CN110722299B - 定位夹紧装置和换热器生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定位夹紧装置和换热器生产线，定位夹紧装置包括工装板组件、顶出组件和夹紧定位组件，工装板组件用于承载产品，顶出组件驱动工装板组件在Z方向上移动，在Z方向上，工装板组件位于顶出组件与夹紧定位组件之间，夹紧定位组件包括夹紧件、定位靠板、第一驱动机构和第二驱动机构，夹紧件包括沿着X方向布置的第一夹爪和第二夹爪，第一驱动机构驱动第一夹爪和第二夹爪在X方向上相互靠近，第二驱动机构驱动第一夹爪和第二夹爪沿着Y方向朝向定位靠板移动。该定位夹紧装置能够实现高精度定位。

Description

定位夹紧装置和换热器生产线

技术领域

本发明涉及夹紧设备领域，具体地说，是涉及一种能够高精度定位的定位夹紧装置和换热器生产线。

背景技术

现有换热器在焊接线上的生产工序多依赖人工进行操作，其生产流程是：人工将换热器放在工装板上，由输送线带动工装板将换热器依次运送到各个工位上进行人工作业或运送到不需要定位精度的工位进行自动化作业。使用过程存在以下三方面的缺点：

第一，传统焊接线仅有工装板底部的U托对两器进行定位，X、Y轴没有其他辅助定位，导致换热器运输过程中晃动较大，存在倾倒风险。

第二，传统焊接线重复定位精度极低，现有自动化设备(如吹氧化皮装置、充氮装置)进行作业时会出现喷嘴无法插入管口等问题。

第三，传统焊接线人工作业量较大，并且作业环境较差，在不能实现高重复定位精度之前，无法减少线体作业员工数量，也无法改善作业环境。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够实现高精度定位的定位夹紧装置。

本发明的另一目的是提供一种具有上述定位夹紧装置的换热器生产线。

为实现上述主要目的，本发明提供一种定位夹紧装置，包括工装板组件、顶出组件和夹紧定位组件，工装板组件用于承载产品，顶出组件驱动工装板组件在Z方向上移动，在Z方向上，工装板组件位于顶出组件与夹紧定位组件之间，夹紧定位组件包括夹紧件、定位靠板、第一驱动机构和第二驱动机构，夹紧件包括沿着X方向布置的第一夹爪和第二夹爪，第一驱动机构驱动第一夹爪和第二夹爪在X方向上相互靠近，第二驱动机构驱动第一夹爪和第二夹爪沿着Y方向朝向定位靠板移动。

由上述方案可见，工装板组件对产品进行初步定位，顶出组件在Z方向上对产品进行定位，第一驱动机构驱动夹紧件在X方向上对产品进行定位，第二驱动机构驱动夹紧件在Y方向上对产品进行定位，从而实现在三维空间内对产品的精确定位，从而有利于后续工序的正常进行，提高生产效率，降低人工劳动强度及减少人员配置数量。

一个优选的方案是，工装板组件包括承载托块、底板和锁紧机构，承载托块上开设有产品放置槽，承载托块通过锁紧机构可拆卸地固定在底板上。

由此可见，承载托块可拆卸地固定在底板上，这样，可根据产品的尺寸或形状的需要进行更换承载托块，从而提高定位夹紧装置的利用率。

进一步的方案是，工装板组件还包括定位板和滑动板，定位板上开设有滑槽，滑槽沿着X方向延伸，滑动板安装在滑槽内。工装板组件上开设有在Z方向上依次贯穿定位板、滑动板和底板的定位孔，承载托块上设置有定位柱，定位柱伸入定位孔内并延伸至底板内。锁紧机构驱动滑动板沿着滑槽的延伸方向在锁紧位置和解锁位置之间移动。在锁紧位置，承载托块固定在定位板上；在解锁位置，承载托块能够从定位板上拆卸。

由此可见，更换承载托块时，锁紧机构驱动滑动板移动到解锁位置，将承载托块从定位孔中取出并将新的承载托块插入定位孔中，锁紧机构驱动滑动板移动到锁紧位置。

再进一步的方案是，锁紧机构包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮分别抵接在滑动板上X方向的两端。

由此可见，通过凸轮来驱动滑动板移动，结构简单，操作方便。

一个优选的方案是，定位柱的周向上开设有限位槽，在锁紧位置滑动板进入限位槽内，限位槽的侧壁限制承载托块在Z方向上的位移。

由此可见，通过限位槽的侧壁来限制承载托块在Z方向上的位移，即使锁紧机构夹紧力不够大也能实现锁紧效果。

一个优选的方案是，顶出组件包括顶出驱动件、顶出板和定位件，定位件设置在顶出板上靠近工装板组件一侧，工装板组件上开设有定位槽，顶出驱动件驱动定位件沿着Z方向移动并伸入定位槽内。

