CN1761599A - 用于车体框架的定位夹具装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于车体框架的定位夹具装置，其中在焊接工位(18)中，定位夹具(20)的一端由定位机器人(22)保持，该定位夹具(20)的另一端由定位夹具保持机构(24)保持，使所述定位机器人(22)移动以将固定在定位夹具(20)上的车体框架(12)固定地定位成任何姿势，从而执行所需的焊接操作。

Description

用于车体框架的定位夹具装置
技术领域
本发明涉及一种定位夹具装置，其用于将车体框架供应到预定工作位置，并将该车体框架定位和固定。
背景技术
迄今为止，用于焊接车体框架的焊接系统例如具有多个带有焊接机器人的焊接工位(welding station)。定位在夹具上的车体框架从工件进给路径被供应给相应的焊接工位，在该相应的焊接位置焊接车体框架。
需要为各个车体框架设置用于在焊接工位定位车体框架的夹具。供应给焊接工位的车体框架和焊接机器人之间的定位关系由车体框架的类型和对应于该车体框架的夹具和焊接机器人的类型的组合决定。因此，有必要提供与所述组合的数量一样多的专用夹具。当车体框架类型的数量以及焊接机器人类型的数量增加时，就需要更多类型的夹具，这导致设备的成本增加。此外，由于每个夹具与每个焊接机器人之间的位置关系每两个月或三个月就要调整一次，因此用于保持精度的管理过程复杂而棘手。
例如，根据在日本专利No.3351753中公开的传统结构，每个焊接工位都具有位置可调的定位器，用于定位车体框架，并且车体框架通过进给机器人从工件进给路径被供应给各个定位器。车体框架依靠焊接机器人被调整到一位置和姿势(attitude)，然后通过该焊接机器人被焊接。布置在各个焊接工位中的定位器通常可设计成与在各个焊接工位中的焊接机器人一起使用。
然而，对于每个焊接工位，首要的是具有自己的定位器，并且至少需要根据车体框架的类型而具有不同结构的定位器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种定位夹具装置，它能够使用只取决于车体框架的类型所需的最少数量的定位夹具，以高精度地定位车体框架。
本发明的另一目的是提供一种用于车体框架的定位夹具装置，它能够降低定位夹具所需的成本。
根据本发明，通过定位机器人将固定到定位夹具上的车体框架供应到工作位置，该定位夹具根据该车体框架的形状而构造成。然后，定位夹具保持机构的接合件与该定位夹具的端部接合，从而定位机器人将所述车体框架定位成所需的工作姿势。此时，由于定位夹具由定位机器人和定位夹具保持机构支承，因此可以高精度如期望的那样稳定地加工车体框架。
所述接合件可以被可摆动地支承，并且可被支承为能朝向定位夹具移动，从而该定位夹具可通过定位机器人设定为期望的工作姿势。
所述接合件可通过一弹性件而移动，以吸收在定位夹具和接合件彼此接合时产生的震动。
附图说明
图1是焊接系统的平面图；
图2是侧视图，表示在一焊接工位中，通过定位机器人和定位夹具保持机构来定位车体框架的方式；
图3是立体图，表示在该焊接工位中，通过该定位机器人和定位夹具保持机构来定位车体框架的方式；
图4是沿图1中的线IV-IV剖取的剖视图；以及
图5是沿图1中的线V-V剖取的部分省略的剖视图。
具体实施方式
图1是焊接系统10的平面图，其包括有根据本发明的用于车体框架的定位夹具装置。
该焊接系统10是用于焊接以暂时装配状态供应的车体框架12的系统。该焊接系统10包括：车体框架放置单元16，其具有用于在其上放置多个车体框架12的放置台14；焊接工位18，用于焊接从所述车体框架放置单元16供应的车体框架12；以及定位机器人22，其具有定位夹具20，该定位夹具20用于将车体框架12从所述车体框架放置单元16供给到所述焊接工位18，并在该焊接工位18中定位该车体框架12。
