CN110497120A - 车架柔性化生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车架柔性化生产系统，包括龙门架总成、变位机、支撑装置和水平移载机；龙门架总成包括龙门架和沿龙门架长度方向移动的焊接机器人；变位机包括两机座和可升降地设置在机座上的转盘；两机座上的转盘相对，并能够绕平行于龙门架长度方向的水平轴线同步转动；支撑装置包括框架和间隔布置于框架上的多组定位夹具；多组定位夹具能够夹紧车架长度方向上的多个位置；框架的两端分别连接两转盘，能够由转盘带动而升降和/或转动，从而将车架送至焊接机器人的工作范围内；水平移载机具有用于承接车架的货叉，货叉能够沿垂直于龙门架长度方向移动，并穿过龙门架将车架送至支撑装置上。本发明可提高车架成型质量，并提高生产效率。

Description

车架柔性化生产系统

技术领域

本发明涉及挂车生产领域，特别涉及一种车架柔性化生产系统。

背景技术

半挂车的车架是半挂车的主要受力承载结构，车架的制造质量直接决定了整个半挂车的质量。由于车架的长度较大，一般采用分段式进行生产，将车架分为至少两段分段车架，各分段车架制作完成后，再将分段车架依次拼装点焊固定，而后转运至焊接台位完成焊接，形成完整的车架。现有技术中，由于车架较重，车架转运时往往采用需要采用天车吊运的方式，转运过程中由于吊点少容易出现挠度变形导致分段车架之间分离。另外，车架在焊接台位处的焊接很大程度上依赖于人工操作，焊接精度由人工掌控，焊接一致性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车架柔性化生产系统，解决现有技术中车架生产时转运过程车架容易变形、车架焊接一致性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种车架柔性化生产系统，包括龙门架总成、变位机、支撑装置和水平移载机；龙门架总成包括龙门架和布置于所述龙门架顶部并可沿所述龙门架长度方向移动的焊接机器人；变位机设置于所述龙门架的一侧，包括间隔设置的两机座和可升降地设置在所述机座上的转盘；两机座上的转盘相对，两转盘能够绕平行于所述龙门架长度方向的水平轴线同步转动；支撑装置包括框架和沿框架长度方向间隔布置的多组定位夹具；所述多组定位夹具能够夹紧车架长度方向上的多个位置，而将车架夹紧于所述支撑装置上；所述框架的两端分别连接两所述转盘，能够由所述转盘带动而升降和/或转动，从而将车架送至所述焊接机器人的工作范围内；水平移载机布置于所述龙门架的另一侧，具有用于承接车架的货叉，所述货叉能够沿垂直于所述龙门架长度方向移动，并穿过所述龙门架将车架送至所述支撑装置上。

较优地，所述定位夹具包括定位基座、位于定位基座上用于承载车架的定位块，以及用于从车架的两侧压紧车架的两侧向压紧机构；所述定位基座安装于所述框架上；所述侧向压紧机构具有能够沿所述框架的宽度方向移动的侧向压紧块，所述侧向压紧块的下表面能够抵接车架而压紧车架，侧向压紧块的该下表面为斜面，并与所述定位块上表面之间的夹角在15°以内。

较优地，至少两组所述定位夹具中还设有用于从车架的两侧对车架进行限位的两限位机构；所述限位机构具有可相对于所述定位基座升降的限位块，所述限位块在沿所述框架的宽度方向上位于所述定位块的外侧，所述限位块的内侧面能够抵接车架而限位车架，所述限位块的该内侧面为斜面，在由下往上的方向上向外逐渐远离所述定位块。

较优地，所述限位块的内侧面与所述定位块的上表面之间的夹角大于90°且不大于105°。

较优地，对应于每一所述限位机构，所述定位基座上设有多组安装孔，所述多组安装孔沿所述框架的宽度方向相间隔；所述限位机构选择性地安装于其中一组所述安装孔处，而能够调整在所述定位基座上的位置。

较优地，所述定位块相对于所述定位基座的高度位置可调。

较优地，所述框架包括固定架和高度可调地安装于所述固定架上的升降架，所述升降架的长度小于所述固定架的长度，所述升降架靠近所述固定架的一端布置；所述固定架的两端连接所述转盘；所述固定架和所述升降架上各布置有多组所述定位夹具。

