专利名称：自适应车顶浮动定位工装的制作方法
技术领域：
本实用新型属于车辆装配工装，具体涉及一种车顶浮动定位工装。
背景技术：
随着制造技术的发展，激光钎焊因为强度高，外表美观逐步应用到车身焊接领域， 车顶激光钎焊更因为外观简洁漂亮而首当其冲的得到了应用，但是激光钎焊有着对零件贴合间隙好，工装定位精度高的要求，而以往的车顶定位工艺仅仅要求车顶在车身坐标系Y 向保证对中，X和Z向的定位都无法随车身浮动，这样的定位工艺对冲压件尺寸要求高，调试困难，周期长，难以满足工业化的质量和进度要求。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种在车顶装配过程中，能够实现X向，Y向和Z向浮动的自适应车顶浮动定位工装，以解决上述问题。本实用新型的技术方案为自适应车顶浮动定位工装，它包括车身定位框架，车身定位框架上设有车身定位夹紧装置，车身定位框架上连接有X向和Y向浮动框架，X向和Y 向浮动框架上连接有Z向浮动机构；所述X向和Y向浮动框架与车身定位框架之间球铰连接支架。所述球铰连接支架包括与车身定位框架固定连接的底座，底座上连接有上限位板，X向和Y向浮动框架上连接支撑板，支撑板设在底座与上限位板之间，支撑板下端面与底座之间下球铰浮动连接；支撑板上端面与上限位板之间上球铰浮动连接。所述X向和Y向浮动框架与车身定位框架之间设有锁定定位机构。所述锁定定位机构包括车身定位框架设的定位块，定位块上设有定位销孔；X向和Y向浮动框架上设有气缸，气缸的活塞杆上连接锁销。所述活塞杆穿过锁销导套，锁销穿过限位块。所述Z向浮动机构包括与X向和Y向浮动框架连接的安装板，连接板，安装板上连接有导向轮支架，导向轮支架上设有X向导向轮和Y向导向轮，Z向浮动限位板上设有X向导向轮和Y向导向轮的导向板，导向板穿过安装板；连接板上设有平衡缸，平衡缸的活塞杆与X向和Y向浮动框架。所述导向轮支架的底部设有底部限位挡板。所述球铰连接支架分别设置与X向和Y向浮动框架两侧的端部。定位工装由机器人带动，定位工装将X、Y、Z方向浮动功能锁紧以便抓取工件，使用吸盘和封闭式压头固定工件后按照编成轨迹向车身骨架方向移动，自上而下，当接近车身骨架时打开压头和浮动功能，工装的参考销插入车身骨架定位孔后，工装带着车顶沿着车身坐标系X、Y向正负4mm随车身骨架实际位置浮动；Z向平衡缸在浮动功能打开时下缸体充气以抵消工装自重，使工件处于平衡状态，在工件同车身接触后，机器人带动工装继续下压2mm左右，由气缸产生的反作用力对工件施加压力；在X、Y、Z向运动都到位以后，封闭式压头关闭，将顶盖夹紧在车身骨架上开始焊接，焊接过程中机器人维持姿态直至焊接结束后松开工装退出。本发明的浮动结构新颖；体积小；浮动功能完全靠机械结构完成，稳定可靠；X、Y 向浮动范围大，完全足够弥补车身骨架成形时的制造误差；Z向平衡缸的调节简单直观，现场生产维护性好；工装本体使用快换装置同机器人联接，非常适合混流柔性生产线。
图1自适应车顶浮动定位工装示意图图2自适应车顶浮动定位工装铝合金框架示意图图3自适应车顶浮动定位工装车身定位夹紧系统示意图图4自适应车顶浮动定位工装X、Y向浮动机构示意图图5自适应车顶浮动定位工装球铰连接支架示意图图6自适应车顶浮动定位工装Z向浮动机构示意图
具体实施方式
本实施例用于对发明权利要求书的解释，本发明的保护范围不限于下述描述的结构。本领域的技术人员本发明技术方案内所作的不同于下述结构改变均属于本发明的保护范围。如图1所示，车身定位框架100由LY12航空铝型材拼焊成形，车身定位框架100 上连接有车身定位夹紧装置200 ；车身定位框架100中部的梁上连接有X向和Y向浮动框架300，X向和Y向浮动框架300上连接有Z向浮动机构400.如图2所示，车身定位框架100上设有有9套Z向定位系统，每套系统由数控加工的定位块101和吸盘102组成，吸盘102发生作用时定位块同零件紧密贴合，保证零件Z向位置且不发生变形；车身定位框架100上还设有零件检测传感器103，零件检测传感器103 用于传送零件在位信号，用于系统判断当前状态；安全模块开关104用于反馈当前工装工作状态，用于自动化系统安全条件判断。车身定位框架100的中部的梁上设有连接板105及定位块107，连接板105用于连接X向和Y向浮动框架300。定位块107上开设有定位销孔106，定位块107上开设有定位销孔106用于对X向和Y向浮动框架300的定位。车身定位夹紧装置200如图3所示，用于车顶在车身骨架上的定位，夹紧系统一共有4组，结构均为车顶在车身上的X和Z向的定位。它包括夹紧气缸201，夹紧气缸201是符合CNOMO标准的封闭式压头；其端部为压头205 ；夹紧气缸201上设有X方向定位调整块 202和Z方向定位调整块203 ；定位块204在Z+方向和X方向将车顶进行定位。车身定位框架100上设有四组车身定位夹紧装置200(如图1) ；4组车身定位夹紧装置保证工件的相对位置固定以开始成形焊接完成点定。如图4所示，X向和Y向浮动框架300包括框架301，框架301的两端设有锁定定位机构，框架301的两侧的端部分别设有四个球铰连接支架。