CN111390456A - 一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，包括X向移载小车，所述X向移载小车的一侧安装有轨道体，轨道体的两端设置有工作位地面精定位机构，X向移载小车的前端设置有固定库位，所述X向移载小车上安装有XY向精定位气缸插销机构，XY向精定位气缸插销机构的一侧安装有Z向精定位浮动机构，所述X向移载小车上分别安装有拖链、伺服电机、工装夹具导向轮组、移载驱动滚柱丝杠和移载驱动电机。本发明通过从成本节约方式出发，提出了新的工装平移机构，并装载在移载平台上，同时追加了需要精定位工作位置的二次定位结构，从而降低了其他部分的驱动传动部件以及加工要求，降低了多库位时总体实施成本。

Description

一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置

技术领域

本发明涉及汽车焊装生产技术领域，具体为一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置。

背景技术

目前自动化生产领域，同类多规格产品共线生产以节约生产设备资源和场地的需求越来越明显。催生柔性化、智能化线体布局方案和生产工艺不断改进和完善。本发明主要由白车身焊装自动化生产线的实际需求演化而来但其实现方式可以被借鉴于任何需要特别工装或物料自动快速替换的任意场合。汽车焊装生产过程中，很多企业需要在某条单一生产线上生产多种不同的车型，一条生产线根据车型的不同，需要不同的工装夹具来进行装夹完成焊接生产的需要，在分拼工位因工件大小不一，上件要求不一致等各种因素，往往工装夹具大小和重量差别较大，故实际项目应用中难以在技术和资金上实现工装工装夹具本体的柔性化实现。因此，目前阶段要实现柔性化多车型混线生产，就必须依赖于多工装工装夹具之间相互切换。另外，由于车身焊装生产线的生产节拍要求以及选择任意混线生产模式或小批量切换生产模式的市场需求越来越高，大部分生产者舍弃了将工装存放于远离生产区域的存储地，利用周转物流设备按需要运输安装的传统工装切换方式，而选择直接在生产线边设置工装的存放位置，生产需要时直接切入生产线，替换线上的工装，以节省切换时间，来获取宝贵的生产时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，包括X向移载小车，所述X向移载小车的一侧安装有轨道体，轨道体的两端设置有工作位地面精定位机构，X向移载小车的前端设置有固定库位，所述X向移载小车上安装有XY向精定位气缸插销机构，XY向精定位气缸插销机构的一侧安装有Z向精定位浮动机构，所述X向移载小车上分别安装有拖链、伺服电机、工装夹具导向轮组、移载驱动滚柱丝杠和移载驱动电机。

优选的，所述伺服电机的一侧安装有气电能源快插机构，工装夹具导向轮组的一侧安装有工装夹具支承轮组，工装夹具支承轮组的一侧安装有拖钩导向直线导轨，拖钩导向直线导轨的一端安装有剪式结构，剪式结构上安装有剪式结构驱动节点和剪式结构终端节点，移载驱动电机的一端通过主轴与同步带转动连接，移载驱动滚柱丝杠通过固定件与移载驱动直线导轨连接。

优选的，所述XY向精定位气缸插销机构上安装有气缸和安装板，安装板两端通过铰接点与连杆相连接，连杆的上端安装有铰链。

优选的，所述XY向精定位气缸插销机构的内部安装有轨道组、定位插销和限位块。

优选的，所述Z向精定位浮动机构上安装有直线导轨和浮动块，直线导轨的表面安装有直线导轨滑块，浮动块的上下两端分别安装有上部滚轮和下部滚轮。

优选的，所述Z向精定位浮动机构上安装有X向精定位轮组和Y向精定位轮组，Z向精定位浮动机构上设置有高度尺寸，Z向精定位浮动机构的内部安装有工装夹具侧带坡支撑块，工装夹具侧带坡支撑块的下端设置有带坡支撑块。

优选的，所述轨道体上安装有导轨和齿条，X向移载小车的两侧分别设置有X向移载小车支承轮、X向移载小车导向轮和X向移载小车反向压轮，三者配合扣住轨道体上的导轨。

优选的，所述固定库位的上部安放可切换的夹具工装，夹具工装上安装有夹具底部拖钩滚轮，工作时安装X向小车的剪式结构拖钩拖动夹具底部拖钩滚轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）针对成对完成库位切换工作且切换行程固定的库位系统重新进行了设计，将工装夹具Y向拖曳的功能机构移动到了X向横移小车上，同方案多库位布置时可以减少此机构的使用量而减少成本；

