CN111822918B - 柔性焊接岛夹具定位升降机构、自动切换装置及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性焊接岛夹具定位升降机构、自动切换装置及切换方法。所述定位升降机构中，升降气缸安装在基座中间，且推拉端与上方顶板相连，顶板底部设有与基座上的导向孔向匹配的导柱，定位组件固定在顶板上表面，气动滑轨水平固定在基座上表面，气动滑轨的滑动端与限位块相连，限位块上设有两个不同高度的限位面，在气动滑轨的带动下，限位块运动并切换不同高度的限位面与顶板底部的限位接触面相抵，实现顶板在不同高度位置的限位，进而实现控制夹具在不同高度定位；所述夹具自动切换装置由导向机构、升降定位机构、夹具检测单元、夹具识别单元和介质单元组成。本发明能够实现夹具的自动切换，降低设备采购和使用成本，且缩短切换时间。

Description

柔性焊接岛夹具定位升降机构、自动切换装置及切换方法

技术领域

本发明属于柔性焊接岛夹具定位及切换技术领域，具体涉及一种柔性焊接岛夹具定位升降机构、自动切换装置及切换方法。

背景技术

随着汽车消费市场定制化的逐渐兴起，各汽车生产厂商越来越强调生产线的柔性化。自动化水平较高的车身制造业更是如此，岛式生产焊接单元(以下简称焊接岛)的概念应运而生。

岛与岛之间物料、工具或工装的传递依靠AGV(自动导引小车)实现，智能化水平显著提高。生产单元的柔性受制于物料形态不一及相关操作所需夹具、工具不同等因素，因此，若要实现焊接岛柔性化的生产操作，就必须首先解决生产工具、夹具等的自动切换问题。

针对夹具切换，现有技术是采用带升降功能的AGV驮动夹具运动，当到达指定料口后，通过AGV下降将夹具落到定位机构上，实现夹具定位。

上述现有技术所采用的方法要求AGV具备升降功能，但是，由于夹具往往较重，AGV的电动升降装置造价很高此外，升降过程本身会消耗大量电能，对于使用电池供电的AGV来说需要额外增加电池以确保足够的工作时间。以上两项都会增加设备采购成本，且会造成AGV能耗增加。此外，为限制AGV体积过大，使得其上的升降装置能力有限，升降过程缓慢，会造成夹具定位时间延长，拖慢工位节拍，工艺性较差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种柔性焊接岛夹具定位升降机构、自动切换装置及切换方法，本发明能够实现夹具的自动切换，降低设备采购和使用成本，且缩短切换时间。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

柔性焊接岛夹具定位升降机构，所述定位升降机构由基座、升降气缸、顶板、导柱、定位组件、气动滑轨和限位块组成；

所述升降气缸安装在基座中间，升降气缸的推拉端与上方的顶板相连，顶板底部设有与基座上的导向孔向匹配的导柱，以使顶板在水平方向上限位并上下运动；

所述定位组件固定在顶板上表面，用于与夹具定位；

所述气动滑轨水平固定在基座上表面，气动滑轨的滑动端与限位块相连；

所述限位块上设有两个不同高度的限位面，在气动滑轨的带动下，限位块运动并切换不同高度的限位面与顶板底部的限位接触面相抵，实现顶板在不同高度位置的限位，进而实现控制夹具在不同高度定位。