较优地，所述升降架上设有导向柱，所述固定架上适配地设有可转动的导向轮，所述导向轮滚动抵接所述导向柱。

较优地，所述导向柱具有相互垂直的两个侧面，对应于每一所述导向柱，所述固定架上设置有两组导向轮，两导向轮各抵接导向柱的一个侧面。

较优地，所述定位夹具沿所述升降架长度方向位置可调地设置于所述升降架上。

较优地，所述水平移载机包括固定移载机座和升降移载机座，所述固定移载机座和升降移载机座上均设置有所述货叉，所述升降移载机座上所述货叉的高度位置可调；所述升降移载机座与所述升降架的位置相对。

较优地，所述龙门架的一端在长度方向上超出所述变位机，并于该超出部分处的顶部布置有用于放置车架配件的置料台；所述龙门架总成还包括搬运机器人，所述搬运机器人沿所述龙门架长度方向可移动地设置于所述龙门架顶部，而能够抓取置料台内的车架配件拼装至车架上。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：本发明中，利用水平移载机对车架进行移载，可承接车架由上一道工序水平移载至支撑装置上，再由变位机驱动支撑装置将车架送至焊接机器人处完成车架的焊接，整个工作过程采用自动化控制，形成柔性生产，减少对人工的依赖程度，提高车架焊接的一致性。车架由水平移载机转运以及由支撑装置夹紧时，均能够在长度方向上被多点支撑，避免车架在焊接成型前的挠性变形，有效保证车架的尺寸精度，提高车架成型质量。水平移载机、龙门架总成及变位机沿车架宽度方向布置，车架转运时的移动路径沿其宽度方向，可以缩短物流路径，减少转运时间，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明车架柔性化生产系统优选实施例的结构示意图。

图2是本发明车架柔性化生产系统优选实施例另一视图方向的结构示意图。

图3是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中龙门架总成的结构示意图。

图4是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中变位机及支撑装置的结构示意图。

图5是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中支撑装置承载车架时的状态示意图。

图6是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中定位夹具夹紧车架的原理示意图。

图7是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中升降架处的结构示意图。

图8是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中固定架与升降架的连接结构示意图。

图9是本发明车架柔性化生产系统优选实施例中水平移载机的结构示意图。

附图标记说明如下：1、龙门架总成；11、龙门架；111、顶梁；112、立柱；114、置料台；115、滑轨；12、焊接机器人；13、搬运机器人；2、变位机；21、机座；22、转盘；3、支撑装置；31、框架；311、固定架；312、升降架；3121、安装板；3122、轨道；313、伺服电机；314、螺旋升降机；315、导向柱；316、导向轮组件；3161、导轮座；3162、导向轮；32、定位夹具；321、定位基座；322、定位块；323、侧向压紧块；3231、下表面；324、限位块；3241、内侧面；4、水平移载机；41、固定移载机座；42、升降移载机座；421、底座；422、货叉安装座；43、货叉；431、叉臂；60、车架；601、纵梁；6011、翼板；6012、腹板。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的车架柔性化生产系统适用于对完成拼装的挂车车架进行焊接，其中，车架分为至少两个分段分别制作完成后再沿长度方向进行拼装。车架先由前道工序设备完成拼装并点焊固定，而后由本发明的车架柔性化生产系统承接拼装好的车架并完成焊接。

参阅图1和图2，本实施例的车架柔性化生产系统主要包括龙门架总成1、变位机2、支撑装置3和水平移载机4。龙门架总成1上布置焊接机器人12，支撑装置3用于在焊接时支撑夹紧车架60，变位机2驱动支撑装置3进行位置和姿态调整以实现变位焊接，水平移载机4则实现将前道工序的车架60自动横向水平移载至支撑装置3上。

以下一一具体介绍。

参阅图3，龙门架总成1包括龙门架11、布置于龙门架11顶部并可沿龙门架11长度方向移动的焊接机器人12和搬运机器人13。龙门架11的主体结构由顶梁111以及支撑顶梁111的三个立柱112构成，三个立柱112沿顶梁111长度方向间隔支撑于顶梁111的下方，以图3的视图方向为参照，中间的立柱112与左边的立柱112之间具有较大的间隔，该间隔大于车架60的长度可供车架60从其中穿过。右边的立柱112与中间的立柱112之间具有较小的间隔，顶梁111上靠近该右边立柱112处设有置料台114，该置料台114上可放置如簧支架、牵引销等车架配件。顶梁111上沿其长度方向设有供焊接机器人12和搬运机器人13移动的滑轨115。

