CN111136415B - 用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，该设备由X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台连接组成；其中X、Y两滑台之间通过螺栓连接，Y、Z两滑台之间通过螺栓连接；每个滑台分别控制一个方向的位移。该设备由电机提供动力，带动丝杠和丝母转动；丝母与滑块连接，滑块通过螺栓与下一个滑台底板固定，从而实现三个方向滑台的联动。应用中，通过调节X、Y、Z三个滑台的位置实现空间上的位移，使工作机构能够实现精确定位。该设备采用X、Y、Z三个直线自由度的设计方案以模块化的设计将产品分为X、Y向水平移动和Z向垂直升降；由于该设备采用柔性设计结构，适用性强，操作方便，性能安全可靠，生产效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车焊接生产设备，特别涉及一种用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备。
背景技术
目前，在汽车焊接生产线上，工件定位对零件焊接精度和质量有着重要的决定性作用，但就现有设备而言其夹具设计机构只能实现少数车型的切换，传统的三项气动设备结构复杂，多位气缸具有局限性行程小，精度低；开发产品生产周期较长，开发成本随之也很高。
因此，提供一种结构简单、设计合理、成本低廉、适用性强、操作方便、安全性高、生产效率高的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，成为该领域技术人员急待着手解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种结构简单、设计合理、成本低廉、适用性强、操作方便、安全性高、生产效率高的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于该设备由X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台连接组成；
所述X方向滑台包括：X向拖链、X向顶护、X向底部基板、X向滑块座、密封垫、接线盒、X向行走轨道、X向固定端死挡、X向丝杠浮动支撑座、X向左右护板、X向深沟滚珠轴承、X向丝杠轴承座、X向直线滑块、X向移动端死挡、X向丝杠丝母座、X向丝母、X向丝杠支撑轴承、X向带轮、X向皮带、X向涨套、X向小带轮、X向电机座、X向伺服电机、X向滚珠丝杠、X向滑连接板、X向拖链板；各级采用螺栓连接；
该设备底部平行设有X向底部基板，所述X向底部基板上通过螺栓连接X向电机座、X向丝杠浮动支撑座、X向丝杠轴承座、X向移动端死挡、X向固定端死挡、X向行走轨道、X向拖链板；X向伺服电机用内六角圆柱头螺钉与X向电机座连接；X向带轮、X向滚珠丝杠、X向丝杠丝母座、X向深沟滚珠轴承安装在X向丝杠轴承座和X向丝杠浮动支撑座上，用X向皮带连接X向带轮与X向小带轮；X向直线滑块置于X向行走轨道，配合往复滑动；X向滑块座用螺栓与X向直线滑块连接，X向滑连接板对应连接左右两X向滑块座；设有接线盒与密封垫用螺栓固定在X向拖链板上，X向拖链用螺栓固定在X向拖链板上；X向左右护板用螺栓固定在X向底部基板上，X向顶护用螺栓固定在X向左右护板上；
所述Y方向滑台包括；Y向拖链、Y向拖链板、拖链销轴、拖链安装板、Y向滑块座、Y向顶护板、Y向底部基板、Y向润滑块、Y向左右护板、Y向行走轨道、Y向滚珠丝杠、Y向伺服电机、Y向电机座、Y向小带轮、Y向皮带、Y向带轮、Y向丝杠支撑轴承、Y向丝母、Y向丝杠丝母座、Y向移动端死挡、Y向直线滑块、Y向丝杠轴承座、Y向深沟滚珠轴承、Y向丝杠浮动支撑座、Y向固定端死挡、Y向滑块连接板；
所述Y向底部基板通过螺栓连接Y向电机座、Y向丝杠浮动支撑座、Y向丝杠轴承座、Y向移动端死挡、Y向固定端死挡、Y向行走轨道、Y向润滑块、Y向拖链板；Y向伺服电机用内六角圆柱头螺钉与Y向电机座连接；Y向滚珠丝杠、Y向丝杠轴承座、Y向丝杠丝母座、Y向深沟滚珠轴承安装在Y向丝杠轴承座和Y向丝杠浮动支撑座上，用Y向带轮连接Y向小带轮与Y向带轮；Y向直线滑块置于Y向行走轨道上，配合往复滑动；Y向滑块座用螺栓与Y向直线滑块连接，Y向滑块连接板对应连接左右两Y向滑块座；Y向左右护板用螺栓固定在Y向底部基板上，Y向顶护板用螺栓固定在Y向左右护板上；Y向拖链两端分别与Y向顶护板与Y向拖链板连接；拖链安装板通过销轴与Y向拖链板连接；
