本实用新型涉及点焊机器人技术领域，尤其涉及一种点焊机器人工作站。
背景技术：
焊接机器人一般包括工作站，工作站包括夹具和固定夹具的切换机构，其中，夹具是使被焊接零件满足焊接的需要实现被焊工件的工艺定位和夹紧的机构，其具体结构一般包括底板和设置在底板上用于对零部件进行定位和夹紧的定位及夹紧单元。工作站在运行过程中，将夹具固定在切换机构上，装件由人工手动完成或机器人自动完成，然后由机器人自动地进行点焊焊接工作，工序间工件转移由机器人自动完成。工作站从结构上分为固定式和旋转台式两种，其中，固定式工作站是指夹具固定不动的结构，该种结构装件和焊接不能同时进行；旋转台式工作站是指两个或多个相同结构夹具通过水平旋转的切换机构带动移位的结构，该种结构装件和焊接能同时进行，即一边装件作业、一边进行焊接作业。
由于产品的数模设计不同，导致产品生产时的焊接定位点、夹紧位置都不相同。为保证焊接的质量，经工艺分析，确定GD&T图，分工序进行焊接，每道工序都需要设置不同的定位点及夹紧点，并使焊枪可达指定焊接位置，再匹配上对应的焊接参数，才能最终生产出合格的产品。正因为产品生产过程中定位点及夹紧位置设计的不同，导致其对应的焊接夹具的定位夹紧机构是不同的。而对于同一夹具体，为达到产品兼容的目的，采用只进行定位与夹紧的局部切换的方式，虽然成本比较低，但更换调整的效率也比较低，且容易出错，一般不采用。通常广泛采用的方式是一种产品设计一套完整的夹具，不同的产品对应不同的夹具，产品切换时夹具整体快速切换。
目前的夹具切换方式，主要通过在夹具上设计有定位孔，在夹具切换机构上设计有定位销，采用内燃式叉车将夹具移动到切换机构的对应位置的正上方，缓缓落下，人工观察销与孔的位置，不断纠正，目测可以定位后，示意内燃叉车司机将夹具垂直下落，完成销与孔的定位，内燃叉车退回，人工再手工将夹具锁紧，完成夹具整体安装。夹具拆卸时，人工将夹具的手工锁紧装置松开，示意内燃叉车司机，内燃叉车上前，叉起夹具，向上升起夹具，销与孔脱离后，平移出去，运送到指定位置存放，然后叉起新的整体式夹具，重复夹具安装的过程。
但在汽车钣金件的焊接所采用的夹具，一般来说单个夹具的重量在300多公斤，人工方式进行安装与拆除十分困难，必须依赖内燃式叉车才能进行，而内燃式叉车主要承担物流任务，更换夹具操作频繁占用叉车时间较长，叉车的正常工作；并且夹具的切换主要依赖内燃式叉车司机的技能水平，且需要地面人员指挥，至少需要占用2个工作人员，不仅效率较低，而且占用人力资源；另外内燃式叉车/堆高机叉臂难以保证水平，拆装过程中，易损坏定位销，造成定位的不准确，从而导致产品质量的下降或不稳定。因此，目前的点焊机器人的工作站在进行夹具切换时，主要存在占用资源较多和成本高的问题。
综上所述，如何解决点焊机器人的工作站在进行夹具切换时，存在占用资源较多和成本较高的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种点焊机器人工作站，解决点焊机器人的工作站在进行夹具切换时，存在占用资源较多和成本较高的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种点焊机器人工作站，包括用于对零部件进行夹紧与定位的夹具和用于固定所述夹具的切换机构，所述夹具的底板的下方设置有便于所述夹具水平移动的滚轮和第一定位机构；
所述切换机构包括机架，所述机架上设置有分别用于支撑所述夹具的两端的第一支撑臂和第二支撑臂；
所述第一支撑臂和所述第二支撑臂上均设置有升降机构和用于与所述第一定位机构相适配的第二定位机构；
当所述升降机构处于第一预设位置时，所述夹具能够推入至所述第一支撑臂和所述第二支撑臂之间，且所述底板的两端分别位于所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的上方；当所述升降机构上升至所述第一预设位置上方的第二预设位置时，位于所述第一支撑臂和所述第二支撑臂上方的所述夹具能够被所述升降机构撑离地面，且所述第一定位机构与所述第二定位机构配合到位。
