CN114453819A - 一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统及定位方法，包括钢结构拼台和安装在钢结构平台上的随行夹具、升降定位滚床、柔性搬运抓手和线旁变形夹具，所述升升降定位滚床安装在钢结构拼台上，所述柔性搬运抓手安装在升降定位滚床上，所述线旁变形夹具安装在柔性搬运抓手上；所述升降定位滚床和随行夹具用来完成白车身的输送和定位，柔性搬运抓手用来完成门槛内板的上件，线旁变形夹具用来完成门槛内板的定位。本发明可以实现车型切换时夹具和抓手不需要切换，节约场地。

Description

一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及车身柔性生产线技术领域，具体为一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统及定位方法。

背景技术

在白车身柔性主线的门槛内板上件焊接工位，门槛内板的上件和定位都是通过门槛内板抓手来实现的，门槛内板抓手从料架或对中台抓取门槛内板，并通过机器人搬运至白车身上指定位置，完成对门槛内板的定位。在焊接过程中机器人脱开抓手，抓手放在Docking上，用Docking对抓手进行定位。在进行车型切换时，需要根据不同的车型，切换不同的抓手。

现有技术存在的问题：

1)、不同车型的门槛内板由于定位和型面不同，需要设计专用的抓手来对门槛内板进行定位和搬运；

2)、由于车身结构不同，白车身在主线上的位置可能会有不同，定位抓手的DOCKING会占用焊接空间，影响焊接效率；

3)、在车型切换的过程中，需要大量场地来存放切换下来的抓手。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，可以实现车型切换时夹具和抓手不需要切换。

为达到上述发明目的，本发明所述的一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，包括钢结构拼台和安装在钢结构平台上的随行夹具、升降定位滚床、柔性搬运抓手和线旁变形夹具，所述升升降定位滚床安装在钢结构拼台上，所述柔性搬运抓手安装在升降定位滚床上，所述线旁变形夹具安装在柔性搬运抓手上；所述升降定位滚床和随行夹具用来完成白车身的输送和定位，柔性搬运抓手用来完成门槛内板的上件，线旁变形夹具用来完成门槛内板的定位。

进一步的，所述柔性搬运抓手，包括换枪盘、X轴滑移机构、Y轴滑移机构、第一吸盘、第二吸盘、八角管和安装座，所述安装座设置在换枪盘上，所述安装座上固定安装有X轴滑移机构和八角管，所述X轴滑移机构上安装有Y轴滑移机构，所述Y轴滑移机构上安装有第一吸盘，所述八角管的一端固定在安装座上，所述八角管的另一端设置有第二吸盘；

进一步的，所述线旁变形夹具机构，包括：X轴滑移机构、Y轴滑移机构、Z轴滑移机构和门槛夹具，所述X轴滑移机构上方安装Y轴滑移机构，所述Y轴滑移机构上方安装Z轴滑移机构，所述门槛夹具安装在Z轴滑移机构上；

所述门槛夹具包括侧板和平行安装于侧板一侧两端的顶板和底板，底板远离侧板端设置线性模组A，底板的中部设置定位块A，底板的底部设置有换枪盘B，顶板远离侧板端设置并列布置的线性模组B和线性模组C，顶板的中部设置定位块B，顶板和低板之间设置有勾销缸，勾销缸与顶板固定连接，侧板的另一侧设置有换枪盘A；

所述Z轴滑移机构，包括安装底板、安装顶板、伺服电机、丝杠导轨组件、焊枪盘C、夹紧缸和防尘盖，所述安装底板、安装顶板分别安装在丝杠导轨组件的两端，丝杠导轨组件连接伺服电机，安装顶板的上方设置焊枪盘C，安装顶板的侧面安装夹紧缸，所述防尘盖安装在夹紧缸上；所述焊枪盘C与换枪盘B相连；

所述X轴滑移机构包括X轴滑移机构安装板、X轴伺服电机、X轴导轨、X轴丝杠、和Z轴安装板，所述X轴导轨和X轴丝杠平行安装在X轴滑移机构安装板上，X轴丝杠一端连接X轴伺服电机，X轴丝杠另一端连接Z轴安装板，Z轴安装板可滑动安装在X轴导轨上；在Z轴安装板上安装Z轴滑移机构的安装底板；

所述Y轴滑移机构包括底座、Y轴导轨、Y轴丝杠和Y轴伺服电机，所述Y轴导轨、Y轴丝杠平行安装在底座上，Y轴丝杠的一端连接X轴滑移机构安装板，Y轴丝杠的另一端连接Y轴伺服电机，X轴滑移机构安装板可滑动安装在Y轴导轨上。