所述Z方向滑台包括：Z轴护罩、Z轴支座、电气快插、快插固定架、上支撑板、死挡安装板、Z轴定位柱、工作基板、Z向拖链板、Z向底部基板、Z向滑块座、Z向顶护板、Z向拖链、Z轴电机支架、下支撑板、Z向伺服电机、Z向行走轨道、Z向滚珠丝杠、Z轴电机调节板、Z轴电机调整块、Z向丝母、Z向丝杠支撑轴承、活节螺栓、Z向润滑块、Z向直线滑块、Z向带轮、Z向皮带、Z向小带轮；
所述Z向底部基板通过螺栓连接Z向行走轨道、Z轴支座；Z向直线滑块置于Z向行走轨道上，配合往复滑动，Z向滑块座用螺栓与Z向直线滑块连接，工作基板用螺栓与Z向滑块座固定连接；Z向丝杠支撑轴承用螺栓与下支撑板固定，左右挡板端各装有深沟球轴承，撑起丝杠丝母组；Z向滚珠丝杠一端装有Z向带轮，与电机端Z向小带轮用Z向皮带连接；Z轴电机调节板与Z轴电机调整块用螺栓固定在挡板上，Z轴电机调节板与Z轴电机支架螺栓连接可调，Z向伺服电机用螺栓固定在Z轴电机支架上；死挡安装板与另一侧挡板相连，死挡安装板上安装Z轴定位柱螺钉紧固；Z向拖链板通过螺栓连接与Z轴支座固定，Z向拖链两端分别与Z向拖链板和Z向底部基板螺栓连接；Z向润滑块、快插固定架与活节螺栓固定在Z轴支座上；电气快插插在快插固定架上，电机端护罩通过螺栓连接与Z轴电机调节板固定Z向顶护板通过螺栓对应连接与左右挡板固定；
所述的Y方向滑台通过螺栓连接将其Y向底部基板与X向滑块座固定接连，使Y方向滑台可以随着X方向滑台的滑块座产生X向位移；X向拖链两端分别连在X向拖链板上和Y滑台的拖链安装板上；所述的Z方向滑台通过螺栓连接将其Z轴支座与Y方向滑台的滑块座固连，使Z方向滑台可以随着Y方向滑台的滑块座产生Y向位移；Y向拖链两端分别连在Y向拖链板上和Z轴支座；从而可以控制工作基板在X、Y、Z三个方向移动；
将所述的X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台通过螺栓连接起来，组成多轴联动定位单元，其中工作基板为定位输出端，三个电机分别提供三个方向运动的动力，带动滚珠丝杠，分别在X、Y、Z三个方向发生位移，使工作基板移动到操作的位置，对工件进行精确定位。
本发明的有益效果是：该设备采用X、Y、Z三个直线自由度的设计方案以模块化的设计方法将产品分为X、Y向水平移动和Z向垂直升降；与传统单一夹具相比，该定位系统可以减少新车型导入时设备和生产工艺的变更降低开发周期和成本。由于该设备采用柔性设计，适用性强，可以大大提高生产效率及减少安全事故，最大化的为企业创造更多价值。
总之，该设备设计合理，结构简单，生产成本低廉，适用性强，操作方便，安全性高，生产效率高，应用效果非常显著；该设备填补了国内外相关技术空白。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明整体结构侧视示意图；
图3是本发明整体结构俯视示意图；
图4是图1中沿A-A向剖视结构示意图；
图5是图1中沿B-B向剖视结构示意图；
图6是图1中沿C-C向剖视结构示意图；
图7是图3中沿D-D向剖视结构示意图；
图8是图3中沿E-E向剖视结构示意图；
图9是图1中沿F-F向剖视结构示意图；
图10是图1中沿G-G向剖视结构示意图；
图11是图2中沿H-H向剖视结构示意图；
图12是图3中沿I-I向剖视结构示意图；
图13是本发明电路接线示意图。
图中：X方向滑台：
1-1X向拖链，1-2X向顶护，1-3X向底部基板，1-4X向滑块座，1-5密封垫，1-6接线盒，1-7X向行走轨道，1-8X向固定端死挡，1-9X向丝杠浮动支撑座，1-10X向左右护板，1-11X向深沟滚珠轴承，1-12X向丝杠轴承座，1-13X向直线滑块，1-14X向移动端死挡，1-15X向丝杠丝母座，1-16X向丝母，1-17X向丝杠支撑轴承，1-18X向带轮，1-19X向皮带，1-20X向涨套，1-21X向小带轮，1-22X向电机座，1-23X向伺服电机，1-24X向滚珠丝杠，1-25X向滑连接板，1-26X向拖链板。
Y方向滑台：
