CN220840210U - 柔性自动夹具系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种柔性自动夹具系统，包括多个夹具机器人、多个夹具装置，夹具机器人的末端上安装有快换盘主盘；夹具装置包括快换盘工具盘和自动夹具模块，快换盘主盘与快换盘工具盘可拆卸连接，自动夹具模块安装在快换盘工具盘上。本实用新型柔性自动夹具系统可以实现兼容多种零部件的装夹，提高装夹柔性化程度，可实现夹具装置的自动化切换，提升生产效率；夹具装置采用自动夹具模块，可以实现对零部件的自动夹持。

Description

柔性自动夹具系统

技术领域

本实用新型属于工装夹具技术领域，具体涉及一种柔性自动夹具系统。

背景技术

目前各行各业的生产加工、装配、检测等过程中，经常需要制作夹具对零部件进行定位、固定操作，以实现生产加工、装配、检测等过程的高效、稳定进行。

现有技术中，零部件夹具系统的结构部件通常主要包括底座和设置在底座上的夹具支架，夹具支架包括多根立柱，立柱固设在底座上，多根立柱相互之间由多个连接梁连接为一体，以增强结构强度，多个夹具分别安装在多根立柱的顶端上，根据所夹持零部件的形状，多根立柱的尺寸（多指高度）可相同或不同，或者部分立柱的尺寸相同。

因零部件的种类繁多，并且存在更新换代的情况，采用现有夹具系统结构则需要针对每种产品制作专用的定位夹具，存在夹具种类多、设计结构复杂、设计周期长、加工成本高、加工制造周期长、拆装耗时耗力且需转运设备、占用存储空间大、夹具管理复杂、存储保养压力大等诸多问题。

例如在汽车行业中，一个车型项目在生产加工、装配、检测等过程中，涉及到的零部件种类有四个车门、发动机盖、后备箱盖、侧围、白车身、底盘等，既有总成部件，又有内外板、焊接零部件等零部件，导致需要制作非常多的定位夹具，成本高、检测节拍慢、占地面积大、劳动强度大等问题突出。此外，随着新车型的更迭，旧车型的定位夹具需封存或报废，造成更严重的浪费。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种柔性自动夹具系统，可减少夹具种类，节约成本，还能减少夹具换型时间，提升生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种柔性自动夹具系统，包括：

多个夹具机器人，所述夹具机器人的末端上安装有快换盘主盘；

多个夹具装置，所述夹具装置包括快换盘工具盘和自动夹具模块，所述快换盘主盘与所述快换盘工具盘可拆卸连接构成快换盘，所述自动夹具模块安装在所述快换盘工具盘上。

在本实用新型的一些实施例中，所述夹具机器人的末端与所述快换盘主盘之间通过主盘连接法兰连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述自动夹具模块包括自动夹具主体和夹具安装座，所述自动夹具主体安装在所述夹具安装座上，所述夹具安装座安装在所述快换盘工具盘上，所述夹具安装座上设有用于定位待装夹零部件的第一定位部件。

在本实用新型的一些实施例中，所述自动夹具主体包括驱动部件和由所述驱动部件驱动进行直线伸缩运动的压紧部件，所述夹具安装座上还设有与所述压紧部件配合的第二定位部件；装夹状态下，待装夹零部件由所述第一定位部件和所述第二定位部件定位，并夹设在所述压紧部件和所述第二定位部件之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一定位部件为相对设置的两个定位卡板，两所述定位卡板的设置方向与所述压紧部件的伸缩方向垂直，所述定位卡板的顶部形成有V形定位槽，所述第二定位部件与所述压紧部件相对设置。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一定位部件在与所述压紧部件的伸缩方向平行的方向上位置可调；所述第二定位部件在所述夹具安装座上的安装高度位置可调。

在本实用新型的一些实施例中，所述夹具安装座上与两所述第一定位部件对应的部位分别形成有一支撑台，两所述第一定位部件对应支撑在两所述支撑台上；所述夹具安装座上与所述第二定位部件对应的部位形成有定位凹槽，所述第二定位部件适配嵌装在所述定位凹槽内。