由此可见，顶出组件实现对产品在Z方向上的定位，定位件与工装板组件的定位槽配合，可避免工装板组件相对于顶出板滑动。

一个优选的方案是，夹紧定位组件还包括第三驱动机构，第三驱动机构驱动夹紧件在伸出位置和缩回位置之间移动。在伸出位置，夹紧件位于定位靠板在Y方向上的第一侧。在缩回位置，夹紧件位于定位靠板在Y方向上的第二侧。

由此可见，第三驱动机构驱动夹紧件在工作时处于伸出位置，在不工作时处于缩回位置，这样，避免放置有产品的工装板组件移动到夹紧定位组件附近时，产品与夹紧件产生干涉。

进一步的方案是，第三驱动机构包括两个旋转气缸，第二驱动机构包括第一驱动气缸和第二驱动气缸，第一驱动气缸和第二驱动气缸分别与两个旋转气缸的旋转轴固定连接，旋转气缸驱动第一驱动气缸和第二驱动气缸在XY平面内转动。第一驱动气缸带动第一夹爪在伸出位置和缩回位置之间移动，第二驱动气缸带动第二夹爪在伸出位置和缩回位置之间移动。

由此可见,第一驱动气缸驱动第一夹爪动作,第二驱动气缸驱动第二夹爪动作,从而使第一夹爪与第二夹爪配合对产品进行定位。

再进一步的方案是，第一夹爪包括相互垂直连接的第一限位部和第二限位部，第二夹爪包括相互垂直连接的第三限位部和第四限位部。第一限位部与第一驱动气缸的驱动轴固定连接，第三限位部与第二驱动气缸的驱动轴固定连接。在X方向上，第一限位部与第三限位部相对设置，第二限位部与第四限位部相对设置。

由此可见，第一限位部与第三限位部配合能够在X方向上夹紧产品，第二限位部与第四限位部配合能够在Y方向上夹紧产品，从而实现对产品的精确定位。

为实现上述另一目的，本发明提供一种换热器生产线，包括上述的定位夹紧装置。

由上述方案可见，工装板组件对换热器进行初步定位，顶出组件在Z 方向上对换热器进行定位，第一驱动机构驱动夹紧件在X方向上对换热器进行定位，第二驱动机构驱动夹紧件在Y方向上对换热器进行定位，从而实现在三维空间内对换热器的精确定位，为后续的换热器焊接线上其他工序自动化设备的开展作业提供技术保障，提高生产效率，降低人工劳动强度及减少人员配置数量。

一个优选的方案是，换热器生产线还包括主支架、输送线和输送线驱动机构，输送线支撑在主支架上，输送线驱动机构安装在主支架上并驱动输送线移动，工装板组件设置在输送线上，顶出组件和夹紧定位组件均安装在主支架上。

附图说明

图1是本发明换热器生产线实施例的立体图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明换热器生产线实施例中工装板组件和顶出组件的结构分解图。

图4是本发明换热器生产线实施例中工装板组件的结构图。

图5是本发明换热器生产线实施例中工装板组件隐藏承载托块后在解锁位置的状态图。

图6是图5中B处的局部放大图。

图7是本发明换热器生产线实施例中工装板组件隐藏承载托块后在锁紧位置的状态图。

图8是图7中C处的局部放大图。

图9是本发明换热器生产线实施例中工装板组件在锁紧位置的剖视图。

图10是本发明换热器生产线实施例中第一凸轮的结构图。

图11是本发明换热器生产线实施例中第二凸轮的结构图。

图12是本发明换热器生产线实施例中顶出组件的结构图。

图13是本发明换热器生产线实施例中夹紧定位组件在缩回位置的结构图。

图14是本发明换热器生产线实施例中夹紧定位组件在伸出位置的结构图。

图15本发明换热器生产线实施例中夹紧定位组件的各驱动机构的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实施例的换热器生产线包括主支架11、输送线12、输送线驱动机构13、检测开关(未图示)和三个定位夹紧装置2。输送线12支撑在主支架11上，输送线驱动机构13安装在主支架11上并驱动输送线12 移动，三个定位夹紧装置2沿着输送线12的传送方向间隔一定距离布置。每个定位夹紧装置2为一个操作工位。本实施例中，X方向为输送线12的传送方向，Y方向为输送线12的宽度方向，Z方向为竖直方向。