（2）X向移载小车通过伺服电机带动减速机及齿轮、与轨道体上的齿条啮合进行传动，同时利用滚轮与导板结构进行导向，完成X向精确横移及定位，X向移载小车装有工装夹具的剪式横移结构，横移结构利用杠杆力臂放大原理及剪式结构特性，完成驱动端与输出端的行程倍增效果，可以在满足切库工作所需行程的同时将整体结构约束在X向移载小车框架范围内；

（3）通过剪式横移结构的驱动节点和终端节点都设计有直线导向，确保运动的方向可控性和结构精度，剪式横移结构由电机通过同步带机构传动，带动滚珠丝杠实现驱动节点的行程、速度、加速度精确控制，避免切库工作时的突然加速冲击和运动到位的精准性；

（4）X向横移小车上安装有XY向精定位插销结构，配合工装夹具侧与地面轨道侧的精定位轮组设计可以实现工艺工作位置二次精确定位，此机构通过气缸带动连杆撑开由直线导轨精确定位的上下定位销，实现与夹具、地面两侧的同时导正，相比衬套导向圆柱销方案，可以在更小的空间尺寸上确保导向行程，同时利用连杆的三点一线自锁原理，确保此结构不会使定位销意外缩回，起到很好的断气断电保护效果，另外相比原有或其他方案，定位机构使用量可由4个减少为2个；

（5）X向横移小车上安装有4-8个不等的Z向浮动定位结构，在小车到达轨道体工作位置时，自动撑开地面轨道定位块和上部夹具下侧支承块的间距，由于这4-8个机构调整至统一高度尺寸，所以地面轨道定位块与工装夹具下部的距离也是统一的，这样可以确保同一位置的工装Z向重复定位精度；

（6）在此设备中，固定夹具库通常沿轨道体两边对称布置，剪式机构的拖钩被设计成可以同时卡入两个工装的拖钩滚轮，如此横移结构在切库位置可同时完成旧夹具入库、新夹具出库的工作，节省出入库的工作节拍。

附图说明

图1为本发明的总体结构图；

图2为本发明的X向移载小车结构图；

图3为本发明的XY向精定位气缸插销机构；

图4为本发明的Z向精定位浮动机构图；

图5为本发明的Z向精定位说明图；

图6为本发明的横截面结构图。

图中：1、轨道体；2、X向移载小车；3、固定库位；4、工作位地面精定位机构；5、XY向精定位气缸插销机构；6、Z向精定位浮动机构；7、拖链；8、气电能源快插机构；9、伺服电机；10、工装夹具导向轮组；11、工装夹具支承轮组；12、拖钩导向直线导轨；13、移载驱动滚柱丝杠；14、移载驱动直线导轨；15、剪式结构驱动节点；16、剪式结构；17、剪式结构终端节点；18、同步带；19、移载驱动电机；20、气缸；21、铰链；22、连杆；23、铰接点；24、安装板；25、定位插销；26、限位块；27、轨道组；28、上部滚轮；29、浮动块；30、直线导轨滑块；31、直线导轨；32、下部滚轮；33、带坡支撑块；34、X向精定位轮组；35、Y向精定位轮组；36、高度尺寸；37、工装夹具侧带坡支撑块；38、夹具工装；39、夹具底部拖钩滚轮；40、剪式结构拖钩；41、X向移载小车支承轮；42、X向移载小车导向轮；43、X向移载小车反向压轮；44、导轨；45、齿条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，包括X向移载小车2，X向移载小车2的一侧安装有轨道体1，轨道体1的两端设置有工作位地面精定位机构4，X向移载小车2的前端设置有固定库位3，X向移载小车2上安装有XY向精定位气缸插销机构5，XY向精定位气缸插销机构5的一侧安装有Z向精定位浮动机构6，X向移载小车2上分别安装有拖链7、伺服电机9、工装夹具导向轮组10、移载驱动滚柱丝杠13和移载驱动电机19。

进一步，伺服电机9的一侧安装有气电能源快插机构8，工装夹具导向轮组10的一侧安装有工装夹具支承轮组11，工装夹具支承轮组11的一侧安装有拖钩导向直线导轨12，拖钩导向直线导轨12的一端安装有剪式结构16，剪式结构16上安装有剪式结构驱动节点15和剪式结构终端节点17，移载驱动电机19的一端通过主轴与同步带18转动连接，移载驱动滚柱丝杠13通过固定件与移载驱动直线导轨14连接。