锁定定位机构包括定位块107 (图2所示)，定位块107上开设有定位销孔106 ；X 向和Y向浮动框架300上设有气缸305，气缸的活塞杆上连接锁销304，活塞杆穿过锁销导套306，锁销304穿过限位块302 ；锁定定位机构用于控制X、Y向浮动功能的打开和关闭，非工作状态时锁销304由锁销的气缸305驱动插入固定孔106，锁销导套306控制锁销伸缩过程中不产生偏移，锁销状态检测开关307负责反馈当前锁销状态用于自动化逻辑控制， 锁销插入后使浮动框架301同车身定位框架100相对位置固定，浮动功能关闭，在工件合装时，锁销退出，浮动功能随之打开。球铰连接支架如图4、5所示，底座303与车身定位框架100上的连接板105连接， 底座303上连接有上限位板308，X向和Y向浮动框架上连接支撑板309。支撑板设在底座与上限位板之间，支撑板下端面与底座之间下球铰浮动连接；支撑板上端面与上限位板之间上球铰浮动连接。本实施例中底座303上设有下球槽310，下球槽310内设有下钢球311，下钢球311支撑支撑板309 ；上限位板308上设有上球槽312，上球槽312内设有上钢球313，上钢球313对支撑板309实现Z向限位。每组有上下2个钢球，负责定位框架连接板105和浮动框架301之间的连接与浮动，4个下方的钢球分摊定位框架100的重力，而在受到X或者Y方向的侧向力时产生滚动使定位框架向受力方向移位，这种位移在定位框架的参考销或车顶工件同车身骨架发生接触时就会触发导致浮动功能的产生，X、Y向的浮动范围为士4mm，远大于车身骨架制造尺寸的极差。Z向浮动机构如图1、6所示，其中图6是斜仰视状态的结构。它包括连接板401， 连接板401用于安装工具侧快换盘同机器人连接，是固定状态，连接板401上连接有平衡缸 407，气缸活塞杆410同X、Y向浮动机构300连接。连接板401上设有Z向浮动限位块403。 安装板402与X向和Y向浮动框架300连接。安装板402上连接有导向轮支架411，导向轮支架411上设有X向导向轮409和Y向导向轮404，连接板401上设有X向导向轮和Y向导向轮的导向板405，导向板405穿过安装板402。本实施例中安装板402的上下两面均设有导向轮支架及X向导向轮和Y向导向轮。图6中所示的是安装板402下面的导向轮支架及X向导向轮和Y向导向轮，安装板402上面的结构未视。导向轮支架的底部设有底部限位挡板406。初始状态时平衡缸为最大行程，工装合装时通过调整上下气缸的近气量平衡工装自身重力，开启ζ向浮动功能，浮动功能产生后导向轮404同导向杆405之间的滚动发生， 从而使Z向浮动机构400同X、Y向浮动机构300之间产生仅仅在Z向移动。
权利要求1.一种自适应车顶浮动定位工装，它包括车身定位框架，车身定位框架上设有车身定位夹紧装置，其特征在于车身定位框架上连接有X向和Y向浮动框架，X向和Y向浮动框架上连接有Z向浮动机构；所述X向和Y向浮动框架与车身定位框架之间球铰连接支架。
2.如权利要求1所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于所述球铰连接支架包括与车身定位框架固定连接的底座，底座上连接有上限位板，X向和Y向浮动框架上连接支撑板，支撑板设在底座与上限位板之间，支撑板下端面与底座之间下球铰浮动连接；支撑板上端面与上限位板之间上球铰浮动连接。
3.如权利要求1所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于X向和Y向浮动框架与车身定位框架之间设有锁定定位机构。
4.如权利要求3所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于所述锁定定位机构包括车身定位框架上设有定位块，定位块上设有定位销孔；X向和Y向浮动框架上设有气缸，气缸的活塞杆上连接锁销。
5.如权利要求4所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于所述活塞杆穿过锁销导套，锁销穿过限位块。
6.如权利要求1所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于所述Z向浮动机构包括与 X向和Y向浮动框架连接的安装板，连接板，安装板上连接有导向轮支架，导向轮支架上设有X向导向轮和Y向导向轮，连接板上设有X向导向轮和Y向导向轮的导向板，导向板穿过安装板；连接板上设有平衡缸，平衡缸的活塞杆与X向和Y向浮动框架。
7.如权利要求6所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于导向轮支架的底部设有底部限位挡板。
8.如权利要求1或2所述自适应车顶浮动定位工装，其特征在于所述球铰连接支架分别设置与X向和Y向浮动框架两侧的端部。
专利摘要本实用新型公开了一种自适应车顶浮动定位工装，它包括车身定位框架，车身定位框架上设有车身定位夹紧装置，车身定位框架上连接有X向和Y向浮动框架，X向和Y向浮动框架上连接有Z向浮动机构；所述X向和Y向浮动框架与车身定位框架之间球铰连接支架。本实用新型的浮动结构新颖；体积小；浮动功能完全靠机械结构完成，稳定可靠；X、Y向浮动范围大，完全足够弥补车身骨架成形时的制造误差；Z向平衡缸的调节简单直观，现场生产维护性好；工装本体使用快换装置同机器人联接，非常适合混流柔性生产线。
文档编号B23K37/04GK201988822SQ20112010437
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者佘涛, 陈辽, 黄海 申请人:神龙汽车有限公司