参见图2，定位夹紧装置2包括工装板组件3、顶出组件4和夹紧定位组件5，工装板组件3用于承载产品，顶出组件4驱动工装板组件3在Z方向上移动。在Z方向上，工装板组件3位于顶出组件4与夹紧定位组件5 之间。工装板组件3放置在输送线12上，能够随着输送线12一起向前移动。检测开关安装在主支架11上，用于检测顶出组件4是否将换热器100 产品顶出到位。

参见图3和图4，工装板组件3包括承载托块31、底板32、定位板33、滑动板34和锁紧机构35，承载托块31的数量为多个，多个承载托块31分为三列布置，承载托块31上开设有产品放置槽311，产品放置槽311用来承载换热器100等产品，产品放置槽311的形状与换热器100上此处的形状相匹配，即产品放置槽311的形状为开口朝上的U型槽，以实现对产品初步定位。承载托块31通过锁紧机构35可拆卸地固定在底板32上。定位板33上开设有滑槽331，滑槽331沿着X方向延伸，滑动板34安装在滑槽 331内。锁紧机构35驱动滑动板34沿着滑槽331的延伸方向在锁紧位置和解锁位置之间移动。在锁紧位置，承载托块31固定在定位板33上；在解锁位置，承载托块31能够从定位板33上拆卸。

参见图9，工装板组件3上开设有在Z方向上依次贯穿定位板33、滑动板34和底板32的定位孔30，定位孔30包括第一孔段332、第二孔段341 和第三孔段321，第一孔段332位于定位板33上，第二孔段341位于滑动板34上，第三孔段321位于底板32上，第一孔段332、第二孔段341和第三孔段321的直径相等。承载托块31上设置有两个定位柱312，每个定位柱312伸入对应定位孔30内并延伸至第三孔段321内。

定位柱312的周向上开设有限位槽313，限位槽313位于第二孔段341 处，且限位槽313的在Z方向上的宽度稍大于第二孔段341的深度。

参见图5至图11，锁紧机构35包括第一凸轮6和第二凸轮7，第一凸轮6和第二凸轮7分别抵接在滑动板34上X方向的两端。第一凸轮6包括第一把手61、第一转轴62、第一抵接部63和第二抵接部64。第一抵接部63与第一转轴62的轴线之间的距离L1小于第二抵接部64与第一转轴62 的轴线之时的距离L2。第一抵接部63所在平面垂直于第二抵接部64所在平面，第一抵接部63与第二抵接部64通过弧形面65过渡。

第二凸轮7包括第二把手71、第二转轴72、第三抵接部73和第四抵接部74。第三抵接部73与第二转轴72的轴线之间的距离L3大于第四抵接部74与第二转轴72的轴线之间的距离L4。第三抵接部73所在平面垂直于第四抵接部74所在平面，第三抵接部73与第四抵接部74通过弧形面75 过渡。

在解锁位置，第二抵接部64和第四抵接部74分别抵接在滑动板34的两端，此时，第二孔段341与第一孔段332、第三孔段321共轴线，承载托块31能够沿着Z方向从定位板33上取出。

在锁紧位置，第一抵接部63和第三抵接部73分别抵接在滑动板34的两端，此时，第二孔段341与第一孔段332、第三孔段321不共轴线，滑动板34进入限位槽313内，限位槽313的侧壁限制承载托块31在Z方向上的位移，承载托块31被固定在定位板33上。

参见图12，顶出组件4包括两个顶出驱动件41、一个顶出板42和两个定位件43，两个顶出驱动件41均固定在主支架11上，顶出板42与顶出驱动件41的驱动轴固定连接，且两个顶出驱动件41分别设置在顶出板42 在X方向上的两端。定位件43设置在顶出板42上靠近工装板组件3一侧，底板32上开设有定位槽322，顶出驱动件41驱动定位件43沿着Z方向移动并伸入定位槽322内。定位槽322内设置有无油衬套323，定位件43穿设在该无油衬套323内，以减小定位件43与底板32之间的摩擦力。顶出驱动件41的驱动轴外套设有导向轴套44(图3示)，导向轴套44的一个轴向端与顶出板42固定连接，导向轴套44在Z方向上延伸，用于引导顶出驱动件41的驱动轴在竖直方向上移动。