2-1Y向拖链，2-2Y向拖链板，2-3拖链销轴，2-4拖链安装板，2-5Y向滑块座，2-6Y向顶护板，2-7Y向底部基板，2-8Y向润滑块，2-9Y向左右护板，2-10Y向行走轨道，2-11Y向滚珠丝杠，2-12Y向伺服电机，2-13Y向电机座，2-14Y向小带轮，2-15Y向皮带，2-16Y向带轮，2-17Y向丝杠支撑轴承，2-18Y向丝母，2-19Y向丝杠丝母座，2-20Y向移动端死挡，2-21Y向直线滑块，2-22Y向丝杠轴承座，2-23Y向深沟滚珠轴承，2-24Y向丝杠浮动支撑座，2-25Y向固定端死挡，2-26Y向滑块连接板。
Z方向滑台：
3-1Z轴护罩，3-2Z轴支座，3-3电气快插，3-4快插固定架，3-5上支撑板，3-6死挡安装板，3-7Z轴定位柱，3-8工作基板，3-9Z向拖链板，3-10Z向底部基板，3-11Z向滑块座，3-12Z向顶护板，3-13Z向拖链，3-14Z轴电机支架，3-15下支撑板，3-16Z向伺服电机，3-17Z向行走轨道，3-18Z向滚珠丝杠，3-19Z轴电机调节板，3-20Z轴电机调整块，3-21Z向丝母，3-22Z向丝杠支撑轴承，3-23活节螺栓，3-24Z向润滑块。3-25Z向直线滑块，3-26Z向带轮，3-27Z向皮带，3-28Z向小带轮。
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：
如图1-图12所示，一种用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，该设备由X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台连接组成。
所述X方向滑台包括：X向拖链1-1、X向顶护1-2、X向底部基板1-3、X向滑块座1-4、密封垫1-5、接线盒1-6、X向行走轨道1-7、X向固定端死挡1-8、X向丝杠浮动支撑座1-9、X向左右护板1-10、X向深沟滚珠轴承1-11、X向丝杠轴承座1-12、X向直线滑块1-13、X向移动端死挡1-14、X向丝杠丝母座1-15、X向丝母1-16、X向丝杠支撑轴承1-17、X向带轮1-18、X向皮带1-19、X向涨套1-20、X向小带轮1-21、X向电机座1-22、X向伺服电机1-23、X向滚珠丝杠1-24、X向滑连接板1-25、X向拖链板1-26；各级采用螺栓连接。
该设备底部平行设有X向底部基板1-3，所述X向底部基板1-3上通过螺栓连接X向电机座1-22、X向丝杠浮动支撑座1-9、X向丝杠轴承座1-12、X向移动端死挡1-14、X向固定端死挡1-8、X向行走轨道1-7、X向拖链板1-26；X向伺服电机1-23用内六角圆柱头螺钉与X向电机座1-22连接；X向带轮1-18、X向滚珠丝杠1-24、X向丝杠丝母座1-15、X向深沟滚珠轴承1-11安装在X向丝杠轴承座1-12和X向丝杠浮动支撑座1-9上，用X向皮带1-19连接X向带轮1-18与X向小带轮1-21；X向直线滑块1-13置于X向行走轨道1-7，配合往复滑动；X向滑块座1-4用螺栓与X向直线滑块1-13连接，X向滑连接板1-25对应连接左右两X向滑块座1-4；设有接线盒1-6与密封垫1-5用螺栓固定在X向拖链板1-26上，X向拖链1-1用螺栓固定在X向拖链板1-26上；X向左右护板1-10用螺栓固定在X向底部基板1-3上，X向顶护1-2用螺栓固定在X向左右护板1-10上。
以上结构中各部件的设置及作用特点如下：
X向拖链1-1：为市售产品，具有承载高，经久耐用等特点，一端通过螺栓连接固定在X向拖链板1-26上，一端通过螺栓连接固定在拖链安装板2-4上，用于Y向滑台在往复运动时保护动力电缆及信号电缆。
X向顶护1-2：为钢板折弯件，加通过螺栓连接固定在X向左右护板1-10上部，可以有效防止杂物掉落在X向行走轨道1-7上部，影响X向直线滑块1-13运动。
X向底部基板1-3：由铸造件机加工而成，具有刚性好、外观漂亮等优点，上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓连接与X向行走轨道1-7、X向固定端死挡1-8、X向丝杠浮动支撑座1-9、X向丝杠支撑轴承1-17和X向电机座1-22固定，下安装法兰通过螺栓连接与地面固定。
X向滑块座1-4：由机加工件焊接而成，板中设过孔，通过螺栓连接与X向直线滑块1-13连接，两侧滑块座通过螺栓与X向滑连接板1-25连接使其同步滑动；两侧滑块座顶端通过螺栓连接与Y向滑台的Y向底部基板2-7固定，带动Y向滑台可沿X向做往复运动。
密封垫1-5：为市售产品，可以有效防尘。
接线盒1-6：为钢板折弯件，连接内部和外部电线，保护电线。
