要求即可，所述第二框架21上设有多层支承结构22以形成所述库位，支承结构22用于承载夹具并为夹具的运输提供轨道。所述库位中设有定位结构23，用于夹具定位。该示意图为三层框架结构，但其仅作为该立体仓库设计的一个例子。

参见图7、图8，为了使夹具在升降托盘31、库位的进出更加顺畅，所述升降托盘31和支承结构22上均设有支撑轮24，所述支撑轮24沿夹具进出方向依次排列，形成轮排，以与夹具配合。

为了理解技术方案，以某一实施例的工作原理为例进行说明：参见图10，以夹具A与夹具B互切为例：首先，升降驱动机构将升降托盘31下降至与工作转台1同一高度，牵引机构4伸出将夹具A驱动至立体储存库一层空库位中，牵引机构4复位，升降机3构上升，牵引机构4伸出将二层库位中的B夹具牵引至升降托盘31上，升降托盘31下降至工作平台11高度，牵引机构4将夹具B牵引至转台工作平台11，当其他工作平台11完成焊接需要切换夹具时，旋转机构12驱动工作转台1旋转，将夹具B切换至焊接工作平台11，完成一次夹具切换。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.夹具切换与存储系统，其特征在于：包括

工作转台，在转动中心四周具有多个工作平台，工作转台转动时能够使工作平台在工作位和切换位之间进行切换；

工作转台的周围设有至少一组夹具存储单元，所述夹具存储单元包括立体存储库位和升降机，其中，

立体存储库位，具有多层库位，多层库位沿高度方向分布；升降机，设有升降托盘和升降驱动机构，所述升降驱动机构能够驱动升降托盘与所述库位对接或与切换至切换位的工作平台对接，以进行夹具交接，所述升降托盘上设有牵引机构，所述牵引机构包括运动部件、齿轮、齿条和第一驱动部件，所述运动部件上设有挂接结构，所述运动部件通过所述齿轮与所述齿条的啮合传动实现运动，所述齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一驱动部件能够驱动所述第一齿轮和第二齿轮转动，所述第一齿轮和第二齿轮沿齿条的长度方向分布，所述齿条与所述第一齿轮和/或第二齿轮啮合传动，牵引机构能够通过挂接结构与夹具连接，并驱动夹具在所述升降托盘和所述库位之间、所述升降托盘与工作平台之间运动。

2.根据权利要求1所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述齿条设在所述运动部件上，还包括与所述升降托盘连接的固定部件，所述第一齿轮、第二齿轮和第一驱动部件均设在所述固定部件上，所述固定部件和运动部件上设有相互配合的导向机构。

3.根据权利要求1所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述第一驱动部件的输出端设有第三齿轮，所述第三齿轮通过齿轮组与第一齿轮和第二齿轮传动连接，并能够同时带动第一齿轮和第二齿轮同向转动。

4.根据权利要求1所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述升降机包括第一框架，所述升降驱动机构能够驱动所述升降托盘沿所述第一框架升降，所述升降驱动机构包括第二驱动部件和由所述第二驱动部件牵引的柔性部件，所述柔性部件与所述升降托盘连接。

5.根据权利要求4所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述升降驱动机构包括设在所述第一框架顶部的驱动轮，所述驱动轮与所述第二驱动部件的输出端连接，所述柔性部件绕过所述驱动轮，柔性部件的一端与所述升降托盘连接，柔性部件的另一端连接配重。

6.根据权利要求5所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述第一框架包括第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱的顶部均设有驱动轮，所述第一立柱和所述第二立柱通过顶部的第一连杆连接，所述第三立柱和所述第四立柱通过顶部的第二连杆连接，所述第二驱动部件包括设在第一连杆上的第一电机和设在第二连杆上的第二电机，所述第一电机通过输出轴与第一立柱和第二立柱顶部的驱动轮连接，所述第二电机通过输出轴与第三立柱和第四立柱顶部的驱动轮连接。

7.根据权利要求6所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：沿所述第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱上设有与所述升降托盘配合的第一导向部件以及与所述配重配合的第二导向部件。

8.根据权利要求4所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述立体存储库位包括第二框架，所述第二框架设在第一框架远离工作转台的一侧，所述第二框架上设有多层支承结构以形成所述库位，所述库位中设有定位结构。

9.根据权利要求8所述的夹具切换与存储系统，其特征在于：所述升降托盘和支承结构上均设有支撑轮，所述支撑轮沿夹具进出方向依次排列。

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