参阅图4，变位机2包括间隔设置的两机座21和可升降地设置在机座21上的转盘22，两机座21上的转盘22相对，两转盘22能够绕水平轴线同步转动。一并参阅图1和图2，变位机2布置于龙门架11的一侧，变位机2的两机座21的间隔方向与龙门架11的长度方向一致，两机座21之间的间隔小于龙门架11的长度，两机座21的位置大致地与龙门架11中具有较大间隔的两立柱112位置相对应。转盘22的水平转动轴线与龙门架11的长度方向平行。

一并参阅图4至图6，支撑装置3包括框架31和沿框架31长度方向间隔布置的多组定位夹具32。多组定位夹具32能够夹紧车架60长度方向上的多个位置，而将车架60夹紧于支撑装置3上；框架31的两端分别连接两转盘22，能够由转盘22带动而升降和/或转动，从而将车架60送至焊接机器人12和搬运机器人13的工作范围内。

定位夹具32包括定位基座321、位于定位基座321上用于承载车架60的定位块322，以及用于从车架60的两侧压紧车架60的两侧向压紧机构。进一步地，在部分定位夹具32中还设有用于从车架60的两侧对车架60进行限位的两限位机构。

定位基座321垂直于框架31的长度方向，定位基座321的两端分别安装于框架31上，定位基座321突出于框架31的表面。定位基座321给定位块322、侧向压紧机构及限位机构提供安装位置。

本实施例中，定位块322沿定位基座321长度方向(即框架31宽度方向)间隔设置有两个，可分别对应支撑车架60的两纵梁601。

两侧向压紧机构沿框架31的纵向中心线对称布置，各侧向压紧机构包括能够沿框架31的宽度方向移动的侧向压紧块323以及驱动侧向压紧块323移动的驱动件(图中未标号)，该驱动件可选地如气缸等。

在沿框架31宽度方向上，侧向压紧机构对应地位于定位块322的外侧，如图6所示，当车架60放置到定位块322上后，侧向压紧块323伸出，从车架60纵梁601的外侧压紧车架60，侧向压紧块323的下表面3231抵接车架60纵梁601的翼板6011，从而将翼板6011夹紧于侧向压紧块323与定位块322之间。侧向压紧块323的该下表面3231为斜面，并与定位块322上表面之间的夹角在15°以内。通过斜面压紧的形式，具有力增益作用，使得压紧工件更牢固。

较优地，定位块322还可以通过一升降驱动件(图中未示意)而高度位置可调地安装于定位基座321上。定位块322的该调整使得其可与侧向压紧块323相配合，适应于不同厚度及不同宽度翼板6011的车架60的需求。对于比较薄的翼板6011，或者是翼板6011较窄而使翼板6011外侧边缘与纵梁601腹板6012的间距较小时，可适当调高定位块322，保证侧向压紧块323横向伸出至抵接翼板6011时，侧向压紧块323的内侧面与纵梁601腹板6012之间仍留有足够的安全距离。

两限位机构同样沿框架31的纵向中心线对称布置，两限位机构之间的间隔与车架60两纵梁601之间的间隔相适配；在沿框架31宽度方向上，限位机构位于定位块322的外侧；在沿框架31长度方向上，限位机构靠近定位块322布置。限位机构包括可相对于定位基座321升降的限位块324和用以驱动限位块324升降的驱动件，该驱动件同样地可为气缸。继续参阅图6，当车架60被侧向压紧块323压紧后，可进一步地驱动限位块324向上伸出，使限位块324的内侧面3241抵接车架60纵梁601的翼板6011，而对车架60进行限位。限位块324的该内侧面3241为斜面，在由下往上的方向上向外逐渐远离定位块322，该内侧面3241与定位块322的上表面之间的夹角β大于90°且不大于105°，即在抵接车架60的翼板6011时，该内侧面3241与翼板6011外侧面之间的角度在15°以内，可在车架60的宽度方向对车架60起到自锁作用。在定位夹具32随着框架31由变位机2驱动转动的过程中，可保证一直对车架60形成有力的夹紧支撑。

限位机构可以不必在每一组定位夹具32上均设置，只需从总体上看，在沿框架31长度方向上具有多组限位机构即可。

较优地，对应于每一限位机构，定位基座321上设有多组安装孔，多组安装孔沿框架31的宽度方向相间隔；根据车架60中两纵梁601的间距，限位机构选择性地安装于其中一组安装孔处，而调整在定位基座321上的位置，使得限位机构可适配地满足不同纵梁601间距的车架60的需求，提高适用范围。

