一种用于车身焊接的悬浮式机器人抓具的制作方法

本实用新型涉及车身焊接技术领域，具体涉及一种用于车身焊接的悬浮式机器人抓具。

背景技术：

随着国内汽车工业的迅猛发展，各大车厂对汽车生产线的精度要求不断提高，对汽车生产过程中的产生的误差累计要求越来越严格。而目前的汽车厂将一些能够影响外观的、误差累计较大的、焊接不方便、方向不可控的小件放到了散工位焊接，焊接精度较差，误差累计较大。到调整线时，误差累计太大，已经不能满足要求。

进入翼子板衬板焊装工位时，车身主体固定，需要用抓具抓取车身对上一工位中扣在车身主体上的翼子板进行焊装，这一工位是车身焊装的较为靠后的工位，经过前面的焊装工位，已经累计了较大的误差，此时车身主体上的保险杠的位置误差通常在几个毫米，而翼子板衬板的焊装要以保险杠的位置作为基准，现有技术的抓具在抓取车身时无法保证翼子板衬板与保险杠的相对位置。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种承受负荷高、活动件定位精度高、抓取效率高、结构简单、成本节约，能够保证车身抓取过程中翼子板衬板与保险杠的相对位置的用于车身焊接的悬浮式机器人抓具。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于车身焊接的悬浮式机器人抓具，包括控制器以及从上到下依次连接的固定主体框架、两向滑动组件和悬浮框架，所述的固定主体框架和悬浮框架之间还设有还原定位组件，所述的固定主体框架与机器人连接，所述的悬浮框架上设有车身主体导向组件、车身主体定位组件和车身夹紧组件，所述的还原定位组件、车身主体定位组件和车身夹紧组件均与控制器通讯连接，所述的悬浮框架与固定主体框架在抓取车身过程中通过两向滑动组件在X向和Y向产生相对滑动，并在抓取完成后通过还原定位组件还原至初始的相对位置并固定。

作为优选的技术方案，所述的两向滑动组件包括X向滑轨、Y向滑轨和悬浮块，所述的X向滑轨设置在固定主体框架上，Y向滑轨设置在悬浮框架上，所述的悬浮块与X向滑轨和Y向滑轨分别滑动连接，所述的固定主体框架上设有用于限制悬浮块在X向滑动位移的X向滑动缓冲限位器，悬浮框架上设有用于限制悬浮块在Y向滑动位移的Y向滑动缓冲限位器。

作为优选的技术方案，所述的X向滑轨和Y向滑轨均采用板式滚柱链机构，所述的板式滚柱链机构由两个滑动表面呈“V”型并且开口相对设置的板式滚柱链构成，所述的悬浮块设置在X向滑轨和Y向滑轨之间，呈长方体片状，两个相对的侧面与组成X向滑轨的两个板式滚柱链的滑动表面匹配连接，另外两个相对的侧面与组成Y向滑轨的两个板式滚柱链的滑动表面匹配连接。

作为优选的技术方案，所述的还原定位组件包括传动连接的气缸和还原定位销，所述的气缸固定在固定主体框架上，并与控制器通讯连接，所述的还原定位销为锥面定位销，悬浮框架上设有与所述的还原定位销匹配的还原定位销孔。

作为优选的技术方案，所述的车身主体定位组件包括感应开关和车身主体定位销，所述的感应开关和控制器通讯连接，所述的车身主体定位销为锥面定位销。

作为优选的技术方案，所述的锥面定位销包括定位销本体和连接在定位销本体端部的子弹头，所述的定位销本体呈圆柱状，直径大于悬浮块在X向滑轨和Y向滑轨中任意一个上的滑动位移。