优选地，所述升降机构包括升降支杆和用于驱动所述升降支杆的第一气缸，所述升降支杆的端面用于支撑所述底板的两端。
优选地，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂上还均设置有活动支撑板，当所述升降机构上升至所述第二预设位置上方的第三预设位置时，所述活动支撑板能够水平伸入至所述底板的下方；当所述升降机构从所述第三预设位置运动至所述第二预设位置以下的位置时，所述活动支撑板能够用于支撑所述夹具。
优选地，所述活动支撑板通过第二气缸驱动。
优选地，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂上还设置有锁紧机构，所述锁紧机构用于与所述活动支撑板配合实现对所述底板的夹紧。
优选地，所述第二定位机构为设置在所述升降支杆的端面上的定位销，所述第一定位机构为与所述定位销相适配的定位孔。
优选地，所述第一支撑臂的内侧和所述第二支撑臂的内侧均设置有导向轴承，所述底板的下方设置有用于与所述导向轴承相贴合的导向板。
优选地，所述机架上还设置有限位块，所述夹具上设置有与所述限位块相适配的限位轴，且当所述夹具向所述第一支撑臂和所述第二支撑臂之间推进至所述第一定位机构位于所述第二定位机构的正下方时，所述限位轴与所述限位块配合到位。
优选地，所述限位块上设置有用于与所述限位轴的配合面沿所述限位轴的轴向方向滚动配合的导向轮。
优选地，所述工作站为旋转式工作站，且所述旋转式工作站至少包括2个所述切换机构。
相比于背景技术介绍内容，上述点焊机器人工作站，包括用于对零部件进行夹紧与定位的夹具和用于固定夹具的切换机构，底板的下方设置有便于夹具水平移动的滚轮和第一定位机构；切换机构包括机架，机架上设置有分别用于支撑夹具的两端的第一支撑臂和第二支撑臂；第一支撑臂和第二支撑臂上均设置有升降机构和用于与第一定位机构相适配的第二定位机构；当升降机构处于第一预设位置时，夹具能够推入至第一支撑臂和第二支撑臂之间，且底板的两端分别位于第一支撑臂和第二支撑臂的上方；当升降机构上升至所述第一预设位置上方的第二预设位置时，位于第一支撑臂和第二支撑臂上方的夹具能够被撑离地面，且第一定位机构与第二定位机构配合到位。上述点焊机器人工作站，在实际使用过程中，首先控制升降机构下降至低位，使升降机构处于第一预设位置，然后将夹具推入第一支撑臂与第二支撑臂之间，控制升降机构升起至一定高度，使升降机构处于第二预设位置，此时夹具与地面脱离，第一定位机构与第二定位机构配合到位，完成了夹具的定位夹紧操作。整个过程无需采用叉车进行操作，从而避免了叉车设备的占用；同时仅需要一名操作人员即可完成整个操作，降低了人力资源的占用，从而降低了生产成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的夹具的顶部的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的夹具的底部的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的固定式工作站的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的旋转式工作站的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的旋转式工作站对应的切换机构的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的固定是工作站对应的切换机构的结构示意图；
图7为图6的A部放大结构示意图。
上图1-图7中，