如图13所示，通过接线盒1-6内部分线，分别分到X，Y，Z，三个方向滑台的电机前端大口通过重载连接器接入总线，接线盒1-6内部分出六条支线分别为X、Y、Z三个方向电机的电源线和编码器线，电源控制电机的启动和停止，编码器通过编程控制电机的旋转程度依次来达到控制X、Y、Z三个方向的位移。接线盒1-6内部装有干电池连接插拔式连接端子；编码器为电机内置的绝对值编码器。
X向行走轨道1-7：采用9Mn2CrV材料加工而成，经过淬火处理，保证行走的直线度，通过螺栓连接固定在X向底部基板1-3上部。
X向固定端死挡1-8：为长方体结构，通过螺栓连接固定X向底部基板1-3上，用于限制设备X向的移动范围。
X向丝杠浮动支撑座1-9：长方体结构，通过螺栓连接X向丝杠轴承座1-12，中间有凹槽，为丝杠提供浮动空间。
X向左右护板1-10：为钢板折弯件，加通过螺栓与X向顶护1-2连接，起到防尘效果。
X向深沟滚珠轴承1-11：为市售产品，具有结构简单价格低廉应用广泛等特点，主要承受径向载荷。
X向丝杠轴承座1-12：安装X向滚珠丝杠1-24和X向深沟滚珠轴承1-1。
X向直线滑块1-13：为市售产品，可沿行走X向行走轨道1-7直线运动。
X向移动端死挡1-14：为长方体结构，通过螺栓连接与X向滑连接板1-25固定，配合X向固定端死挡1-8来限制设备X向的移动范围。
X向丝杠丝母座1-15：长方体结构，上端连接X向滑连接板1-25，中间过孔X向滚珠丝杠1-24，安装上X向丝母1-16。使丝母在丝杠上移动时带动相连部件一起运动。
X向丝母1-16：为市售产品，工作时沿滚珠丝杠往复运动。
X向丝杠支撑轴承1-17为市售产品，支撑滚珠丝杠。
X向带轮18，X向皮带1-19，X向涨套1-20，X向小带轮1-21：均为市售产品，用于连接X向伺服电机1-23与X向滚珠丝杠1-24。
X向电机座1-22：为焊接结构件，通过螺栓连接固定在X向底部基板1-3上，其上安装X向伺服电机1-23。
X向伺服电机1-23：为市售产品，为设备提供X向的动力。
X向滚珠丝杠1-24：为市售产品，通过X向皮带1-19与X向伺服电机1-23相连，电机为其提供动力配合X向丝母1-16及其它零部件连接完成X向的往复运动。
X向滑连接板1-25：为型材加工件，通过螺栓连接两侧X向滑块座1-4，使两侧同步运动。
X向拖链板1-26：为板材加工件，通过螺栓连接安装X向拖链1-1的一端，接线盒1-6通过螺栓安装在X向拖链板1-26上。
所述Y方向滑台包括；Y向拖链2-1、Y向拖链板2-2、拖链销轴2-3、拖链安装板2-4、Y向滑块座2-5、Y向顶护板2-6、Y向底部基板2-7、Y向润滑块2-8、Y向左右护板2-9、Y向行走轨道2-10、Y向滚珠丝杠2-11、Y向伺服电机2-12、Y向电机座2-13、Y向小带轮2-14、Y向皮带2-15、Y向带轮2-16、Y向丝杠支撑轴承2-17、Y向丝母2-18、Y向丝杠丝母座2-19、Y向移动端死挡2-20、Y向直线滑块2-21、Y向丝杠轴承座2-22、Y向深沟滚珠轴承2-23、Y向丝杠浮动支撑座2-24、Y向固定端死挡2-25、Y向滑块连接板2-26。
所述Y向底部基板2-7通过螺栓连接Y向电机座2-13、Y向丝杠浮动支撑座2-24、Y向丝杠轴承座2-22、Y向移动端死挡2-20、Y向固定端死挡2-25、Y向行走轨道2-10、Y向润滑块2-8、Y向拖链板2-2；Y向伺服电机2-12用内六角圆柱头螺钉与Y向电机座2-13连接；Y向滚珠丝杠2-11、Y向丝杠轴承座2-22、Y向丝杠丝母座2-19、Y向深沟滚珠轴承2-23安装在Y向丝杠轴承座2-22和Y向丝杠浮动支撑座2-24上，用Y向带轮2-16连接Y向小带轮2-14与Y向带轮2-16；Y向直线滑块2-21置于Y向行走轨道2-10上，配合往复滑动；Y向滑块座2-5用螺栓与Y向直线滑块2-21连接，Y向滑块连接板2-26对应连接左右两Y向滑块座2-5；Y向左右护板2-9用螺栓固定在Y向底部基板2-7上，Y向顶护板2-6用螺栓固定在Y向左右护板2-9上；Y向拖链2-1两端分别与Y向顶护板2-6与Y向拖链板2-2连接；拖链安装板2-4通过销轴与Y向拖链板2-2连接。
以上结构中各部件的设置及作用特点如下：
Y向拖链2-1：为市售产品，具有承载高，经久耐用等特点，一端通过螺栓连接固定在Y向拖链板2-2上，一端通过螺栓连接固定在Z轴支座3-2上，用于Z向滑台在往复运动时保护动力电缆及信号电缆。