进一步地，所述升降气缸的推拉端通过铰接头与顶板连接。

进一步地，所述导柱分别设置在顶板四角底部。

进一步地，所述定位组件由定位销和定位块组成，分别与夹具底部的定位孔和定位面匹配定位。

进一步地，两条所述气动滑轨沿水平横向共线设置；

气动滑轨两侧分别设置限位块，所述限位块通过连接板与气动滑轨的滑移单元相连，是限位块随滑移单元同步沿气动滑轨运动。

进一步地，所述限位块沿运动方向设有长条孔，所述长条孔与导柱相匹配实现运动导向。

柔性焊接岛夹具自动切换装置，所述夹具自动切换装置由导向机构、升降定位机构、夹具检测单元、夹具识别单元和介质单元组成；

所述导向机构成对设置于空料口两侧，以实现将夹具导入至空料口；

所述夹具检测单元用于检测夹具是否水平运动至空料口指定位置；

所述升降定位机构为所述的柔性焊接岛夹具定位升降机构，所述升降定位机构成对设置在导向机构内侧，用于对夹具进行升降定位；

所述夹具识别单元用于识别运动到位的夹具是否为目标夹具；

所述介质单元用于将目标夹具的电气介质及信息导通。

柔性焊接岛夹具自动切换装置的切换方法，其特征在于：

所述切换方法具体过程如下：

S1：AGV挂载夹具沿导向机构水平运动至指定空料口，并通过夹具检测单元将检测到的夹具水平方向运动到指定位置的信号发送至中控系统；

S2：中控系统控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向向上运动，使夹具底部行走轮脱离地面，且夹具与AGV分离，并通过升降定位机构定位至指定高度；

S3：夹具识别单元识别夹具是否为目标夹具，若是则进入步骤4，若不是则向中控系统发送信号，中控系统控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向落回原位，并通过AGV挂载离开空料口，另一组挂载夹具的AGV重复上述步骤S1至S2；

S4：中控系统控制介质单元伸出将夹具电气介质及信息导通，夹具开始工作，与此同时，AGV退出料口，实现夹具输送到位；

S5：当夹工作完毕，中控系统再次控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向落回地面，使夹具底部行走轮着地，AGV重新回到料口位置，并挂载夹具驶出料口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述柔性焊接岛夹具升降定位机构能够实现生产单元夹具的自动定位，避免使用带升降功能的AGV，降低设备的采购和使用成本。

2、本发明所述柔性焊接岛夹具自动切换装置及切换方法能够使夹具可在AGV拖动下依靠自身行走轮实现位置移动，并依靠定位装置的升降实现生产单元夹具的自动定位，定位切换过程精准，且有效缩短夹具切换时间，有利于保证生产节拍。

附图说明

图1为本发明所述柔性焊接岛夹具升降定位机构的三维结构示意图；

图2为本发明所述夹具升降机构中，限位块的三维结构示意图；

图3为本发明所述柔性焊接岛夹具自动切换装置的三维结构示意图；

图中：

1-基座， 2-升降气缸， 3-铰接头，

4-顶板， 5-第一导柱， 6-第二导柱，

7-第三导柱， 8-第四导柱， 9-定位销，

10-定位块， 11-第一气动滑轨， 12-第二气动滑轨，

13-第一连接板， 14-第二连接板， 15-第一限位块，

16-第二限位块， 17-第三限位块， 18-第四限位块；

1601-高限位面， 1602-低限位面， 1603-长圆孔，

1604-半长圆孔。

100-第一导向机构， 200-第二导向机构， 300-夹具检测单元，

400-第一升降定位机构， 500-第二升降定位机构， 600-夹具识别单元，

700-介质单元， 800-AGV， 900-夹具。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一：

如图1所示，本实施例一公开了一种柔性焊接岛夹具升降定位机构，包括：基座、升降气缸、铰接头、顶板、导柱、定位组件、气动滑轨、连接板和限位块。

所述基座1为整个升降机构的基体固定安装在地面上；

所述升降气缸2竖直设置在基座1的中部，升降气缸2的缸体端固定在基座1上，升降气缸2的推拉端通过铰接头3与上方的顶板4连接。

所述顶板4水平设置在基座1的正上方，顶板4中部通过铰接头3与升降气缸2相连，顶板4四角向下分别对称固定安装有四根沿竖直方向设置的导柱，四根导柱分别为：第一导柱5、第二导柱6、第三导柱7和第四导柱8；