在本实用新型的一些实施例中，所述夹具安装座与所述快换盘工具盘之间通过托盘法兰连接，所述托盘法兰包括工具盘连接法兰、夹具安装座连接法兰以及连接工具盘连接法兰、夹具安装座连接法兰的连接部，所述夹具安装座连接法兰及所述连接部的径向尺寸均小于所述工具盘连接法兰的径向尺寸，所述工具盘连接法兰上形成有第一定位结构；

所述柔性自动夹具系统还包括夹具支架，所述夹具支架上形成有多个夹具支撑部，所述夹具支撑部上形成有水平向外开设的夹具插放口，所述夹具插放口的外围设有与所述第一定位结构配合的第二定位结构；所述夹具装置插放在所述夹具插放口内且所述工具盘连接法兰支撑在所述夹具支撑部上方，所述夹具安装座连接法兰及所述自动夹具模块位于所述夹具支撑部下方。

在本实用新型的一些实施例中，所述柔性自动夹具系统还包括工作平台，其具有水平支撑面，所述夹具机器人及所述夹具支架布设在所述水平支撑面上。

在本实用新型的一些实施例中，所述工作平台下方设有转台，用于驱动所述工作平台转动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和积极效果：

1、本实用新型柔性自动夹具系统，通过设置多个夹具机器人和多个夹具装置，通过多个夹具机器人分别携带夹具装置运动至相应位置，即可实现对应零部件夹具定位，在生产加工、装配、检测等过程中，可以实现兼容多种零部件的装夹，提高装夹柔性化程度，既能减少零部件夹具种类，节约成本，又能减少夹具换型时间，提升生产效率，还能避免产品更新换代时夹具废弃造成的损失；

2、夹具装置通过快换盘主盘与快换盘工具盘的配合实现夹具装置与夹具机器人的可拆卸连接，可实现夹具装置的自动化切换，进一步提高减少夹具换型时间，提升生产效率；

3、夹具装置采用自动夹具模块，可以实现对零部件的自动夹持，提高生产过程的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中柔性自动夹具系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例中柔性自动夹具系统的夹具机器人与夹具装置装配结构示意图；

图3为图2的A部结构放大图；

图4为本实用新型实施例中夹具装置的分解结构示意图；

图5为本实用新型实施例中快换盘主盘与主盘连接法兰的分解结构示意图；

图6为本实用新型实施例中夹具支架结构示意图；

图7为本实用新型实施例中设置有转台的工作平台结构示意图。

附图标记：

100、夹具机器人；110、快换盘主盘；120、主盘连接法兰；200、夹具装置；210、快换盘工具盘；220、自动夹具模块；221、自动夹具主体；221A、驱动部件；221B、压紧部件；222、夹具安装座；222A、支撑台；222B、定位凹槽；223、第一定位部件；223A、V形定位槽；224、第二定位部件；224A、球形定位凸起；225、长条孔；230、托盘法兰；231、工具盘连接法兰；232、夹具安装座连接法兰；233、连接部；234、第一定位结构；240、安装板；300、工作平台；310、水平支撑面；320、支腿；330、转台；400、夹具支架；410、底板；420、支撑立柱；430、支撑顶板；440、夹具支撑部；441、夹具插放口；442、第二定位结构；443、弧形定位槽。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参照图1至图7，本实用新型的一些实施例中，一种柔性自动夹具系统包括多个夹具机器人100和多个夹具装置200。

其中，夹具机器人100的末端上安装有快换盘主盘110。夹具机器人100的数量根据待装夹零部件的结构尺寸而定，具体可采用协作机器人或工业机器人，通过电气、程序控制，可以实现多个夹具机器人100联动，并一键操作带动多个夹具装置200到达预设装夹位置；夹具装置200的数量通常多于夹具机器人100的数量，以形成夹具库，以便根据具体的待装夹零部件拆卸更换不同的夹具装置200。

夹具装置200包括快换盘工具盘210和自动夹具模块220，快换盘主盘110与快换盘工具盘210可拆卸连接构成整体的快换盘，自动夹具模块220安装在快换盘工具盘210上。快换盘通用性好，具有很好的通用性和匹配性，且结构紧凑、可靠性高。快换盘主盘110与快换盘工具盘210可自动连接和分离，使得夹具装置200可自动拆卸更换，进一步提高了本实用新型柔性自动夹具系统的自动化程度。