Y向拖链板2-2：为钢板折弯件，通过螺栓连接与Y向底部基板2-7固定，通过螺栓连接Y向拖链2-1一端。
拖链销轴2-3：通过孔配合安装Y向拖链板2-2，通过孔配合安装拖链安装板2-4，拖链销轴2-3两端用开口销限位。
拖链安装板2-4：为板材加工件，通过螺栓连接X向拖链1-1的一端。
Y向滑块座2-5：由机加工焊接而成，板中设过孔，通过螺栓连接与直线滑块连接，两侧滑块座通过螺栓与滑块连接板连接使其同步滑动；两侧滑块座顶端通过螺栓连接与Z向滑台的Z轴支座3-2固定，带动Z向滑台可沿Y向做往复运动。
Y向顶护板2-6：为钢板折弯件，通过螺栓连接固定在Y向左右护板2-9上部，可以有效防止杂物掉落在Y向行走轨道2-10上部，影响直线滑块运动。
Y向底部基板2-7：由铸造件机加工而成，具有刚性好、外观漂亮等优点，上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓连接与Y向行走轨道2-10、Y向固定端死挡2-25、Y向丝杠浮动支撑座2-24、Y向丝杠轴承座2-22、Y向电机座2-13，下安装法兰通过螺栓连接与地面固定。
Y向润滑块2-8：为型材加工件，通过螺栓与Y向底部基板2-7固定。
Y向左右护板2-9：为钢板折弯件，通过螺栓与Y向顶护板2-6连接，起到防尘作用。
Y向行走轨道2-10：采用9Mn2CrV材料加工而成，经过淬火处理，保证行走的直线度。通过螺栓连接固定在底部Y向底部基板2-7上部。
Y向滚珠丝杠2-11：为市售产品，通过皮带与伺服电机相连，电机为其提供动力配合上银丝母及其它零部件连接完成Y向的往复运动。
Y向伺服电机2-12：为市售产品，为设备提供Y向的动力。
Y向电机座1-13：为焊接结构件，通过螺栓连接固定在Y向底部基板2-7上，其上安装Y向伺服电机2-12。
Y向小带轮2-14、Y向皮带2-15、Y向带轮2-16：均为市售产品，用于连接Y向伺服电机2-12与Y向滚珠丝杠2-11。
Y向丝杠支撑轴承2-17：为市售产品，支撑滚珠丝杠。
Y向丝母2-18：为市售产品，工作时沿滚珠丝杠往复运动。
Y向丝杠丝母座2-19：为长方体结构，上端连接Y向滑块连接板2-26，中间过孔Y向滚珠丝杠2-11，安装上Y向丝母2-18。使丝母在丝杠上移动时带动相连部件一起运动。
Y向移动端死挡2-20：为长方体结构，通过螺栓连接与Y向滑块连接板2-26固定，配合Y向固定端死挡2-25来限制设备Y向的移动范围。
Y向直线滑块2-21：为市售产品，可沿Y向行走轨道2-10的Y直线运动。
Y向丝杠轴承座2-22：安装Y向滚珠丝杠2-11和Y向深沟滚珠轴承2-23。
Y向深沟滚珠轴承2-23：市售产品，具有结构简单价格低廉应用广泛等特点，主要承受径向载荷。
Y向丝杠浮动支撑座2-24：为长方体结构，通过螺栓连接Y向丝杠轴承座2-22，中间设有凹槽，为丝杠提供浮动空间。
Y向固定端死挡2-25：为长方体结构，通过螺栓连接固定Y向底部基板2-7上，用于限制设备Y向的移动范围。
Y向滑块连接板2-26：为型材加工件，通过螺栓连接两侧Y向滑块座2-5，使两侧同步运动。
所述Z方向滑台包括：Z轴护罩3-1、Z轴支座3-2、电气快插3-3、快插固定架3-4、上支撑板3-5、死挡安装板3-6、Z轴定位柱3-7、工作基板3-8、Z向拖链板3-9、Z向底部基板3-10、Z向滑块座3-11、Z向顶护板3-12、Z向拖链3-13、Z轴电机支架3-14、下支撑板3-15、Z向伺服电机3-16、Z向行走轨道3-17、Z向滚珠丝杠3-18、Z轴电机调节板3-19、Z轴电机调整块3-20、Z向丝母3-21、Z向丝杠支撑轴承3-22、活节螺栓3-23、Z向润滑块3-24、Z向直线滑块3-25、Z向带轮3-26、Z向皮带3-27、Z向小带轮3-28。
所述Z向底部基板3-10通过螺栓连接Z向行走轨道3-17、Z轴支座3-2；Z向直线滑块3-25置于Z向行走轨道3-17上，配合往复滑动，Z向滑块座3-11用螺栓与Z向直线滑块3-25连接，工作基板用螺栓3-8与Z向滑块座3-11固定连接；Z向丝杠支撑轴承3-22用螺栓与下支撑板3-15固定，左右挡板端各装有深沟球轴承，撑起丝杠丝母组；Z向滚珠丝杠3-18一端装有Z向带轮3-26，与电机端Z向小带轮3-28用Z向皮带3-27连接；Z轴电机调节板3-19与Z轴电机调整块3-20用螺栓固定在挡板上，Z轴电机调节板3-19与Z轴电机支架3-14螺栓连接可调，Z向伺服电机3-16用螺栓固定在Z轴电机支架3-14上；3-6死挡安装板3-6与另一侧挡板相连，死挡安装板3-6上安装Z轴定位柱3-7螺钉紧固；Z向拖链板3-9通过螺栓连接与Z轴支座3-2固定，Z向拖链3-13两端分别与Z向拖链板3-9和Z向底部基板3-10螺栓连接；Z向润滑块3-24、快插固定架3-4与活节螺栓3-23固定在Z轴支座3-2上；电气快插3-3插在快插固定架3-4上，电机端护罩通过螺栓连接与Z轴电机调节板3-19固定Z向顶护板3-12通过螺栓对应连接与左右挡板固定。