夹具1、切换机构2、底板3、滚轮4、机架5、第一支撑臂6、第二支撑臂7、升降机构8、升降支杆9、第一气缸10、活动支撑板11、第二气缸12、锁紧机构13、定位销14、定位孔15、导向轴承16、限位块17、限位轴18、导向板19、自动锁紧机构20、手动锁紧机构21。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种点焊机器人工作站，解决点焊机器人的工作站在进行夹具切换时，存在占用资源较多和成本较高的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1-图7所示，本实用新型实施例提供的一种点焊机器人工作站，包括用于对零部件进行夹紧与定位的夹具1和用于固定夹具1的切换机构2，夹具1的底板3的下方设置有便于夹具1水平移动的滚轮4和第一定位机构；切换机构2包括机架5，机架5上设置有分别用于支撑夹具1的两端的第一支撑臂6和第二支撑臂7；第一支撑臂6和第二支撑臂7上均设置有升降机构8和用于与第一定位机构相适配的第二定位机构；当升降机构8处于第一预设位置时，夹具1能够推入至第一支撑臂6和第二支撑臂7之间，且底板3的两端分别位于第一支撑臂6和第二支撑臂7的上方；当升降机构8上升至第一预设位置上方的第二预设位置时，位于第一支撑臂6和第二支撑臂7上方的夹具1能够被升降机构撑离地面，且第一定位机构与第二定位机构配合到位。
上述点焊机器人工作站，在实际使用过程中，首先控制升降机构下降至低位，使升降机构处于第一预设位置，然后将夹具推入第一支撑臂与第二支撑臂之间，控制升降机构升起一定高度，使升降机构处于第二预设位置，此时夹具与地面脱离，第一定位机构与第二定位机构配合到位，完成了夹具的定位夹紧操作。整个过程无需采用叉车进行操作，从而避免了叉车设备的占用；同时仅需要一名操作人员即可完成整个操作，降低了人力资源的占用，从而降低了生产成本。
这里需要说明的是，一般来说，升降机构的升降控制可以采用自动化操控按钮的方式进行控制，具体实现过程为，当操控按钮被按下时，会输出对应的信号至控制系统，控制系统通过内部的PLC程序运算，得出对应的输出指令，进而控制升降机构的升降动作。
在一些具体的实施方案中，上述升降机构8的结构具体可以包括升降支杆9和用于驱动升降支杆9的第一气缸10，升降支杆9的端面用于支撑底板3的两端。当然可以理解的是，上述升降机构采用气缸直接驱动的方式仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，还可以是本领域技术人员常用的其他升降机构的方式，比如采用直线电机驱动实现升降，又或者是，采用丝杠机构配合电机驱动的方式等。这里需要说明的是，上述第一支撑臂和第二支撑臂上的均可以设置多个升降支杆，一般选择每个对应的支撑臂上设置两个升降支杆的形式，因为这样两点一线的支撑更加稳定。当然实际应用过程中，还可以根据实际需求，选择其他对应数量的升降支杆。
此外为了使得夹具支撑更加平稳，在对应第一支撑臂6和第二支撑臂7上还均设置有活动支撑板11，当升降机构8上升至第二预设位置上方的第三预设位置时，活动支撑板11能够水平伸入至底板3的下方；当升降机构8从第三预设位置运动至第二预设位置以下的位置时，活动支撑板11能够用于支撑夹具1。并且在夹具的底板上的对应于活动支撑板11的配合面上还可以设置对应的垫板，从而增强底板的强度同时也使得配合面易于实现平面配合，降低底板的下表面的加工难度。
在一些更具体的实施方案中，上述活动支撑板11可以通过第二气缸12进行驱动。当然可以理解的是，上述气缸驱动的方式仅仅是本实用新型实施例的优选举例，还可以是本领域技术人员常用的其他驱动方式进行驱动。比如采用直线电机驱动实现升降，又或者是，采用丝杠机构配合电机驱动的方式等。
为了进一步保证夹具固定的稳定性，第一支撑臂6和第二支撑臂7上还设置有锁紧机构13，锁紧机构13用于与活动支撑板11配合实现对底板3的夹紧。通过锁紧机构13与活动支撑板夹紧配合的方式实现了对夹具的进一步固定。该锁紧机构可以包括自动锁紧机构20和手动锁紧机构21，自动锁紧机构可以通过对应的控制器控制自动锁紧机构实施锁紧，比如气动机构将夹具压紧在活动支撑板上，又或者是本领域技术人员常用的其他自动锁紧机构；手动锁紧机构具体可以是螺栓锁紧的方式，又或者是本领域技术人员常用的其他手动锁紧机构。