进一步，XY向精定位气缸插销机构5上安装有气缸20和安装板24，安装板24两端通过铰接点23与连杆22相连接，连杆22的上端安装有铰链21。

进一步，XY向精定位气缸插销机构5的内部安装有轨道组27、定位插销25和限位块26。

进一步，Z向精定位浮动机构6上安装有直线导轨31和浮动块29，直线导轨31的表面安装有直线导轨滑块30，浮动块29的上下两端分别安装有上部滚轮28和下部滚轮32。

进一步，Z向精定位浮动机构6上安装有X向精定位轮组34和Y向精定位轮组35，Z向精定位浮动机构6上设置有高度尺寸36，Z向精定位浮动机构6的内部安装有工装夹具侧带坡支撑块37，工装夹具侧带坡支撑块37的下端设置有带坡支撑块33。

进一步，轨道体1上安装有导轨44和齿条45，X向移载小车2的两侧分别设置有X向移载小车支承轮41、X向移载小车导向轮42和X向移载小车反向压轮43，三者配合扣住轨道体1上的导轨44。

进一步，固定库位3的上部安放可切换的夹具工装38，夹具工装38上安装有夹具底部拖钩滚轮39，工作时安装X向小车的剪式结构拖钩40拖动夹具底部拖钩滚轮39。

工作原理：使用时，该装置结合杠杆力臂放大原理与剪式结构设计Y向横移结构，利用伺服电机9带动移载驱动滚柱丝杠13推动剪式结构16的剪式结构驱动节点15，使此节点沿着移载驱动滚柱丝杠13的运动方向移动，同时随着剪式结构的杠杆力臂放大原理，使得剪式结构终端节点17在拖钩导向直线导轨12的导向方向上取得成倍放大的运动行程，此结构可以缩小驱动结构的横向尺寸，同时可以通过剪式结构约束整套机构的纵向尺寸，从而使得整个结构得以放入X向移载小车2中，该装置旨在降低总体设备的制造和装配精度，在特别精定位的地方，另行设计了与地面进行精定位结构的工作位地面精定位机构4、XY向精定位气缸插销机构5和Z向精定位浮动机构6。XY向精定位气缸插销机构5提供X向移载小车2与夹具、地面三者XY方向上的精确位置约束，Z向精定位浮动机构6提供夹具与地面间距的精确定位，气缸20的伸出带动铰链21，推动连杆22绕铰接点23旋转的同时使铰接点23沿轨道组27的行动方向上移动，定位插销25安装在同时与铰接点23，轨道组27滑块连接在安装板24上。如此将气缸20活塞的横向运动转变成了定位插销25的纵向运动，此结构上、下对称实施，该装置在进行精定位时，上部插销插入夹具的对应定位孔，下部插销拆入地面精定位结构的对应X向精定位轮组34和Y向精定位轮组35内。通过两销的加工精度和轨道组27的精确导向实现了上部夹具和下部地面定位孔间的水平方向XY的精确约束，限位块26处于上下两部份，连杆22运行到一直线的位置，此位置正好是结构自锁点，在停线断电、断气的非生产时间或意外时能确保插销不会落回，防止发生设备故障或夹具滑脱危险；定位插销25制作成方形精加工截面，四周顶端有导向角，夹具的定位点以及地面精定位点采用同种4轮组结构，两两一组滚轮控制1个水平方向，并在水平面内相互垂直，轮外缘间距与定位插销25的加工面配合，XY向精定位时，定位销插25进入X向精定位轮组34和Y向精定位轮组35内，此结构易于加工到位，且销和轮的接触为滚动摩擦，可有效减少磨损，增加插销和轮组的使用寿命，Z向精定位浮动机构6是夹具与地面精定位机构间，Z向空间补足的浮动结构，上部滚轮28和下部滚轮32分别安装在浮动块29两端，同时浮动块29安装在直线导轨滑块30上，通过直线导轨31的导向限制在Z方向上微量浮动，按照实际项目对应夹具的重量与大小，设置4-8个此结构安装在X向移载小车2上，同时将这些结构上部滚轮28和下部滚轮32的间距调整成统一的高度尺寸36。如此在当小车运行到精定位工位时，地面精定位结构上的带坡支撑块33会撑起此结构，并最终顶住夹具上的工装夹具侧带坡支撑块37。当各个Z向定位点的带坡支撑块33、高度尺寸36和工装夹具侧带坡支撑块37位置调整统一的话，在该状态即可保证夹具在该位置的Z向重复精度，Z向精定位浮动机构6实现了小车在X向行进时，Z向定位点可以实施在小车框架内，使得夹具在移库的对接移动过程中，导向更充分，设备运行更可靠；X向移载小车2的运动由伺服电机9带动减速机并通过齿轮与轨道体1上的齿条45啮合进行传动，X向移载小车2上安装X向移载小车支承轮41，X向移载小车导向轮42，X向移载小车反向压轮43与导轨44贴住，两侧对称安装后可以使X向移载小车2在沿轨道体1运动到精确停止位置（如库区的工装移动位置或工艺工作位置等），夹具工装38切出和固定库位3动作原理描述如下：夹具工装38放置在固定库位3上，当X向移载小车2移动到切库位置时，连接着剪式结构终端节点17的剪式结构拖钩40预先停在X向移载小车2拖曳的一端，进入夹具底部拖钩滚轮39卡入剪式结构拖钩40。将夹具工装38切出时，由移载驱动电机19通过同步带18带动移载驱动滚柱丝杠13转动，从而带动剪式结构16的剪式结构驱动节点15沿横移方向移动，并行程放大至剪式结构拖钩40，带动夹具工装38完全移动到横移小车上，完成切出过程，通常使用中，固定库位3会沿轨道体1成对称布置，剪式结构拖钩40被设计成双槽，可以同时卡入两个工装的夹具底部拖钩滚轮39，如此横移结构在切库位置可同时完成旧夹具入库、新夹具出库的工作，节省工作节拍。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，包括X向移载小车（2），其特征在于，所述X向移载小车（2）的一侧安装有轨道体（1），轨道体（1）的两端设置有工作位地面精定位机构（4），X向移载小车（2）的前端设置有固定库位（3），所述X向移载小车（2）上安装有XY向精定位气缸插销机构（5），XY向精定位气缸插销机构（5）的一侧安装有Z向精定位浮动机构（6），所述X向移载小车（2）上分别安装有拖链（7）、伺服电机（9）、工装夹具导向轮组（10）、移载驱动滚柱丝杠（13）和移载驱动电机（19）。