一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统的定位方法，包括以下步骤：

步骤1:根据不同的车型零件调用相对应的程序实现柔性搬运抓手的变形和线旁变形夹具的变形；

步骤2:开启设置在线旁变形夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；关闭设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器；

步骤3:控制器将接收到的直线距离减去设定距离，得到移动距离，并将移动距离分解成X轴、Y轴、Z轴方向的三个移动分距离A、B、C；

步骤4:控制器指令X向滑移机构、Y向滑移机构、Z向滑移机构在X轴、Y轴、Z轴方向滑移移动分距离A、B、C；

步骤5:再次开启开启设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；若直线距离等于或小于设定距离；即完成夹具在车身零件上的定位；若直线距离大于设定距离，则回到步骤3。

将工装设备的搬运和定位功能分开，抓手只负责搬运，不负责定位，线旁变形机构只负责定位，不负责上件搬运；这样通过减少两个工装设备的功能，简化设计。

本发明

1)、采用柔性搬运抓手+线旁夹具的方式来完成零件的上件和定位；

2)、搬运抓手通过自身的变形来适应不同车型的，只负责搬运，不负责零件定位，结构简单，控制方便；

3)通过对线旁夹具上的定位工装的进行变形，来实现线旁夹具对不同门槛内板的定位和夹紧

4)、车型切换时夹具和抓手不需要切换，节约场地。

附图说明

图1为柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统的整体结构示意图；

图2为搬运抓手的结构示意图；

图3为变形夹具的结构示意图；

图4为Z轴滑移机构结构示意图；

图5为门槛夹具结构示意图；

图中，1.钢结构拼台；2.随行夹具；3.升降定位滚床；4.白车身；5.柔性搬运抓手；6.线旁变形夹具；

501.换枪盘；502.X轴滑移机构A；503.Y轴滑移机构A；504.第一吸盘；505.第二吸盘；506.八角管；507.安装座；

601.X轴滑移机构B；602.Y轴滑移机构B；603.Z轴滑移机构；604.门槛夹具；

6041.侧板；6042.顶板；6043.底板；6044.线性模组A；6045.定位块A；换6046.枪盘B；6047.线性模组B；6048.线性模组C；6049.定位块B；60410.勾销缸；60411.换枪盘A；

6031安装底板；6032安装顶板；6033伺服电机；6034丝杠导轨组件、6035焊枪盘C、6036夹紧缸；6037防尘盖；

6011X轴滑移机构安装板；6012X轴伺服电机；6013X轴导轨；6014X轴丝杠；6015Z轴安装板；

6021底座；6022Y轴导轨；6023Y轴丝杠；6024Y轴伺服电机。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1-5，本发明所述的一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，包括钢结构拼台1和安装在钢结构平台1上的随行夹具2、升降定位滚床3、柔性搬运抓手5和线旁变形夹具6，所述升降定位滚床3安装在钢结构拼台1上，所述柔性搬运抓手5安装在升降定位滚床3上，所述线旁变形夹具6安装在柔性搬运抓手5上；所述升降定位滚床3和随行夹具2用来完成白车身4的输送和定位，柔性搬运抓手5用来完成门槛内板的上件，线旁变形夹具6用来完成门槛内板的定位。

在本实施方式中，所述柔性搬运抓手5，包括换枪盘501、X轴滑移机构A502、Y轴滑移机构A503、第一吸盘504、第二吸盘505、八角管506和安装座507，所述安装座507设置在换枪盘501上，所述安装座507上固定安装有X轴滑移机构A502和八角管506，所述X轴滑移机构A502上安装有Y轴滑移机构A503，所述Y轴滑移机构A503上安装有第一吸盘504，所述八角管506的一端固定在安装座507上，所述八角管506的另一端设置有第二吸盘505；

在本实施方式中，所述线旁变形夹具机构6，包括：X轴滑移机构B601、Y轴滑移机构B602、Z轴滑移机构603和门槛夹具604，所述X轴滑移机构601上方安装Y轴滑移机构602，所述Y轴滑移机构602上方安装Z轴滑移机构603，所述门槛夹具604安装在Z轴滑移机构603上；