此外，上述第二定位机构可以为设置在升降支杆9的端面上的定位销14，第一定位机构为与定位销14相适配的定位孔15。当然可以理解的是，上述第二定位机构和第一定位机构仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，还可以是本领域技术人员常用的其他定位结构，比如，第二定位机构为设置在升降支杆的端面上的定位孔，对应第一定位机构为与所述定位孔相适配的定位销。需要说明的是，当对应第一支撑臂和第二支撑臂上的升降支杆数量均为多个时，可以仅在对角位置的两个升降支杆的端面上设置第二定位机构。当然可以理解的是，也可以是每个升降支杆的端面上均布置第二定位机构，只不过布置的越多，对设备的加工精度和装备精度要求越高。
更进一步的实施方案中，为了方便夹具推至第一支撑臂和第二支撑臂之间，对应第一支撑臂6的内侧和第二支撑臂7的内侧均设置有导向轴承16，底板3的下方设置有用于与导向轴承16相贴合的导向板19。通过导向板与导向轴承的滚动配合使得夹具推动时更加顺畅节省人力。
另外，为了方便对夹具推入至切换机构的位置的确定，对应机架5上还设置有限位块17，夹具1上设置有与限位块17相适配的限位轴18，且当夹具1向第一支撑臂6和第二支撑臂7之间推进至第一定位机构位于第二定位机构的正下方时，限位轴18与限位块17配合到位。通过上述限位轴和限位块的设置，使得夹具能够快速准确的推入至指定位置，即第一定位机构位于第二定位机构的正下方的位置。从而，使得操作更加方便快捷，大大提高了工作效率。
由于限位轴与限位块配合后，随夹具被升降机构提升或下方的过程中，限位轴与限位块的配合面会发生相对摩擦运动，为了减小摩擦阻力，在限位块17上设置有用于与限位轴18的配合面沿限位轴18的轴向方向滚动配合的导向轮。从而将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦阻力，夹具运动更加顺畅，避免了纯滑动摩擦导致的卡死的情况。
另外需要说明的是，上述工作站的结构可以为旋转式工作站，且旋转式工作站至少包括2个切换机构2。也可以是固定是工作站，只不过本实用新型优选采用旋转式工作站而已，因为旋转式工作站可以一边装件作业、一边进行焊接作业，这样工作效率更高而已。
为了本领域技术人员更好的理解本实用新型实施例提供的技术方案，下面结合点焊机器人工作站的优选方案的具体安装/拆卸夹具的过程进行举例说明：
在切换机构对应安装夹具的位置为空时，夹具安装过程为：人工推进夹具沿导向轴承逐步推进，推进至当限位轴与限位块配合到位时，人工按压此工位上对应的操控按钮，从而给出相应的动作信号，通过控制系统内的PLC程序的运算，驱动第一气缸产生顶升动作，此时升降机构上的升降支杆上的对应的定位销与夹具的底板上的定位孔正好配合到位，完成销定位，顶起夹具并上升一定的距离后，两侧的活动支撑板在第二气缸的作用下水平伸入至夹具的底板的下方，然后驱动第一气缸反向动作，使夹具落在活动支撑板上，人工观察有无异常，确认无异常后再按压对应的操控按钮，经PLC系统运算，使对应的自动夹紧机构实施夹紧动作，直至压紧夹具的底板，之后人工再通过手动锁紧机构对底板进行人工锁紧，起到双保险的作用。夹具安装完成。
在更换产品时，需要把此夹具拆下来，夹具拆卸过程为：人工将切换机构上对应的对夹具的底板进行锁紧的手动锁紧机构松开；人工按压工位上对应的操控按钮，PLC得到对应的输入信号后，经处理，使夹具的自动夹紧机构实施打开动作而使夹具松开。再次按压对应的操控按钮，使夹具升降支杆动作，将夹具顶起，活动支撑板从夹具的底板的下方抽离。完全抽离之后，控制升降支杆下降直至夹具下降到地面上，人工即可将夹具拉出。由于导向轴承的存在，拉出顺利，此时夹具的安装位置为空。将夹具存放到指定位置。将新夹具拉过来，重复夹具安装的动作流程。周而复始。
以上对本实用新型所提供的点焊机器人工作站进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。