参见图2和图13至图14，夹紧定位组件5夹持换热器100产品在Z方向上的中上部，从而防止换热器倾倒。夹紧定位组件5包括定位支架51、夹紧件52、定位靠板53、第一驱动机构54、第二驱动机构55和第三驱动机构56。定位支架51固定在主支架11上，定位靠板53、第一驱动机构54、第二驱动机构55和第三驱动机构56均固定安装在定位支架51上。

夹紧件52包括沿着X方向布置的第一夹爪521和第二夹爪522，第一驱动机构54驱动第一夹爪521和第二夹爪522在X方向上相互靠近，第二驱动机构55驱动第一夹爪521和第二夹爪522沿着Y方向朝向定位靠板53 移动。定位靠板53的表面位于XZ平面内。

第三驱动机构56驱动夹紧件52在伸出位置和缩回位置之间移动。在伸出位置，夹紧件52位于定位靠板53在Y方向上的第一侧531。在缩回位置，夹紧件52位于定位靠板53在Y方向上的第二侧532。

第三驱动机构56包括两个旋转气缸，第二驱动机构55包括第一驱动气缸551和第二驱动气缸552，第一驱动气缸551和第二驱动气缸552分别与两个旋转气缸的旋转轴固定连接，旋转气缸驱动第一驱动气缸551和第二驱动气缸552在XY平面内转动。第一驱动气缸551带动第一夹爪521在伸出位置和缩回位置之间移动，第二驱动气缸552带动第二夹爪522在伸出位置和缩回位置之间移动。

第一夹爪521包括相互垂直连接的第一限位部523和第二限位部524，第二夹爪522包括相互垂直连接的第三限位部525和第四限位部526。第一限位部523与第一驱动气缸551的驱动轴固定连接，且第一限位部523的延伸方向平行于第一驱动气缸551的驱动轴的伸缩方向，第三限位部525 与第二驱动气缸552的驱动轴固定连接，且第三限位部252的延伸方向平行于第二驱动气缸552的驱动轴的伸缩方向。在X方向上，第一限位部523 与第三限位部525相对设置，第二限位部524与第四限位部526相对设置。

参见图15，第一驱动机构54包括伺服驱动系统(未图示)、同步带 540、主动轮(未图示)和从动轮543，同步带540套设在主动轮和从动轮 543上，同步带540包括两条平行设置的第一段541和第二段542，两个旋转气缸分别固定在第一段541和第二段542上，伺服驱动系统驱动主动轮转动时，同步带540带动两个旋转气缸相互靠近或相互远离，从而实现第一夹爪521和第二夹爪522在X方向上的相互靠近或远离。

下面对定位夹紧装置2的工作方法作如下描述。

首先，将换热器100放置在承载托块31上，承载托块31的产品放置槽311对换热器100进行初步定位。此时，夹紧件52处于缩回位置。

接着，输送线12带动工装板组件3沿着X方向向前移动至操作工位。

接着，顶出驱动件41驱动顶出板42沿着Z方向向上移动，定位件43 伸入底板32的定位槽322中，从而实现对换热器100的第二次粗定位。

接着，检测开关检测顶出组件4将换热器100顶出到位后，第三驱动机构56的两个旋转气缸分别驱动第一驱动气缸551和第二驱动气缸552旋转90度，使得第一夹爪521和第二夹爪522处于伸出位置，此时，第二限位部524和第四限位部526共面，且平行于定位靠板53的表面。

接着，第一驱动机构54驱动第一夹爪521和第二夹爪522在X方向上相互靠近且从X方向上夹持换热器100。

最后，第二驱动机构55的第一驱动气缸551和第二驱动气缸552同时驱动第一夹爪521和第二夹爪522沿着Y方向朝向定位靠板53移动至换热器100与定位靠板53接触的位置。从而实现对换热器100的第三次定位，进而实现对换热器100在三维空间中的精确定位，为后续的换热器焊接线上其他工序自动化设备的开展作业提供技术保障，提高生产效率，降低人工劳动强度及减少人员配置数量。

此外，也可以不设置第三驱动机构，通过第二驱动机构55带动夹紧件在伸出位置和缩回位置之间移动。定位夹紧装置的数量也可以根据需要进行改变。承载托块的数量及布置方式也可以根据需要进行改变。产品放置槽的形状也可以根据承载的产品对应位置的形状进行改变。定位夹紧装置也可以应用在其他需要对加工产品进行高精度定位的生产线上。上述改变也能实现本发明的目的。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.定位夹紧装置，其特征在于,包括：