作为优选的技术方案，所述的车身主体导向组件为设置在悬浮框架下表面的Z向导向片。

作为优选的技术方案，所述的车身夹紧组件包括车身主体夹具和翼子板衬板夹具。

作为优选的技术方案，所述的两向滑动组件还包括设置在固定主体框架上的防尘板。

本实用新型的工作原理为：

初始状态时，抓具的固定主体框架和悬浮框架通过还原定位组件固定连接，该抓具的固定主体框架通过转接法兰与机器人连接，机器人将抓具下放，对固定放置的车身进行抓取，当下放至感应开关感应到车体时，此时车身主体定位销的子弹头的端部已经进入车体数模，与此同时，控制器控制还原定位组件的还原定位销从悬浮框架的定位销孔中缩回，悬浮框架处于悬浮状态，机器人继续下放抓具，车身主体定位销的子弹头的锥面与预设在车身主体上的车身基准定位销孔(该车身基准定位销孔设置在保险杠上)配合，在抓具下放过程中引导悬浮框架相对于固定主体框架浮动，使悬浮框架相对于车身主体放到位(车身主体定位销进入车身基准定位销孔)，然后车身夹紧组件将车身夹紧，控制器控制还原定位组件的还原定位销伸入悬浮框架的定位销孔中(通过子弹头的锥面与定位销孔的内侧壁配合，将定位销挤入定位销孔中)，使固定主体框架和悬浮框架还原至初始的相对位置并固定。

抓具下放过程中，悬浮框架会进入悬浮状态，以车身主体定位销为基准，带动车身主体夹具和翼子板衬板夹具同时运动，保证二者的相对位置，从而能够保证抓取车身时翼子板衬板与保险杠的相对位置。

锥面定位销的直径大于悬浮块在X向滑轨和Y向滑轨中任意一个上的滑动位移，使得在定位销的子弹头的中轴线始终穿过其所对应的定位销孔，抓具下放过程中，锥面与定位销孔内侧壁配合，在两向滑动组件的作用下，即可引导定位销进入相应的定位销孔中。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)适用范围广：可用于任何需要矫正的工位；该抓具通过改变动力源及板式滚柱链的参数，可衍生出更多的创新性的设计方案，以满足不同功能的使用要求。

(2)安全性高：将机器人的作业区域与操作工的作业区域分隔开来，使得操作工的安全得到有效保证，同时也不影响机器人的工作效率。

(3)整个设备通过PLC控制系统总成控制，各运动部件可以实现高效的协调动作，传输效率高。

(4)该机构结构简单，且滚柱具备较高的精度运动特性，组成模块可实现方向平稳运动，且能够承受较高负荷，使用寿命较长。

(5)该机构结构简单，且该机构采用机械模块式组合，巧妙利用板式滚柱链实现坐标系中两方向的自动调整，待悬浮框架找正位置后气缸将结构锁紧。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的主视剖面结构示意图；

图3为本实用新型的局部主视剖面结构示意图；

图4为本实用新型的两向滑动组件的俯视结构示意图；

图5为本实用新型的板式滚柱链的结构示意图；

图6为本实用新型的锥面定位销的主视结构示意图。

图中，1为固定主体框架，2为两向滑动组件，21为X向滑轨，22为Y向滑轨，23为悬浮块，24为Y向滑动缓冲限位器，25为防尘板，3为悬浮框架，4为还原定位组件，41为气缸，42为还原定位销，43为还原定位销孔，5为车身主体导向组件，61为感应开关，62为车身主体定位销，71为车身主体夹具，72为翼子板衬板夹具，81为定位销本体，82为子弹头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种用于车身焊接的悬浮式机器人抓具，如图1～2所示，包括控制器以及从上到下依次连接的固定主体框架1、两向滑动组件2和悬浮框架3，固定主体框架1和悬浮框架3之间还设有还原定位组件4，固定主体框架1与机器人连接，悬浮框架3上设有车身主体导向组件5、车身主体定位组件和车身夹紧组件，还原定位组件4、车身主体定位组件和车身夹紧组件均与控制器通讯连接，悬浮框架3与固定主体框架1在抓取车身过程中通过两向滑动组件2在X向和Y向产生相对滑动，并在抓取完成后通过还原定位组件4还原至初始的相对位置并固定。