以上结构中各部件的设置及作用特点如下：
Z轴护罩3-1：为钢板折弯件，通过螺栓与Z轴电机调节板3-19连接，起到防尘效果。
Z轴支座3-2：为焊接结构件，通过螺栓连接与Z向底部基板3-10固定。
Z轴支座3-2底部与Y向滑块座2-5通过螺栓连接固定，可以沿Y向做往复运动。
电气快插3-3：为市售产品。插在快插固定架上。
快插固定架3-4：通过螺栓连接固定在Z轴支座3-2上。
上支撑板3-5：与下支撑板3-15通过螺栓连接固定在底部Y向滑块座2-5上，两支撑板上开有轴承孔，安装轴承支撑起滚珠丝杠。
死挡安装板3-6：为机加工件，通过螺栓连接与挡板固定。
Z轴定位柱3-7：为圆柱件，圆柱一端设有螺纹孔，通过螺栓连接与死挡安装板3-6固定，对工作基板3-8起到Z向的定位作用。
工作基板3-8：为钢板加工件，通过螺栓连接与Z向滑块座3-11固定，工作基板3-8为该设备的工作平台，其上安装定位销、托块等零件最终的定位通过工作基板3-8的位置体现。
Z向拖链板3-9：为钢板折弯件，通过螺栓连接与Z轴支座3-2和Z向拖链3-13固定。
Z向底部基板3-10：由铸造件机加工而成，具有刚性好、外观漂亮等优点，上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓连接与Z向行走轨道3-17固定。
Z向滑块座3-11：由机加工件焊接而成，板中设过孔，通过螺栓连接与两侧轨道上的Z向直线滑块3-25连接；Z向滑块座3-11顶端通过螺栓连接与工作基板3-8固定，使工作基板3-8可随滑块座沿Z向的往复运动。
Z向顶护板3-12：为钢板折弯件，通过螺栓连接固定在上支撑板3-5和下支撑板3-15上，可以有效防止杂物掉落在Z向行走轨道3-17上部，影响Z向直线滑块3-25运动。
Z向拖链3-13：为市售产品，具有承载高，经久耐用等特点，一端通过螺栓连接固定在Z向拖链板3-9上，一端通过螺栓连接固定在Z轴支座3-2上，用于工作基板3-8在往复运动时保护动力电缆及信号电缆。
Z轴电机支架3-14：为钢板加工件，通过螺栓连接与Z向伺服电机3-16固定，钢板上开有长圆孔，通过螺栓与Z轴电机调节板3-19固定，长圆孔可以实现电机Y向位置可调。
下支撑板3-15：与上支撑板3-5通过螺栓连接固定在底部Y向滑块座2-5上，两支撑板上开有轴承孔，安装轴承支撑起滚珠丝杠。
Z向伺服电机3-16：为市售产品，为设备提供Z向行走的动力。
Z向行走轨道3-17：采用9Mn2CrV材料加工而成，经过淬火处理，保证行走的直线度。通过螺栓连接固定在Z向底部基板3-10上部。
Z向滚珠丝杠3-18：为市售产品，通过皮带与伺服电机相连，电机为其提供动力配合Z向丝母3-21及其他零部件连接完成Z向的往复运动。
Z轴电机调节板3-19：为钢板加工件，通过螺栓连接与下支撑板3-15固定，与Z轴电机调整块3-20、Z轴电机支架3-14螺栓连接。
Z轴电机调整块3-20：为长方体钢块，通过螺栓连接与Z轴电机调节板3-19固定。
Z向丝母3-21：为市售产品，工作时沿滚珠丝杠往复运动。
Z向丝杠支撑轴承3-22：为市售产品，支撑滚珠丝杠。
活节螺栓3-23：通过螺纹连接与Z轴支座固定。
Z向润滑块3-24：为型材加工件，通过螺栓与Z轴支座3-2固定。
Z向直线滑块3-25：直线滑块Y为市售产品，可沿Z向行走轨道3-17直线运动。
Z向带轮3-26、Z向皮带3-27、Z向小带轮3-28：均为市售产品，用于连接Z向伺服电机3-16与Z向滚珠丝杠3-18。
本发明工作原理及主要结构特点：
所述的Y方向滑台通过螺栓连接将其Y向底部基板2-7与X向滑块座1-4固连，使Y方向滑台可以随着X方向滑台的滑块座产生X向位移；X向拖链1-1两端分别连在X向拖链板1-26上和Y滑台的拖链安装板2-4上；所述的Z方向滑台通过螺栓连接将其Z轴支座3-2与Y方向滑台的滑块座2-5固连，使Z方向滑台可以随着Y方向滑台的滑块座2-5产生Y向位移；Y向拖链2-1两端分别连在Y向拖链板2-2上和Z轴支座3-2；从而可以控制工作基板3-8在X、Y、Z三个方向移动。