与所述四根导柱位置相对应地，在所述基座1四角位置对应开有四个竖直方向的导向孔，四根导柱一一对应滑动安装在四个导向孔内；

如上所述，在升降气缸2的驱动下，顶板4沿竖直方向上下运动，并在四组导柱-导向孔配合导向下，顶板4保持水平并实现水平方向上的定位，使顶板4仅沿竖直方向上下平稳运动。

所述定位组件包括定位销9和定位块10；

所述定位销9固定安装在顶板4顶面一端，且定位销9顶部为锥台形，定位销9的位置、形状和尺寸与夹具下表面开设的定位孔相匹配，可实现对夹具定位孔进行校正；

所述定位块10固定安装在顶板4顶面另一端，定位块10的位置、形状和尺寸与夹具下表面的定位面相匹配，定位块10与定位销9同时与夹具相匹配，一方面实现顶板4与夹具的位置相对稳固，另一方面实现定位块10与定位销9将夹具撑起。

所述气动滑轨有两条，分别为：第一气动滑轨11和第二气动滑轨12；

所述第一气动滑轨11和第二气动滑轨12沿水平横向共线安装在基座1的上表面；

所述气动滑轨上滑动安装的滑移单元沿导轨做精确的直线运动；

与所述气动滑轨相匹配地，所述连接板有两块，分别为第一连接板13和第二连接板14；

所述第一连接板13中部与第一气动滑轨11上的滑移单元固定连接，以随滑移单元同步沿第一气动滑轨11做精确的直线运动；

所述第二连接板14中部与第二气动滑轨12上的滑移单元固定连接，以随滑移单元同步沿第二气动滑轨12做精确的直线运动。

所述限位块有四个，分别为：第一限位块15、第二限位块16、第三限位块17和第四限位块18，四个限位块对应安装在顶板4四角位置下方，并与所述四根导柱一一匹配；

四个限位块分别沿水平横向和水平纵向镜像对称设置；

沿水平横向对称设置的两对限位块中，每对限位块分别沿水平纵向对称设置，且每对限位块中的两个限位块分别位于对应一端的气动滑轨前后两侧，并同时与对应的连接板前后两端固定连接，即：第一限位块15与第二限位块16对称设置在第一气动滑轨11前后两侧，并同时与第一连接板13的前后两端固定连接；第三限位块17与第四限位块18对称设置在第二气动滑轨12前后两侧，并同时与第二连接板14的前后两端固定连接；

如上所述，在对应的滑移单元的带动下，成对的限位块通过连接板随滑移单元同步沿气动滑轨做精确的直线运动，且两条气动滑轨对应的两对限位块做同步的反向运动。

四个所述限位块的结构完全相同，如图2所示，以第二限位块16为例，所述限位块的结构与连接关系具体如下：

所述第二限位块16为二级阶梯结构，且位于下端的第一级阶梯上表面为低限位面1602，位于上端的第二级阶梯上表面为高限位面1603；

在第一级阶梯上沿所述第二限位块16的运动方向，开有长圆孔1603；

在第二级阶梯上与长圆孔1603相对应的位置，开有半长圆孔1604；

如图1所示，所述顶板4的四角分别设有四个与四个限位块相匹配的限位接触面，所述限位接触面与导柱对应设置；

所述第二限位块16与相对应位置的第二导柱6匹配安装，第二导柱6穿过第二限位块16的长圆孔1603；

当所述第二限位块16沿第一气动滑轨11向内运动时，第二导柱6相对于第二限位块16沿着长圆孔1603向外运动，并使与第二限位块16相对应的顶板4的限位接触面与低限位面1602相对应，与所述第二限位块16相同地，所述第一限位块15、第三限位块17和第四限位块18上对应的低限位面均与对应的顶板4的限位接触面一一对应，此时，在升降气缸2的驱动下，顶板4下降并限位于低限位面1602上，此时，顶板4与其上方的夹具相脱离；