通过多个夹具机器人100分别携带多个夹具装置200运动至相应位置，即可实现对相应零部件的装夹定位，则相比现有技术中安装在立柱上的夹具系统，本实用新型实施例中的柔性自动夹具系统可调节夹具装置200的位置，兼容多种零部件的柔性装夹，既能减少零部件夹具种类，节约成本，又能减少夹具换型时间，提升生产效率，还能避免产品更新换代时夹具废弃造成的损失；夹具种类少，还方便夹具存储和保养。

另外，夹具装置200通过快换盘主盘110与快换盘工具盘210的配合实现夹具装置200与夹具机器人100的可拆卸连接，可实现夹具装置200的自动化切换，进一步提高减少夹具换型时间，提升生产效率；夹具装置200采用自动夹具模块220，可以实现对零部件的自动夹持，提高生产过程的自动化程度。

在本实用新型的一些实施例中，夹具机器人100的末端与快换盘主盘110之间通过主盘连接法兰120连接。

对于自动夹具模块220，如图3和图4所示，其包括自动夹具主体221和夹具安装座222，自动夹具主体221安装在夹具安装座222上，夹具安装座222安装在快换盘工具盘210上。同时，夹具安装座222上设有用于定位待装夹零部件的第一定位部件223，以对待装夹零部件的装夹进行粗定位。

自动夹具主体221可选用现有自动夹具，比如气动夹具或电动夹具等。多个自动夹具模块220的自动夹具主体221可相同或不同，夹具安装座222的结构也可相同或不同，以提高装夹多样性。夹具安装座222一方面可方便自动夹具主体221的安装，另一方面，由于自动夹具主体221选用现有自动夹具，不便于改变结构形状，而夹具安装座222可自制，通过采用不同的夹具安装座222，可改变自动夹具主体221相对快换盘工具盘210的安装方向，同时结合夹具机器人100的运动，进一步增强了本实用新型一种柔性自动夹具系统对不同零部件的兼容性。

进一步地，夹具安装座222也可以采用拆卸安装的方式安装在快换盘工具盘210上，进而使得自动夹具模块220可拆卸更换，以便根据不同的待装夹零部件选择合适的自动夹具模块220，具体可采用螺钉紧固安装在快换盘工具盘210上。各自动夹具模块220的夹具安装座222结构可不同，以适应不同的待测零件。如图3和图4所示，夹具安装座222呈块状，当然，还可以为其他形状，在此不做具体限制。

对于自动夹具主体221，在本实用新型的一些实施例中，其包括驱动部件221A和由驱动部件221A驱动进行直线伸缩运动的压紧部件221B，夹具安装座222上还设有与压紧部件221B配合的第二定位部件224；装夹状态下，待装夹零部件由第一定位部件223和第二定位部件224定位，并夹设在压紧部件221B和第二定位部件224之间。驱动部件221A可以是气缸，压紧部件221B为橡胶压头或橡胶压板，连接在气缸活塞杆输出端上，构成气动夹具；对于第二定位部件224，其可以为块状结构或板状结构，与压紧部件221B相对设置。

对于车门、车盖等具有薄边缘的零部件，第一定位部件223为相对设置的两个定位卡板，两定位卡板的设置方向（即排列方向）与压紧部件221B的伸缩方向垂直，压紧部件221B位于两定位卡板之间，定位卡板的顶部形成有V形定位槽223A，V形定位槽223A的底面为圆弧面。V形定位槽223A用于定位零部件边缘，零部件边缘沿着V形定位槽223A落入其底部圆弧面，实现零部件在图3和图4所示上下方向的定位。

在本实用新型的一些实施例中，第一定位部件223在与压紧部件221B的伸缩方向平行的方向上位置可调，且第二定位部件224在夹具安装座222上的安装高度位置可调，以对零部件的定位位置进行上下左右调节，更好地适应具体零部件的定位。

具体而言，第一定位部件223、第二定位部件224的位置调节均是通过分别在第一定位部件223、第二定位部件224上成型长条孔225实现，第一定位部件223、第二定位部件224通过螺钉穿过对应的长条孔225进行紧固安装。