所述门槛夹具604包括侧板6041和平行安装于侧板6041一侧两端的顶板6042和底板6043，底板6043远离侧板端设置线性模组A6044，底板的中部设置定位块A6045，底板6043的底部设置有换枪盘B6046，顶板6042远离侧板端设置并列布置的线性模组B6047和线性模组C6048，顶板的中部设置定位块B6049，顶板6042和低板6043之间设置有勾销缸60410，勾销缸60410与顶板6042固定连接，侧板6041的另一侧设置有换枪盘A60411；

所述Z轴滑移机构603，包括安装底板6031、安装顶板6032、伺服电机6033、丝杠导轨组件6034、焊枪盘C6035、夹紧缸6036和防尘盖6037，所述安装底板6031、安装顶板6032分别安装在丝杠导轨组件6034的两端，丝杠导轨组件6034连接伺服电机6033，安装顶板6032的上方设置焊枪盘C6035，安装顶板6032的侧面安装夹紧缸6036，所述防尘盖6037安装在夹紧缸6036上；所述焊枪盘C6035与换枪盘B6046相连；

所述X轴滑移机构B601包括X轴滑移机构安装板6011、X轴伺服电机6012、X轴导轨6013、X轴丝杠6014和Z轴安装板6015，所述X轴导轨6013和X轴丝杠6014平行安装在X轴滑移机构安装板6011上，X轴丝杠6014一端连接X轴伺服电机6012，X轴丝杠6014另一端连接Z轴安装板6015，Z轴安装板6015可滑动安装在X轴导轨6013上；在Z轴安装板6015上安装Z轴滑移机构的安装底板6031；

所述Y轴滑移机构B602包括底座6021、Y轴导轨6022、Y轴丝杠6023和Y轴伺服电机6024，所述Y轴导轨6022、Y轴丝杠6023平行安装在底座6021上，Y轴丝杠6023的一端连接X轴滑移机构安装板6011，Y轴丝杠6023的另一端连接Y轴伺服电机6024，X轴滑移机构安装板6011可滑动安装在Y轴导轨6022上。

该工位系统所有设备放置在钢结构平台上，升降定位滚床和随行夹具用来完成白车身的输送和定位，柔性搬运抓手用来完成门槛内板的上件，线旁变形夹具用来完成门槛内板的定位。

搬运抓手的结构如图2所示，海绵吸盘用来吸取零件，共设置两组海绵吸盘，一组固定在八角管上，一组安装在滑移机构上，可以在X/Y两个方向自由运动。可以实现两组吸盘根据零件的不同，选取不同的吸取位置。X/Y轴的滑移机构采用伺服电机+线性模组的方式，可以精确的控制一组吸盘在不同的位置。

变形夹具的结构如图3所示，门槛变形夹具由一套Y轴滑移机构、两套独立运动的X轴滑移机构和两套独立运动的Z轴滑移机构组成，使得整套机构可以在X/Y/Z三个方向自由运动。

Y轴滑移机构主要用来使整套机构避让车身输送方向的干涉和补偿少量门槛夹具定位的Y向。在白车身输送过程中，Y轴向外滑移，避让车身输送，同时采用机器人或人工将门槛内板安装到夹具上，白车身输送到位后，Y向向内滑移，将门槛内板定位在白车身上。

两套X轴滑移机构和两套Z轴滑移机构可以单独运动，不同车型的门槛内板定位和型面都不相同，通过X轴和Z轴的运动，使门槛内板夹具A/B运动相应车型的定位位置。

门槛内板夹具A/B各有三个可以独立运动的Y轴线性模组。通过三组模组的运动可以使夹具定位不同车型的门槛内板。勾销缸用来定位和夹紧门槛内板，两组定位块用来丁内门槛板。门槛内板通过换枪盘安装到Z轴上，同时在夹具侧面安装另外一组换枪盘。换枪盘将夹具固定在Z轴上，换枪盘可以和机器人侧的换枪盘配合使用。实现门槛夹具的整体切换。

一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统的定位方法，包括以下步骤：

步骤1:根据不同的车型零件调用相对应的程序实现柔性搬运抓手的变形和线旁变形夹具的变形；

步骤2:开启设置在线旁变形夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；关闭设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器；

步骤3:控制器将接收到的直线距离减去设定距离，得到移动距离，并将移动距离分解成X轴、Y轴、Z轴方向的三个移动分距离A、B、C；

步骤4:控制器指令X向滑移机构、Y向滑移机构、Z向滑移机构在X轴、Y轴、Z轴方向滑移移动分距离A、B、C；

步骤5:再次开启开启设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；若直线距离等于或小于设定距离；即完成夹具在车身零件上的定位；若直线距离大于设定距离，则回到步骤3。