一并参阅图4、图7和图8，框架31包括固定架311和高度可调地安装于固定架311上的升降架312，固定架311的两端连接变位机2的转盘22。

升降架312的长度小于固定架311的长度，升降架312靠近固定架311长度方向的一端布置；固定架311上于未安装升降架312的长度区域内布置多组定位夹具32，升降架312上同样布置多组定位夹具32。从框架31整体上看，固定架311上的定位夹具32与升降架312上的定位夹具32整体沿框架31长度方向间隔布置。

其中，固定架311上的定位夹具32为固定式安装，多组定位夹具32采用非均匀式分布，各定位夹具32在固定架311上的安装位置经过预先设计而定。升降架312上的定位夹具32为移动式安装，升降架312上沿长度方向设置轨道3122，各定位夹具32通过驱动件驱动而位置可调地安装于轨道3122上。通过对这些定位夹具32的布置，使得支撑装置3可兼容不同长度车架60的夹紧定位。

升降架312的两端凸伸有安装板3121，安装板3121与固定架311相对，在安装板3121与固定架311之间设有升降驱动机构和导向机构。本实施例中，升降驱动机构由伺服电机313和螺旋升降机314构成，伺服电机313和螺旋升降机314均安装于固定架311上，螺旋升降机314的输入轴连接伺服电机313，螺旋升降机314的输出轴连接安装板3121，而在伺服电机313提供的动力下驱动升降架312相对于固定架311升降。

导向机构对应于升降架312的四个角落处设置，对升降架312的升降进行导向，以使升降架312的升降更平稳。各导向机构包括导向柱315和适配的导向轮组件316。导向柱315设于安装板3121上，并向固定架311方向伸出，本实施例中，导向柱315的截面大致呈矩形。对应于每一导向柱315，在固定架311上安装两组导向轮组件316，两组导向轮组件316分别对应导向柱315相邻的两个侧面(即相互垂直的两个面)。各导向轮组件316包括安装于固定架311上的导轮座3161和可转动地安装于导轮座3161上的导向轮3162，导向轮3162与导向柱315的侧面滚动抵接。

通过升降架312相对于固定架311的升降调整，可以适应于直背型车架(即车架60长度方向上位于同一平面)和鹅颈型车架(车架60长度方向上具有高低落差)的夹紧。

参阅图1和图9，水平移载机4与变位机2分列于龙门架11宽度方向的两侧。相应于支撑装置3中的固定架311和升降架312，为配合不同类型车架60的移载，水平移载机4包括固定移载机座41和升降移载机座42，固定移载机座41和升降移载机座42沿龙门架11长度方向间隔布置，升降移载机座42包括底座421和相对于底座421可升降的货叉安装座422。在沿龙门架11宽度方向上，固定移载机座41的位置对应于固定架311未安装升降架312的区域，升降移载机座42的位置与升降架312的位置相对。

固定移载机座41和升降移载机座42上均布置有货叉43，固定移载机座41上货叉43的高度位置恒定，而升降移载机座42上的货叉43布置于货叉安装座422上而可调整高度位置，使得与升降架312的高度相适配。在移载车架60时，固定移载机座41和升降移载机座42上的货叉43同步移动。

货叉43能够沿垂直于龙门架11长度方向移动，在沿背离龙门架11及变位机2的方向移动时，可以与上一道工序对接，将车架60承接于其上。而后再向龙门架11及变位机2的方向移动，并穿过龙门架11将车架60送至变位机2处的支撑装置3上。

在沿龙门架11的长度方向上，货叉43包括多个相间隔的叉臂431，各叉臂431与支撑装置3上的各定位夹具32相交错。

本实施例的车架柔性化生产系统的工作过程大致如下：

前道工序完成车架60的拼装后，通过水平移载机4的货叉43向外伸出，与前道工序的车架输送辊道相配合进行车架60的传递，货叉43接稳车架60后，再沿反方向移动穿过龙门架11将车架60移载至支撑装置3的正上方。其中，此时，支撑装置3已通过变位机2预先降至与货叉43高度相适配的指定高度。

货叉43停止移动后，变位机2驱动支撑装置3向上提升，使定位夹具32的定位块322接触车架60纵梁601的翼板6011并带动车架60继续向上提升一段距离，直至车架60与货叉43表面脱离。而后，货叉43回退至龙门架11另一侧。承载于定位块322上的车架60再通过侧向压紧块323进行压紧，并进一步地通过限位块324进行限位。