当所述第二限位块16沿第一气动滑轨11向外运动时，第二导柱6相对于第二限位块16沿着长圆孔1603向内运动并运动至半长圆孔1604内，使与第二限位块16相对应的顶板4的限位接触面与高限位面1601相对应，与所述第二限位块16相同地，所述第一限位块15、第三限位块17和第四限位块18上对应的高限位面均与对应的顶板4的限位接触面一一对应，此时，在升降气缸2的驱动下，顶板4下降并限位于高限位面1601上，此时，顶板4将对其上方的夹具进行定位，并支撑抬起。

综上所述，通过本实施例一所述的柔性焊接岛夹具升降定位机构的上升和下降，能够实现夹具的定位和脱离，当夹具处于定位状态时其位置准确且稳定，便于其上的工艺操作；当夹具与升降定位机构脱离后，其自身行走轮接触地面，可在AGV牵引下实现转移，这样就不需要AGV自带升降功能，节约了AGV的采购和使用成本，同时升降定位机构安装在地面上，空间限制较小，能源供应便利，有助于提高夹具切换的速度。

实施例二：

如图3所示，本实施例二公开了一种柔性焊接岛夹具自动切换装置，包括：导向机构、升降定位机构、夹具检测单元、夹具识别单元和介质单元。

所述导向机构有两组，分别为第一导向机构100和第二导向机构200，第一导向机构100和第二导向机构200在空料口处，沿着导向方向左右镜像对称设置，并固定安装在地面上，当焊接岛需要某台夹具900时，AGV800拖动该夹具900到达指定空料口处，夹具900左右两侧导向轮首先与两侧的第一导向机构100和第二导向机构200内侧的导向面相接触，第一导向机构100和第二导向机构200对夹具900进行导向，第一导向机构100和第二导向机构200的导向面的间距较夹具900两侧导向轮的间距稍宽，即所述夹具900侧面的导向轮与对应侧的导向机构的导向面之间留有间隙，以使第一导向机构100和第二导向机构200实现对夹具900两侧进行限位的同时，确保夹具900运动顺畅。

所述升降定位机构有两组，分别为第一升降定位机构400和第二升降定位机构500，第一升降定位机构400和第二升降定位机构500对称设置在第一导向机构100和第二导向机构200内侧，并固定安装在地面上；

所述第一升降定位机构400和第二升降定位机构500与上述实施例一中所述升降定位机构结构相同；

所述第一升降定位机构400和第二升降定位机构500的顶板4上表面的定位销和定位块，分别与夹具900底部两侧对称设置的定位孔和定位面匹配安装，通过所述第一升降定位机构400和第二升降定位机构500的同步升降运动，控制夹具900被定位支撑抬起，或控制夹具900下降并落地，且使夹具900与升降定位机构相分离。

所述夹具检测单元300通过固定在顶面上的支撑架支撑安装在第一导向机构100后端外侧的指定位置，用于检测AGV800是否挂载夹具900沿水平方向运动至预设的指定位置，且所述夹具检测单元300的信号输出端与中控系统的信号接收端信号连接。

所述夹具识别单元600固定安装在第二导向机构200的后端，用于识别夹具900上的RFID卡信息，进而识别夹具900是否为焊接岛需要的目标夹具。

所述介质单元700位于自动切换装置后端，并与输送到位的夹具900后端的电气介质及信息输出口位置相对应，当夹具900被输送到位后，介质单元700伸出将夹具900的电气介质及信息导通。

实施例三：

本实施例三公开了一种柔性焊接岛夹具切换方法，本实施例三中所述的夹具切换方法基于前述实施例二所述的夹具自动切换装置。

具体切换过程如下：

S1：AGV挂载夹具沿导向机构水平运动至指定空料口，并通过夹具检测单元将检测到的夹具水平方向运动到指定位置的信号发送至中控系统；

S2：中控系统控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向向上运动，使夹具底部行走轮脱离地面，且夹具与AGV分离，并通过升降定位机构定位至指定高度；

S3：夹具识别单元识别夹具是否为目标夹具，若是则进入步骤4，若不是则向中控系统发送信号，中控系统控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向落回原位，并通过AGV挂载离开空料口，另一组挂载夹具的AGV重复上述步骤S1至S2；