将所述的X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台通过螺栓连接起来，组成多轴联动定位单元，其中工作基板3-8为定位输出端，三个电机分别提供三个方向运动的动力，带动滚珠丝杠，分别在X、Y、Z三个方向发生位移，根据工作需要，使工作基板3-8移动到合适的位置，对工件进行精确定位。整个设备通过可以自由调节X、Y、Z三个方向位移来适配多种车型的定位，更符合多种中小批量生产，在实际生产中其设备利用率高，拥有快速的应变能力，运行灵活体现其具有很好的柔性，逐渐成为市场主流设备。
该设备中丝母通过螺栓连接与滑块连接板固定，丝母与丝杠配合，在电机的带动下丝母沿丝杠往复运动，与丝母连接的滑块连接板在丝母带动下运动，滑块连接板与滑块通过螺栓固定连接，带动滑块沿直线导轨往复运动，实现定位装置在直线导轨允许范围内任意位置工作。
为了能使滑台运动顺滑流畅，没有噪声，需要为丝杠和导轨提供润滑，由于X和Y方向滑台的直线滑块分别被Y向底部基板和Z向底部基板覆盖，不方便直接增设油嘴，为了润滑方便，该设备设计了润滑块结构，Y向和Z向两个润滑块分别与Y向底部基板和Z向底部基板用螺栓固定，润滑块上开有油孔，连接油管，且油管通向内部各个对应的行走轨道，通过油管可以实现在外面加油润滑；其整体结构设计简单，方便操作，润滑效果好，有效解决了设备内部导轨和丝杠的润滑等问题。
总之，整个设备的定位过程由人工按钮控制，各动作联锁、互锁控制。
该设备主要参数：
X轴行程500mm；
Y轴行程200mm；
Z轴行程300mm；
X轴最大速度319mm/s；
Y轴最大速度319mm/s；
Z轴最大速度416mm/s；
重复定位精度±0.1mm；
最大动负载30Kg；
最大静负载100Kg。
该设备结构设计合理、性能安全可靠，便于加工制造、装配、运输、安装，且维护方便。
上述参照实施例对用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的；因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于该设备由X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台连接组成；
所述X方向滑台包括：X向拖链、X向顶护、X向底部基板、X向滑块座、密封垫、接线盒、X向行走轨道、X向固定端死挡、X向丝杠浮动支撑座、X向左右护板、X向深沟滚珠轴承、X向丝杠轴承座、X向直线滑块、X向移动端死挡、X向丝杠丝母座、X向丝母、X向丝杠支撑轴承、X向带轮、X向皮带、X向涨套、X向小带轮、X向电机座、X向伺服电机、X向滚珠丝杠、X向滑连接板、X向拖链板；各级采用螺栓连接；
该设备底部平行设有X向底部基板，所述X向底部基板上通过螺栓分别与X向电机座、X向丝杠浮动支撑座、X向丝杠轴承座、X向移动端死挡、X向固定端死挡、X向行走轨道和X向拖链板连接；X向伺服电机用内六角圆柱头螺钉与X向电机座连接；X向带轮、X向滚珠丝杠、X向丝杠丝母座、X向深沟滚珠轴承安装在X向丝杠轴承座和X向丝杠浮动支撑座上，用X向皮带连接X向带轮与X向小带轮；X向直线滑块置于X向行走轨道，配合往复滑动；X向滑块座用螺栓与X向直线滑块连接，X向滑连接板对应连接左右两X向滑块座；设有接线盒与密封垫用螺栓固定在X向拖链板上，X向拖链用螺栓固定在X向拖链板上；X向左右护板用螺栓固定在X向底部基板上，X向顶护用螺栓固定在X向左右护板上；
所述Y方向滑台包括；Y向拖链、Y向拖链板、拖链销轴、拖链安装板、Y向滑块座、Y向顶护板、Y向底部基板、Y向润滑块、Y向左右护板、Y向行走轨道、Y向滚珠丝杠、Y向伺服电机、Y向电机座、Y向小带轮、Y向皮带、Y向带轮、Y向丝杠支撑轴承、Y向丝母、Y向丝杠丝母座、Y向移动端死挡、Y向直线滑块、Y向丝杠轴承座、Y向深沟滚珠轴承、Y向丝杠浮动支撑座、Y向固定端死挡、Y向滑块连接板；
所述Y向底部基板通过螺栓分别与Y向电机座、Y向丝杠浮动支撑座、Y向丝杠轴承座、Y向移动端死挡、Y向固定端死挡、Y向行走轨道、Y向润滑块和Y向拖链板连接；Y向伺服电机用内六角圆柱头螺钉与Y向电机座连接；Y向滚珠丝杠、Y向丝杠轴承座、Y向丝杠丝母座、Y向深沟滚珠轴承安装在Y向丝杠轴承座和Y向丝杠浮动支撑座上，用Y向带轮连接Y向小带轮与Y向带轮；