当车架60在支撑装置3上定位完成后，通过变位机2提升至焊接机器人12的工作范围内，焊接机器人12对车架60上的拼装焊缝进行满焊焊接，焊接完车架60的一面后，再通过变位机2驱动支撑装置3旋转焊接车架60其他面的焊接，保证车架60的整体强度。

如需往车架60上组装其他车架配件，则在车架60到达焊接机器人12的工作范围内时，搬运机器人13先行抓取置料台114上的车架配件，然后沿龙门架11行走至预定位置，将车架配件拼装到车架60的指定位置上，拼装时，焊接机器人12联动对拼装好的车架配件进行焊接加固。

车架60完成生产后，可通过AGV小车行走至支撑装置3下方接取车架60，再由AGV小车运走。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种车架柔性化生产系统，其特征在于，包括：

龙门架总成，包括龙门架和布置于所述龙门架顶部并可沿所述龙门架长度方向移动的焊接机器人；

变位机，设置于所述龙门架的一侧，包括间隔设置的两机座和可升降地设置在所述机座上的转盘；两机座上的转盘相对，两转盘能够绕平行于所述龙门架长度方向的水平轴线同步转动；

支撑装置，包括框架和沿框架长度方向间隔布置的多组定位夹具；所述多组定位夹具能够夹紧车架长度方向上的多个位置，而将车架夹紧于所述支撑装置上；所述框架的两端分别连接两所述转盘，能够由所述转盘带动而升降和/或转动，从而将车架送至所述焊接机器人的工作范围内；

水平移载机，布置于所述龙门架的另一侧，具有用于承接车架的货叉，所述货叉能够沿垂直于所述龙门架长度方向移动，并穿过所述龙门架将车架送至所述支撑装置上。

2.根据权利要求1所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述定位夹具包括定位基座、位于定位基座上用于承载车架的定位块，以及用于从车架的两侧压紧车架的两侧向压紧机构；

所述定位基座安装于所述框架上；

所述侧向压紧机构具有能够沿所述框架的宽度方向移动的侧向压紧块，所述侧向压紧块的下表面能够抵接车架而压紧车架，侧向压紧块的该下表面为斜面，并与所述定位块上表面之间的夹角在15°以内。

3.根据权利要求2所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，至少两组所述定位夹具中还设有用于从车架的两侧对车架进行限位的两限位机构；所述限位机构具有可相对于所述定位基座升降的限位块，所述限位块在沿所述框架的宽度方向上位于所述定位块的外侧，所述限位块的内侧面能够抵接车架而限位车架，所述限位块的该内侧面为斜面，在由下往上的方向上向外逐渐远离所述定位块。

4.根据权利要求3所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述限位块的内侧面与所述定位块的上表面之间的夹角大于90°且不大于105°。

5.根据权利要求3所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，对应于每一所述限位机构，所述定位基座上设有多组安装孔，所述多组安装孔沿所述框架的宽度方向相间隔；

所述限位机构选择性地安装于其中一组所述安装孔处，而能够调整在所述定位基座上的位置。

6.根据权利要求2所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述定位块相对于所述定位基座的高度位置可调。

7.根据权利要求1-6任一项所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述框架包括固定架和高度可调地安装于所述固定架上的升降架，所述升降架的长度小于所述固定架的长度，所述升降架靠近所述固定架的一端布置；所述固定架的两端连接所述转盘；所述固定架和所述升降架上各布置有多组所述定位夹具。

8.根据权利要求7所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述升降架上设有导向柱，所述固定架上适配地设有可转动的导向轮，所述导向轮滚动抵接所述导向柱。

9.根据权利要求8所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述导向柱具有相互垂直的两个侧面，对应于每一所述导向柱，所述固定架上设置有两组导向轮，两导向轮各抵接导向柱的一个侧面。

10.根据权利要求7所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述定位夹具沿所述升降架长度方向位置可调地设置于所述升降架上。

11.根据权利要求7所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述水平移载机包括固定移载机座和升降移载机座，所述固定移载机座和升降移载机座上均设置有所述货叉，所述升降移载机座上所述货叉的高度位置可调；所述升降移载机座与所述升降架的位置相对。

12.根据权利要求1-6任一项所述的车架柔性化生产系统，其特征在于，所述龙门架的一端在长度方向上超出所述变位机，并于该超出部分处的顶部布置有用于放置车架配件的置料台；

所述龙门架总成还包括搬运机器人，所述搬运机器人沿所述龙门架长度方向可移动地设置于所述龙门架顶部，而能够抓取置料台内的车架配件拼装至车架上。