所述焊接工位18具有：定位夹具保持机构24，用于与所述定位机器人22配合来保持所述定位夹具20；以及两个焊接机器人26、28，用于焊接所述车体框架12。
如图2所示，所述定位机器人22具有：第一臂32，其安装在底座30上并可沿箭头A所示的方向转动；第二臂34，其安装在所述第一臂32的端部并可沿箭头B所示的方向转动；第三臂36，其安装在所述第二臂34的端部并可沿箭头C所示的方向转动；第四臂38，其安装在所述第三臂36的端部并可沿箭头D所示的方向转动；以及第五臂40，其安装在所述第四臂38的端部并可沿箭头E所示的方向转动。所述定位夹具20与所述第五臂40的端部接合。
如图3所示，所述定位夹具20包括：大致L形的夹具底座42，其具有与所述定位机器人22的第五臂40接合的端部；大致L形的连接臂48，其通过连接板44、46安装在所述夹具底座42的另一端上；第一固定单元50、52，其布置在所述夹具底座42上；以及第二固定单元54、56，其布置在所述上连接板44上。
所述车体框架12例如用于四轮车(buggy)中。每个车体框架12都具有：两个上框架58、60；两个下框架62、64；以及多个辅助框架66，它们与所述框架58、60、62、64互相连接。具有相应孔68、70的托架72、74用于支承相应的悬架，并布置在下框架62、64的相应前部。具有相应孔76、78的托架80、82用于可枢转地支承摇动臂的相应端部，并布置在下框架62、64的相应后部。
所述定位夹具20的第一固定单元50、52具有：直立在所述夹具底座42上的相应托架86、88；以及分别布置在所述托架86、88上部的相应螺纹件94、96，紧固螺栓90、92旋拧通过相应的螺纹件94、96。如图4所示，所述第二固定单元54、56具有：分别直立在所述支承板84的相对端上的相应托架98、100，该支承板84固定地安装在连接板44、46上；以及分别布置在所述托架98、100的相应上部的螺纹件106、108，紧固螺栓102、104旋拧通过相应的螺纹件106、108。加强肋110、112布置在相应托架98、100上。
在所述定位夹具20的连接臂48的一端上布置有接合件114。如图5所示，该接合件114具有开口116和凹槽118，该凹槽118具有扩大的内部空间。
所述定位夹具保持机构24具有：两个直立在底座120上的支柱122、124；布置在所述支柱122、124的相应上端上的轴承126、128；以及由回转轴130、132可旋转地支承的支承件134，回转轴130、132由所述轴承126、128可枢转地支承。
所述支柱122、124的上部通过连接板136互相连接。大致L形的固定臂138具有固定到支柱122、124的端部，并具有限定在其上端部中的孔142。将用于固定所述支承件134的安全销140插入通过所述孔142。
所述回转轴130、132布置在支承件134的中部的相应相对侧上。所述固定臂138的上端在托架144、146之间延伸，该托架144、146布置在所述支承件134的一端上。所述托架144、146具有限定在其中的相应孔148、150，所述安全销140插入穿过该孔。
所述支承件134具有限定在其另一端中的椭圆孔152，并且将中空的柱状支承套筒154从支承件134的另一端插入到该椭圆孔152内。金属密封件156、158布置在所述支承套筒154的内周表面上，并且将柱形杆160插入穿过该金属密封件156、158，用于相对于该支承套筒154移动和转动。
所述杆160在其一端具有凸缘162，用于与所述支承套筒154接合以防止该杆160脱离该支承套筒154。该杆160具有限定在其所述一端中的孔164，并且在该孔中容纳有螺旋弹簧166(弹性件)，其用于在正常情况下偏压该杆160，以使其沿从支承件134伸出的方向移动。所述支承件134具有通气孔168，该通气孔与所述椭圆孔152连通并通向外部空间。空气可通过该通气孔168流入和流出椭圆孔152，以允许所述杆160可相对于该椭圆孔152易于移动。