工装板组件，所述工装板组件用于承载产品；

顶出组件，所述顶出组件驱动所述工装板组件在Z方向上移动，所述工装板组件上开设有产品放置槽，所述产品放置槽的形状与所述产品的被支撑部分的形状相匹配；

夹紧定位组件，在Z方向上，所述工装板组件位于所述顶出组件与所述夹紧定位组件之间；

所述夹紧定位组件包括夹紧件、定位靠板、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构；

所述夹紧件包括沿着X方向布置的第一夹爪和第二夹爪，所述第三驱动机构包括两个旋转气缸，所述第二驱动机构包括第一驱动气缸和第二驱动气缸，所述第一驱动气缸和所述第二驱动气缸分别与两个所述旋转气缸的旋转轴固定连接，所述旋转气缸驱动所述第一驱动气缸和所述第二驱动气缸在XY平面内转动，所述第一夹爪安装在所述第一驱动气缸的驱动轴上，所述第二夹爪安装在所述第二驱动气缸的驱动轴上，所述第一驱动气缸转动并带动所述第一夹爪在伸出位置和缩回位置之间移动，所述第二驱动气缸转动并带动所述第二夹爪在第二伸出位置和第二缩回位置之间移动；

在伸出位置，所述第一夹爪和所述第二夹爪均位于所述定位靠板在Y方向上的第一侧，在缩回位置，所述第一夹爪和所述第二夹爪均位于所述定位靠板在Y方向上的第二侧；

所述第一驱动机构包括伺服驱动系统、同步带、主动轮和从动轮，所述同步带套设在所述主动轮和所述从动轮上，所述同步带包括两条平行设置的第一段和第二段，两个所述旋转气缸分别固定在所述第一段和所述第二段上，所述伺服驱动系统驱动所述主动轮转动，所述同步带带动两个所述旋转气缸相互靠近，两个所述旋转气缸分别带动所述第一夹爪和所述第二夹爪在X方向上相互靠近并从X方向上夹持所述产品；

所述第一夹爪和所述第二夹爪均位于所述伸出位置时，所述第二驱动机构驱动所述第一夹爪和所述第二夹爪沿着Y方向朝向定位靠板移动并从Y方向上夹持所述产品。

2.根据权利要求1所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述工装板组件包括承载托块、底板和锁紧机构，所述承载托块上开设有产品放置槽，所述承载托块通过所述锁紧机构可拆卸地固定在所述底板上。

3.根据权利要求2所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述工装板组件还包括定位板和滑动板；

所述定位板上开设有滑槽，所述滑槽沿着X方向延伸，所述滑动板安装在所述滑槽内；

所述工装板组件上开设有在Z方向上依次贯穿所述定位板、所述滑动板和所述底板的定位孔，所述承载托块上设置有定位柱，所述定位柱伸入所述定位孔内并延伸至所述底板内；

所述锁紧机构驱动所述滑动板沿着所述滑槽的延伸方向在锁紧位置和解锁位置之间移动；

在所述锁紧位置，所述承载托块固定在所述定位板上；在所述解锁位置，所述承载托块能够从所述定位板上拆卸。

4.根据权利要求3所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述锁紧机构包括第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮和所述第二凸轮分别抵接在所述滑动板上X方向的两端。

5.根据权利要求3或4所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述定位柱的周向上开设有限位槽，在所述锁紧位置所述滑动板进入所述限位槽内，所述限位槽的侧壁限制所述承载托块在Z方向上的位移。

6.根据权利要求1至4任一项所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述顶出组件包括顶出驱动件、顶出板和定位件，所述定位件设置在所述顶出板上靠近所述工装板组件一侧，所述工装板组件上开设有定位槽，所述顶出驱动件驱动所述定位件沿着Z方向移动并伸入所述定位槽内。

7.根据权利要求1至4任一项所述的定位夹紧装置，其特征在于：

所述第一夹爪包括相互垂直连接的第一限位部和第二限位部，所述第二夹爪包括相互垂直连接的第三限位部和第四限位部；

所述第一限位部与所述第一驱动气缸的驱动轴固定连接，所述第三限位部与所述第二驱动气缸的驱动轴固定连接；

在X方向上，所述第一限位部与所述第三限位部相对设置，所述第二限位部与所述第四限位部相对设置。

8.换热器生产线，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的定位夹紧装置。

9.根据权利要求8所述的换热器生产线，其特征在于：

所述换热器生产线还包括主支架、输送线和输送线驱动机构，所述输送线支撑在所述主支架上，所述输送线驱动机构安装在所述主支架上并驱动所述输送线移动，所述工装板组件设置在所述输送线上，所述顶出组件和所述夹紧定位组件均安装在所述主支架上。

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