Y向直线滑块置于Y向行走轨道上，配合往复滑动；Y向滑块座用螺栓与Y向直线滑块连接，Y向滑块连接板对应连接左右两Y向滑块座；Y向左右护板用螺栓固定在Y向底部基板上，Y向顶护板用螺栓固定在Y向左右护板上；Y向拖链两端分别与Y向顶护板与Y向拖链板连接；拖链安装板通过销轴与Y向拖链板连接；
所述Z方向滑台包括：Z轴护罩、Z轴支座、电气快插、快插固定架、上支撑板、死挡安装板、Z轴定位柱、工作基板、Z向拖链板、Z向底部基板、Z向滑块座、Z向顶护板、Z向拖链、Z轴电机支架、下支撑板、Z向伺服电机、Z向行走轨道、Z向滚珠丝杠、Z轴电机调节板、Z轴电机调整块、Z向丝母、Z向丝杠支撑轴承、活节螺栓、Z向润滑块、Z向直线滑块、Z向带轮、Z向皮带、Z向小带轮；
所述Z向底部基板通过螺栓分别与Z向行走轨道和Z轴支座连接；Z向直线滑块置于Z向行走轨道上，配合往复滑动，Z向滑块座用螺栓与Z向直线滑块连接，工作基板用螺栓与Z向滑块座固定连接；Z向丝杠支撑轴承用螺栓与下支撑板固定，左右挡板端各装有深沟球轴承，撑起丝杠丝母组；Z向滚珠丝杠一端装有Z向带轮，与电机端Z向小带轮用Z向皮带连接；Z轴电机调节板与Z轴电机调整块用螺栓固定在挡板上，Z轴电机调节板与Z轴电机支架通过螺栓连接，Z向伺服电机用螺栓固定在Z轴电机支架上；死挡安装板与另一侧挡板相连，死挡安装板上安装Z轴定位柱螺钉紧固；Z向拖链板通过螺栓与Z轴支座固定，Z向拖链两端分别与Z向拖链板和Z向底部基板通过螺栓连接；Z向润滑块、快插固定架与活节螺栓固定在Z轴支座上；电气快插插在快插固定架上，电机端护罩通过螺栓与Z轴电机调节板固定，Z向顶护板通过螺栓对应与左右挡板固定；
所述的Y方向滑台通过螺栓将其Y向底部基板与X向滑块座固定接连，使Y方向滑台可以随着X方向滑台的滑块座产生X向位移；X向拖链两端分别连在X向拖链板上和Y滑台的拖链安装板上；所述的Z方向滑台通过螺栓将其Z轴支座与Y方向滑台的滑块座固连，使Z方向滑台可以随着Y方向滑台的滑块座产生Y向位移；Y向拖链两端分别连在Y向拖链板上和Z轴支座；从而可以控制工作基板在X、Y、Z三个方向移动；
将所述的X方向滑台、Y方向滑台和Z方向滑台通过螺栓连接起来，组成多轴联动定位单元，其中工作基板为定位输出端，三个电机分别提供三个方向运动的动力，带动滚珠丝杠，分别在X、Y、Z三个方向发生位移，使工作基板移动到合适的位置，对工件进行精确定位；
所述X向底部基板上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓分别与X向行走轨道、X向固定端死挡、X向丝杠浮动支撑座、X向丝杠支撑轴承和X向电机座固定，下安装面设有法兰通过螺栓与地面固定；
所述Y向底部基板上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓与Y向行走轨道、Y向固定端死挡、Y向丝杠浮动支撑座、Y向丝杠轴承座、Y向电机座连接，下安装面设有法兰通过螺栓与地面固定。
2.根据权利要求1所述的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于所述X向滑块座通过螺栓与X向直线滑块连接，两侧滑块座通过螺栓与X向滑连接板连接使其同步滑动；两侧滑块座顶端通过螺栓与Y向滑台的Y向底部基板固定，带动Y向滑台沿X向做往复运动。
3.根据权利要求1所述的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于所述Y向滑块座通过螺栓与直线滑块连接，两侧滑块座通过螺栓与滑块连接板连接使其同步滑动；两侧滑块座顶端通过螺栓与Z向滑台的Z轴支座固定，带动Z向滑台沿Y向做往复运动。
4.根据权利要求1所述的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于所述Z向底部基板上下表面设置安装面，上安装面通过螺栓与Z向行走轨道固定。
5.根据权利要求1所述的用于多车型混线生产的多轴联动柔性定位设备，其特征在于所述Z向滑块座通过螺栓与两侧轨道上的Z向直线滑块连接；Z向滑块座顶端通过螺栓与工作基板固定，使工作基板随滑块座沿Z向往复运动。
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