气缸170布置在所述杆160的另一端上。该气缸170能够使得两组面对的接合件172、174、176、178彼此接近和彼此远离地移动。接合件172、174、176、178具有相应齿180，用于接合在限定在接合件114中的凹槽118内，该接合件114布置在定位夹具20的连接臂48上。
根据本实施例的焊接系统10基本如上所述构造成。下面将描述该焊接系统10的操作。
首先，将对应于车体框架12的类型的定位夹具20安装在所述定位机器人22的第五臂40上。然后，致动该定位机器人22以使所述定位夹具20移动到所述车体框架放置单元16。之后，将已通过暂时焊接装配好的车体框架12固定到所述定位夹具20上。
如图3所示，为了将所述车体框架12固定到所述定位夹具20上，将所述紧固螺栓90、92分别旋拧到所述第一固定单元50、52的螺纹件94、96中，直至紧固螺栓90、92的末端分别插入到孔68、70中，该孔68、70限定在车体框架12的下框架62、64上的托架72、74中。同样地，如图4所示，将所述紧固螺栓102、104分别旋拧到所述第二固定单元54、56的螺纹件106、108中，直至紧固螺栓102、104的末端分别插入到孔76、78中，该孔76、78限定在车体框架12的下框架62、64上的托架80、82中。
所述托架72、74是用于将悬架安装在车体框架12上的元件，而所述托架80、82是用于将摆动臂安装在该车体框架12上的元件。使用这些托架，可以将该车体框架12高精度地定位并固定在所述定位夹具20上。
通过使用放置机器人将所述车体框架12放置在已通过定位机器人22移动到所述车体框架放置单元16的定位夹具20上，并且通过使用由伺服电机致动的快速拧螺母机(nut runner)等来旋拧所述紧固螺栓90、92、102、104，可将该车体框架12自动地固定到该定位夹具20上。
在将所述车体框架12固定到所述定位夹具20上之后，再次致动所述定位机器人22以将该车体框架12和该定位夹具20一起进给到焊接工位18。此时，如图5所示，所述安全销140通过在固定臂138中的孔142而插入到所述支承件134的端部中的孔148、150内，以使定位夹具保持机构24的支承件134在焊接工位18保持水平。致动该定位夹具保持机构24的气缸170，以使得所述接合件172、174、176、178彼此接近。
致动所述定位机器人22，以使布置在定位夹具20的连接臂48端部上的接合件114沿图5中箭头F所示的方向移动，直至定位夹具保持机构24的接合件172、174、176、178的齿180插入到该接合件114的凹槽118中。此时，由于支承接合件172、174、176、178的杆160可通过布置在所述支承件134中的椭圆孔152内的螺旋弹簧166沿箭头F所示的方向移动，因此在接合件114与接合件172、174、176、178彼此接合时所产生的震动可被吸收。
然后，致动所述气缸170，以使得接合件172、174、176、178彼此远离，这样所述齿180与所述接合件114接合，从而使定位夹具20的端部连接到支承件134。因此，车体框架12固定到其上的定位夹具20的一端被定位机器人22保持，而另一端被定位夹具保持机构24保持。之后，将所述安全销140从支承件134的托架144、146移除，以允许该支承件134可关于回转轴130、132沿箭头G所示的方向摆动。
然后，所述定位机器人22使第一臂32、第二臂34、第三臂36、第四臂38以及第五臂40移动，以在焊接工位18中将车体框架12设定为所需的姿势。此时，由于当定位机器人22运动时，所述定位夹具保持机构24的杆160沿箭头G所示的方向运动，或绕所述支承套筒154转动，或相对于该支承套筒154移动，因此该定位机器人22可容易地将该车体框架12设定为所需的姿势。