对于第一定位部件223、第二定位部件224在夹具安装座222上的安装，如图3和图4所示，夹具安装座222上与两第一定位部件223对应的部位分别形成有一支撑台222A，两第一定位部件223对应支撑在两支撑台222A上，然后再采用螺钉紧固安装；夹具安装座222上与第二定位部件224对应的部位形成有定位凹槽222B，第二定位部件224适配嵌装在定位凹槽222B内，然后再采用螺钉进行紧固安装。支撑台222A、定位凹槽222B分别对第一定位部件223、第二定位部件224的安装起到粗定位作用，有利于提高夹具装置200的装配效率。

进一步地，第二定位部件224上形成有球形定位凸起224A，球形定位凸起224A尺寸较小，可方便与零部件的平面贴合。

对于有定位孔的零部件，第一定位部件223可以为定位柱，与零部件的定位孔配合实现粗定位。

对于夹具安装座222与快换盘工具盘210的连接，在本实用新型的一些实施例中，同样如图3和图4所示，夹具安装座222与快换盘工具盘210之间设置托盘法兰230连接，托盘法兰230包括工具盘连接法兰231、夹具安装座连接法兰232以及连接工具盘连接法兰231、夹具安装座连接法兰232的连接部233，形成类似工字型外轮廓。工具盘连接法兰231与快换盘工具盘210螺钉连接，夹具安装座连接法兰232与夹具安装座222螺钉连接，连接部233使工具盘连接法兰231、夹具安装座连接法兰232相距一定距离，以预留出工具盘连接法兰231与快换盘工具盘210连接的操作空间，以及夹具安装座连接法兰232与夹具安装座222连接的操作空间，方便操作。

另外，工具盘连接法兰231、夹具安装座连接法兰232以及连接部233同轴线，夹具安装座连接法兰232及连接部233的径向尺寸均小于工具盘连接法兰231的径向尺寸，连接部233的径向尺寸小于夹具安装座连接法兰232的径向尺寸，工具盘连接法兰231上形成有第一定位结构234。相应地，柔性自动夹具系统还包括夹具支架400，夹具支架400上形成有多个夹具支撑部440，夹具支撑部440上形成有水平向外开设的夹具插放口441，夹具插放口441的外围设有与第一定位结构234配合的第二定位结构442；夹具装置200插放在夹具插放口441内且工具盘连接法兰231支撑在夹具支撑部440上方，夹具安装座连接法兰232及自动夹具模块220位于夹具支撑部440下方。

如图6所示，夹具支架400包括底板410、多个支撑立柱420和支撑顶板430，多个支撑立柱420连接底板410和支撑底板410，底板410和支撑顶板430为延伸方向相同的长条板状，多个支撑立柱420沿底板410的延伸方向间隔设置。夹具支撑部440设置支撑顶板430上，其为尺寸相对较小的板状，可通过焊接或螺钉连接的方式固定在支撑顶板430上，多个夹具支撑部440的夹具插放口441同向开设，即均朝支撑顶板430的同一侧开口，可呈U形开口或弧形开口状。

夹具装置200以其托盘法兰230的连接部233对准夹具插放口441的开口然后向夹具插放口441内插放，到位后即第一定位结构234和第二定位结构442配合到位，释放夹具装置200使其工具盘连接法兰231支撑在夹具支撑部440上方，进而使整个夹具装置200悬挂支撑在夹具支撑部440上，可避免对夹具装置200的挤压损坏。夹具装置200的取放可另外配置夹具取放机器人，进一步提高本实用新型柔性自动夹具系统的自动化程度。第一定位结构234具体为多个比如两个定位孔，第二定位结构442为同样数量的定位销，通过第一定位结构234和第二定位结构442的配合，一方面为夹具装置200的放置起到粗定位作用，另一方面还可以对夹具装置200进行周向限位，保证其放置稳固性。

进一步地，夹具支撑部440上还形成有位于夹具插放口441上方的弧形定位槽443，弧形定位槽443的径向尺寸大于夹具插放口441的径向尺寸，弧形定位槽443的内壁位于夹具插放口441的上方外围，弧形定位槽443与工具盘连接法兰231相适配，以使工具盘连接法兰231嵌入弧形定位槽443内，第一定位结构234和第二定位结构442配合、以及弧形定位槽443对工具盘连接法兰231定位，可大大提高夹具支架400对夹具装置200的定位可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，一种柔性自动夹具系统还包括工作平台300，如图1所示，工作平台300具有水平支撑面310，夹具机器人100布设在水平支撑面310上，以便于整体搬运，调整放置位置。