本实施例中的两向滑动组件包括X向滑轨21、Y向滑轨22和悬浮块23，如图3～5所示，X向滑轨21设置在固定主体框架1上，Y向滑轨22设置在悬浮框架3上，悬浮块23与X向滑轨21和Y向滑轨22分别滑动连接，固定主体框架1上设有用于限制悬浮块23在X向滑动位移的X向滑动缓冲限位器，悬浮框架3上设有用于限制悬浮块23在Y向滑动位移的Y向滑动缓冲限位器24，如图1所示，各缓冲限位器对悬浮块在相应的方向上滑动3mm时缓冲，滑动5mm时限位。为了使X向和Y向滑动过程中具备较高的精度、平稳的运动状态以及承受较高的负荷，本实施例中的X向滑轨21和Y向滑轨22均采用板式滚柱链机构，板式滚柱链机构由两个滑动表面呈“V”型并且开口相对设置的板式滚柱链构成，悬浮块23设置在X向滑轨21和Y向滑轨22之间，呈长方体片状，两个相对的侧面与组成X向滑轨21的两个板式滚柱链的滑动表面匹配连接，另外两个相对的侧面与组成Y向滑轨22的两个板式滚柱链的滑动表面匹配连接。为了防止灰尘落在两向滑动组件2上，影响运动精度和平稳性，在固定主体框架1上设置防尘板25，来保护两向滑动组件2。

本实施例中的还原定位组件4包括传动连接的气缸41和还原定位销42，气缸41固定在固定主体框架1上，并与控制器通讯连接，悬浮框架3上设有与还原定位销42匹配的还原定位销孔43。车身主体定位组件包括感应开关61和车身主体定位销62，感应开关61和控制器通讯连接。其中，还原定位销42和车身主体定位销62均为锥面定位销，锥面定位销包括定位销本体81和连接在定位销本体81端部的子弹头82，如图6所示，定位销本体81呈圆柱状，直径大于悬浮块23在X向滑轨21和Y向滑轨22中任意一个上的滑动位移，使得在定位销的子弹头82的中轴线始终穿过其所对应的定位销孔，抓具下放过程中，锥面与定位销孔内侧壁配合，在两向滑动组件的作用下，即可引导定位销进入相应的定位销孔中。

本实施例中的车身主体导向组件5为设置在悬浮框架3下表面的Z向导向片，在抓具下放过程中伸入车身，引导抓具与车身接合。

本实施例中的车身夹紧组件包括车身主体夹具71和翼子板衬板夹具72，如图1～2所示，在抓具下放到位后，分别夹紧车身主体和翼子板衬板小件。

初始状态时，抓具的固定主体框架和悬浮框架通过还原定位组件固定连接，该抓具的固定主体框架通过转接法兰与机器人连接，机器人将抓具下放，对固定放置在抓具下方的车身进行抓取，当下放至感应开关感应到车体时，此时车身主体定位销的子弹头的端部已经进入车体数模，与此同时，控制器控制还原定位组件的还原定位销从悬浮框架的定位销孔中缩回，悬浮框架处于悬浮状态，机器人继续下放抓具，车身主体定位销的子弹头的锥面与预设在车身主体上的车身基准定位销孔(该车身基准定位销孔设置在车身主体的保险杠上)配合，在抓具下放过程中引导悬浮框架相对于固定主体框架浮动，使车身主体定位销进入车身基准定位销孔中，从而使悬浮框架相对于车身主体放到位，然后车身夹紧组件将车身夹紧，控制器控制还原定位组件的还原定位销伸入悬浮框架的定位销孔中(通过子弹头的锥面与定位销孔的内侧壁配合，将定位销挤入定位销孔中)，使固定主体框架和悬浮框架还原至初始的相对位置并固定。

抓具下放过程中，悬浮框架会进入悬浮状态，以车身主体定位销为基准，带动车身主体夹具和翼子板衬板夹具同时运动，保证二者的相对位置，从而能够保证抓取车身时翼子板衬板与保险杠的相对位置。