在已将车体框架12定位为所需的姿势之后，致动布置在该车体框架12的相对侧上的焊接机器人26、28，以焊接该车体框架12。此时，因为该车体框架12由定位机器人22和定位夹具保持机构24定位和保持，所以该车体框架12在被焊接时不会摆动，而是在焊接过程中保持高精度地定位。为了提高操作效率，可改变车体框架12的姿势，并继续焊接过程。
根据本发明的用于车体框架的定位夹具装置还适于定位除了四轮车以外的车辆框架，例如两轮或三轮车辆的车辆框架。
工业适用性
根据本发明，由于所述定位夹具由定位机器人保持，并且将车体框架供应给一工作位置并在该位置定位，因此不必在各个工作位置设置专用的夹具，因而大大降低了工作线上夹具所需的成本。
通过更换由所述定位机器人保持的定位夹具，就可容易地适应不同的车体框架。
车体框架在每个工作位置中的定位姿势可根据该车体框架的类型，通过所述定位机器人的定位控制而按需要设置。
此外，由于所述定位夹具的相对端分别由定位机器人和定位夹具保持机构保持，因此车体框架被高度可靠地定位，从而可高精度地进行工作。
根据本发明的用于车体框架的定位夹具装置适用于各种车体，只要它们具有框架结构。

Claims (10)

1、一种用于车体框架的定位夹具装置，包括：
定位夹具(20)，其用于定位和固定车体框架(12)；
定位机器人(22)，其用于保持所述定位夹具(20)的端部，将所述定位夹具(20)供应给用于所述车体框架(12)的工作位置，并将所述车体框架(12)定位成所需的姿势；以及
定位夹具保持机构(24)，其用于可运动地保持所述定位夹具(20)，所述定位夹具保持机构(24)布置在所述工作位置，并具有接合件(172)，该接合件可拆卸地与所述定位夹具(20)的另一端接合，该定位夹具(20)的一端由所述定位机器人(22)保持。
2、根据权利要求1所述的定位夹具装置，其特征在于，所述定位夹具(20)具有固定单元(50)，该固定单元用于定位和固定所述车体框架(12)。
3、根据权利要求1所述的定位夹具装置，其特征在于，所述定位夹具(20)具有凹槽(118)，该凹槽可与所述定位夹具保持机构(24)的所述接合件(172)接合。
4、根据权利要求1所述的定位夹具装置，其特征在于，所述定位机器人(22)包括多轴机器人(22)，其用于在所述定位夹具(20)的所述另一端与所述定位夹具保持机构(24)的所述接合件(172)接合时，将所述车体框架(12)设定为所需的姿势。
5、根据权利要求1所述的定位夹具装置，其特征在于，所述定位夹具保持机构(24)具有一支承件(134)，所述接合件(172)由该支承件可摆动地支承，并且该支承件支承所述接合件(172)以使其朝向所述定位夹具(20)的所述另一端移动。
6、根据权利要求5所述的定位夹具装置，其特征在于，所述支承件(134)支承所述接合件(172)以使其绕一轴线旋转，所述接合件(172)可沿该轴线移动。
7、根据权利要求5所述的定位夹具装置，其特征在于，所述支承件(134)具有一姿势固定件(140)，用于相对于所述定位夹具(20)的另一端定位所述姿势。
8、根据权利要求5所述的定位夹具装置，其特征在于，所述接合件(172)由所述支承件(134)支承，以通过弹性件(166)朝向所述定位夹具(20)的所述另一端移动。
9、根据权利要求5所述的定位夹具装置，其特征在于，所述接合件(172)可由一致动机构(170)致动，以与所述定位夹具(20)的所述另一端接合。
10、根据权利要求1所述的定位夹具装置，其特征在于，包括一焊接机器人(26)，该机器人布置在所述工作位置，用于焊接通过所述定位夹具(20)定位和固定的所述车体框架(12)。
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