在本实用新型的一些实施例中，工作平台300还可以设置多根支腿320，支腿320具有高度调节功能，以便水平支撑面310的调平。

在本实用新型的一些实施例中，工作平台300下方设有转台330，转台330可驱动工作平台300转动，进而带动工作平台300上的夹具机器人100、夹具机器人100上的夹具装置200以及所装夹的零部件整体转动，则在生产加工、装配、检测等过程中，在零部件装夹到位后，可以通过转台330驱动工作平台300转动，实现零部件多角度展示，以便于加工、装配或检测等。转台330具体可采用现有技术中转台结构，其包括转盘和驱动转盘转动的驱动机构，工作平台300整体安装在转台330的转盘上。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种柔性自动夹具系统，其特征在于，包括：

多个夹具机器人，所述夹具机器人的末端上安装有快换盘主盘；

多个夹具装置，所述夹具装置包括快换盘工具盘和自动夹具模块，所述快换盘主盘与所述快换盘工具盘可拆卸连接构成快换盘，所述自动夹具模块安装在所述快换盘工具盘上。

2.根据权利要求1所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述夹具机器人的末端与所述快换盘主盘之间通过主盘连接法兰连接。

3.根据权利要求2所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述自动夹具模块包括自动夹具主体和夹具安装座，所述自动夹具主体安装在所述夹具安装座上，所述夹具安装座安装在所述快换盘工具盘上，所述夹具安装座上设有用于定位待装夹零部件的第一定位部件。

4.根据权利要求3所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述自动夹具主体包括驱动部件和由所述驱动部件驱动进行直线伸缩运动的压紧部件，所述夹具安装座上还设有与所述压紧部件配合的第二定位部件；装夹状态下，待装夹零部件由所述第一定位部件和所述第二定位部件定位，并夹设在所述压紧部件和所述第二定位部件之间。

5.根据权利要求4所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述第一定位部件为相对设置的两个定位卡板，两所述定位卡板的设置方向与所述压紧部件的伸缩方向垂直，所述定位卡板的顶部形成有V形定位槽，所述第二定位部件与所述压紧部件相对设置。

6.根据权利要求5所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述第一定位部件在与所述压紧部件的伸缩方向平行的方向上位置可调；所述第二定位部件在所述夹具安装座上的安装高度位置可调。

7.根据权利要求5所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述夹具安装座上与两所述第一定位部件对应的部位分别形成有一支撑台，两所述第一定位部件对应支撑在两所述支撑台上；所述夹具安装座上与所述第二定位部件对应的部位形成有定位凹槽，所述第二定位部件适配嵌装在所述定位凹槽内。

8.根据权利要求3所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述夹具安装座与所述快换盘工具盘之间通过托盘法兰连接，所述托盘法兰包括工具盘连接法兰、夹具安装座连接法兰以及连接工具盘连接法兰、夹具安装座连接法兰的连接部，所述夹具安装座连接法兰及所述连接部的径向尺寸均小于所述工具盘连接法兰的径向尺寸，所述工具盘连接法兰上形成有第一定位结构；

所述柔性自动夹具系统还包括夹具支架，所述夹具支架上形成有多个夹具支撑部，所述夹具支撑部上形成有水平向外开设的夹具插放口，所述夹具插放口的外围设有与所述第一定位结构配合的第二定位结构；所述夹具装置插放在所述夹具插放口内且所述工具盘连接法兰支撑在所述夹具支撑部上方，所述夹具安装座连接法兰及所述自动夹具模块位于所述夹具支撑部下方。

9.根据权利要求8所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述柔性自动夹具系统还包括工作平台，其具有水平支撑面，所述夹具机器人及所述夹具支架布设在所述水平支撑面上。

10.根据权利要求9所述的一种柔性自动夹具系统，其特征在于，

所述工作平台下方设有转台，用于驱动所述工作平台转动。