2.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述伺服电机（9）的一侧安装有气电能源快插机构（8），工装夹具导向轮组（10）的一侧安装有工装夹具支承轮组（11），工装夹具支承轮组（11）的一侧安装有拖钩导向直线导轨（12），拖钩导向直线导轨（12）的一端安装有剪式结构（16），剪式结构（16）上安装有剪式结构驱动节点（15）和剪式结构终端节点（17），移载驱动电机（19）的一端通过主轴与同步带（18）转动连接，移载驱动滚柱丝杠（13）通过固定件与移载驱动直线导轨（14）连接。

3.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述XY向精定位气缸插销机构（5）上安装有气缸（20）和安装板（24），安装板（24）两端通过铰接点（23）与连杆（22）相连接，连杆（22）的上端安装有铰链（21）。

4.根据权利要求3所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述XY向精定位气缸插销机构（5）的内部安装有轨道组（27）、定位插销（25）和限位块（26）。

5.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述Z向精定位浮动机构（6）上安装有直线导轨（31）和浮动块（29），直线导轨（31）的表面安装有直线导轨滑块（30），浮动块（29）的上下两端分别安装有上部滚轮（28）和下部滚轮（32）。

6.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述Z向精定位浮动机构（6）上安装有X向精定位轮组（34）和Y向精定位轮组（35），Z向精定位浮动机构（6）上设置有高度尺寸（36），Z向精定位浮动机构（6）的内部安装有工装夹具侧带坡支撑块（37），工装夹具侧带坡支撑块（37）的下端设置有带坡支撑块（33）。

7.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述轨道体（1）上安装有导轨（44）和齿条（45），X向移载小车（2）的两侧分别设置有X向移载小车支承轮（41）、X向移载小车导向轮（42）和X向移载小车反向压轮（43），三者配合扣住轨道体（1）上的导轨（44）。

8.根据权利要求1所述的一种车身焊装生产线中的工装自动切换装置，其特征在于：所述固定库位（3）的上部安放可切换的夹具工装（38），夹具工装（38）上安装有夹具底部拖钩滚轮（39），工作时安装X向小车的剪式结构拖钩（40）拖动夹具底部拖钩滚轮（39）。

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