S4：中控系统控制介质单元伸出将夹具电气介质及信息导通，夹具开始工作，与此同时，AGV退出料口，实现夹具输送到位；

S5：当夹工作完毕，中控系统再次控制升降定位机构动作，夹具通过升降定位机构沿竖直方向落回地面，使夹具底部行走轮着地，AGV重新回到料口位置，并挂载夹具驶出料口。

通过上述过程，将所需目标夹具安装定位到指定位置，并将不需要的夹具从料口移出，这样就实现了焊接岛夹具的切换。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种柔性焊接岛夹具自动切换装置的切换方法，所述夹具自动切换装置由导向机构、定位升降机构、夹具检测单元、夹具识别单元和介质单元组成；

所述导向机构成对设置于空料口两侧，以实现将夹具导入至空料口；

所述夹具检测单元用于检测夹具是否水平运动至空料口指定位置；

所述定位升降机构成对设置在导向机构内侧，用于对夹具进行升降定位；

所述夹具识别单元用于识别运动到位的夹具是否为目标夹具；

所述介质单元用于将目标夹具的电气介质及信息导通；

其特征在于：

所述切换方法具体过程如下：

S1：AGV挂载夹具沿导向机构水平运动至指定空料口，并通过夹具检测单元将检测到的夹具水平方向运动到指定位置的信号发送至中控系统；

S2：中控系统控制定位升降机构动作，夹具通过定位升降机构沿竖直方向向上运动，使夹具底部行走轮脱离地面，且夹具与AGV分离，并通过定位升降机构定位至指定高度；

S3：夹具识别单元识别夹具是否为目标夹具，若是则进入步骤S4，若不是则向中控系统发送信号，中控系统控制定位升降机构动作，夹具通过定位升降机构沿竖直方向落回原位，并通过AGV挂载离开空料口，另一组挂载夹具的AGV重复上述步骤S1至S2；

S4：中控系统控制介质单元伸出将夹具电气介质及信息导通，夹具开始工作，与此同时，AGV退出料口，实现夹具输送到位；

S5：当夹工作完毕，中控系统再次控制定位升降机构动作，夹具通过定位升降机构沿竖直方向落回地面，使夹具底部行走轮着地，AGV重新回到料口位置，并挂载夹具驶出料口。

2.如权利要求1所述切换方法中所采用的柔性焊接岛夹具自动切换装置的定位升降机构，其特征在于：

所述定位升降机构由基座、升降气缸、顶板、导柱、定位组件、气动滑轨和限位块组成；

所述升降气缸安装在基座中间，升降气缸的推拉端与上方的顶板相连，顶板底部设有与基座上的导向孔向匹配的导柱，以使顶板在水平方向上限位并上下运动；

所述定位组件固定在顶板上表面，用于与夹具定位；

所述气动滑轨水平固定在基座上表面，气动滑轨的滑动端与限位块相连；

所述限位块上设有两个不同高度的限位面，在气动滑轨的带动下，限位块运动并切换不同高度的限位面与顶板底部的限位接触面相抵，实现顶板在不同高度位置的限位，进而实现控制夹具在不同高度定位。

3.如权利要求2所述定位升降机构，其特征在于：

所述升降气缸的推拉端通过铰接头与顶板连接。

4.如权利要求2所述定位升降机构，其特征在于：

所述导柱分别设置在顶板四角底部。

5.如权利要求2所述定位升降机构，其特征在于：

所述定位组件由定位销和定位块组成，分别与夹具底部的定位孔和定位面匹配定位。

6.如权利要求2所述定位升降机构，其特征在于：

两条所述气动滑轨沿水平横向共线设置；

气动滑轨两侧分别设置限位块，所述限位块通过连接板与气动滑轨的滑移单元相连，是限位块随滑移单元同步沿气动滑轨运动。

7.如权利要求2所述定位升降机构，其特征在于：

所述限位块沿运动方向设有长条孔，所述长条孔与导柱相匹配实现运动导向。

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