将工装设备的搬运和定位功能分开，抓手只负责搬运，不负责定位，线旁变形机构只负责定位，不负责上件搬运；这样通过减少两个工装设备的功能，简化设计。

实际应用时，搬运抓手从线旁料架取件，并夹紧零件；搬运抓手将零件放置在线旁夹具上，线旁夹具夹紧零件，搬运抓手放开零件并离开。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，其特征在于：包括钢结构拼台和安装在钢结构平台上的随行夹具、升降定位滚床、柔性搬运抓手和线旁变形夹具，所述升升降定位滚床安装在钢结构拼台上，所述柔性搬运抓手安装在升降定位滚床上，所述线旁变形夹具安装在柔性搬运抓手上；所述升降定位滚床和随行夹具用来完成白车身的输送和定位，柔性搬运抓手用来完成门槛内板的上件，线旁变形夹具用来完成门槛内板的定位。

2.根据权利要求1所述的一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，其特征在于：所述柔性搬运抓手，包括换枪盘、X轴滑移机构A、Y轴滑移机构A、第一吸盘、第二吸盘、八角管和安装座，所述安装座设置在换枪盘上，所述安装座上固定安装有X轴滑移机构A和八角管，所述X轴滑移机构A上安装有Y轴滑移机构A，所述Y轴滑移机构A上安装有第一吸盘，所述八角管的一端固定在安装座上，所述八角管的另一端设置有第二吸盘。

3.根据权利要求1所述的一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统，其特征在于：所述线旁变形夹具机构包括X轴滑移机构B、Y轴滑移机构B、Z轴滑移机构和门槛夹具，所述X轴滑移机构上方安装Y轴滑移机构，所述Y轴滑移机构上方安装Z轴滑移机构，所述门槛夹具安装在Z轴滑移机构上；

所述门槛夹具包括侧板和平行安装于侧板一侧两端的顶板和底板，底板远离侧板端设置线性模组A，底板的中部设置定位块A，底板的底部设置有换枪盘B，顶板远离侧板端设置并列布置的线性模组B和线性模组C，顶板的中部设置定位块B，顶板和低板之间设置有勾销缸，勾销缸与顶板固定连接，侧板的另一侧设置有换枪盘A；

所述Z轴滑移机构，包括安装底板、安装顶板、伺服电机、丝杠导轨组件、焊枪盘C、夹紧缸和防尘盖，所述安装底板、安装顶板分别安装在丝杠导轨组件的两端，丝杠导轨组件连接伺服电机，安装顶板的上方设置焊枪盘C，安装顶板的侧面安装夹紧缸，所述防尘盖安装在夹紧缸上；所述焊枪盘C与换枪盘B相连；

所述X轴滑移机构B包括X轴滑移机构B安装板、X轴伺服电机、X轴导轨、X轴丝杠、和Z轴安装板，所述X轴导轨和X轴丝杠平行安装在X轴滑移机构安装板上，X轴丝杠一端连接X轴伺服电机，X轴丝杠另一端连接Z轴安装板，Z轴安装板可滑动安装在X轴导轨上；在Z轴安装板上安装Z轴滑移机构的安装底板；

所述Y轴滑移机构B包括底座、Y轴导轨、Y轴丝杠和Y轴伺服电机，所述Y轴导轨、Y轴丝杠平行安装在底座上，Y轴丝杠的一端连接X轴滑移机构安装板，Y轴丝杠的另一端连接Y轴伺服电机，X轴滑移机构安装板可滑动安装在Y轴导轨上。

4.一种柔性搬运抓手和线旁变形夹具的定位系统的定位方法，包括以下步骤：

步骤1:根据不同的车型零件调用相对应的程序实现柔性搬运抓手的变形和线旁变形夹具的变形；

步骤2:开启设置在线旁变形夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；关闭设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器；

步骤3:控制器将接收到的直线距离减去设定距离，得到移动距离，并将移动距离分解成X轴、Y轴、Z轴方向的三个移动分距离A、B、C；

步骤4:控制器指令X向滑移机构、Y向滑移机构、Z向滑移机构在X轴、Y轴、Z轴方向滑移移动分距离A、B、C；

步骤5:再次开启开启设置在夹具上的距离传感器和设置在车身上的接收器，通过距离传感器和接收器测定夹具和车身的直线距离，并传送数据给控制器；若直线距离等于或小于设定距离；即完成夹具在车身零件上的定位；若直线距离大于设定距离，则回到步骤3。

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