多车型工装夹具切换系统的制作方法

本发明用于汽车自动化生产制造领域，特别是涉及一种多车型工装夹具切换系统。

背景技术：

目前，由于汽车行业的迅猛发展，市场对汽车生产线的产能和节拍要求越来越高，在项目预算有限的前提下，合理地平衡产能和生产成本之间的关系就显得尤为重要。当两种或两种以上车型需要在同一生产线生产时，就需要考虑同一工位的工装夹具的切换问题。目前常用的工装夹具切换方式是采用带夹具库的自动化切换方式，这种方式往往成本较高，占用空间也较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多车型工装夹具切换系统，其结构简单，运行平稳，安全可靠，既可以提高设备利用率，降低生产线制造成本，减少设备占地面积，又可以实现车型的快速自动切换，节省切换时间。使生产线向柔性化、智能化、高产能、低成本的方向发展。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多车型工装夹具切换系统，包括

焊接工位，设有机器人、焊枪放置组件和多个夹具放置组件；

车身部件取放工位；

输送装置，能够在所述焊接工位和所述车身部件取放工位之间运行；

所述机器人能够在焊枪放置组件上取放焊枪，所述机器人能够将输送装置上的工装夹具拾起并放置于所述夹具放置组件上，将另一个所述夹具放置组件上的工装夹具拾起并放置于所述输送装置上。

优选的，所述输送装置包括滑台底座、滑台和滑台驱动机构，所述滑台驱动机构能够驱动滑台沿滑台底座运动，所述滑台上设有工装夹具固定机构，所述工装夹具固定机构包括立式支撑组件，所述立式支撑组件上设有承载组件和夹具夹紧组件，所述工装夹具能够放置于所述承载组件上，并通过夹具夹紧组件夹紧在所述立式支撑组件的侧方。

优选的，所述滑台上设有三轴柔性定位单元，所述三轴柔性定位单元包括三轴驱动机构、第一驱动部件和第一定位销，所述第一驱动部件设在三轴驱动机构上，第一定位销设在第一驱动部件的输出端。

优选的，所述滑台上设有z轴柔性定位单元，所述z轴柔性定位单元包括z轴驱动机构、第二驱动部件和第二定位销，第二驱动部件设在z轴驱动机构上，第二定位销设在第二驱动部件的输出端。

优选的，所述承载组件包括第一导向块，所述工装夹具上设有与所述第一导向块配合的第二导向块，所述第一导向块顶部设有导向凸起，所述第二导向块底部设有导向槽。

优选的，所述立式支撑组件上设有第三定位销，所述第三定位销竖向设置，所述工装夹具上设有与所述第三定位销适配连接的销孔组件，所述立式支撑组件上于所述第三定位销的对侧设有销孔压紧组件。

优选的，所述立式支撑组件上设有第一插头组件，所述工装夹具上设有与所述第一插头组件适配连接的第二插头组件，所述立式支撑组件上设有车型识别传感器组件，所述工装夹具上设有与所述车型识别传感器组件配合使用的触发部件，所述立式支撑组件的侧方设有若干第一限位块，所述工装夹具上设有若干与所述第一限位块配合的第二限位块。

优选的，所述夹具夹紧组件包括安装座、第三驱动部件、连杆组件和压臂，所述压臂铰接在所述安装座上，所述第三驱动部件能够驱动压臂摆动以工装夹具夹紧在所述立式支撑组件的侧方，所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆具有第一铰接位置、第二铰接位置和第三铰接位置，所述第一连杆的第一交接位置与安装座铰接，第一连杆的第二铰接位置与第三驱动部件的输出端铰接，第二连杆的一端与第一连杆的第三铰接位置铰接，第二连杆的另一端于第四铰接位置与压臂铰接，所述第三驱动部件能够驱动第一连杆摆动并使第一交接位置、第三铰接位置、第四铰接位置位于同一直线上。

优选的，所述滑台底座上设有直线导轨，直线导轨上设有滑块，所述滑台上设有与所述滑块连接的导轨连接块，所述滑台驱动机构包括设在滑台底座上的齿条和设在滑台上的第五驱动部件，所述第五驱动部件的输出端设有与所述齿条啮合传动的齿轮。

优选的，所述滑台底座上在焊接工位和车身部件取放工位设有在位传感器，滑台底座的两端设有机械限位部件和超程传感器，所述第五驱动部件通过安装板安装在滑台上，所述滑台上设有能够调整安装板位置的调整组件。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：车身部件在车身部件取放工位完成在工装夹具上取放，针对不同车型需要切换不同的工装夹具时，输送装置由车身部件取放工位运行至焊接工位，机器人将焊枪放置到焊枪放置组件上，将输送装置上的工装夹具拾起并放置于所述夹具放置组件上，从另一夹具放置组件上拾起另一工装夹具并放置于输送装置上，输送装置由焊接工位返回至车身部件取放工位，机器人连接焊枪放置组件上的焊枪，准备进行焊接工序，切换完成。

通过输送装置将车身部件取放工位和焊接工位分开，通过焊接工位的机器人完成工装夹具的切换，可以实现快速切换不同车型的工装夹具，其结构简单，运行平稳，安全可靠，既可以提高设备利用率，降低生产线制造成本，减少设备占地面积，又可以实现车型的快速自动切换，节省切换时间。使生产线向柔性化、智能化、高产能、低成本的方向发展。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例结构示意图；

图2是图1所示的一个实施例滑台底座结构示意图；

图3是图1所示的一个实施例滑台结构示意图；

图4是图1所示的一个实施例滑台驱动机构结构示意图；

图5是图1所示的一个实施例工装夹具固定机构结构示意图；

图6是图1所示的一个实施例工装夹具结构示意图；

图7是图1所示的一个实施例三轴柔性定位单元结构示意图；

图8是图1所示的一个实施例z轴柔性定位单元结构示意图；

图9是图1所示的一个实施例夹具放置组件结构示意图；

图10是图1所示的一个实施例焊枪放置组件结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明的实施例提供了一种多车型工装夹具切换系统，包括

焊接工位，设有机器人1、焊枪放置组件2和多个夹具放置组件3；

车身部件取放工位；

输送装置4，能够在所述焊接工位和所述车身部件取放工位之间运行；

所述机器人1能够在焊枪放置组件2上取放焊枪，所述机器人1能够将输送装置4上的工装夹具5拾起并放置于所述夹具放置组件3上，将另一个所述夹具放置组件3上的工装夹具5拾起并放置于所述输送装置4上。

其中，在焊接工位，机器人1连接焊枪可以进行车身部件的焊接工作，同时，机器人1可以将焊枪放置于焊枪放置组件2上，进行不同车型的工装夹具5的在输送装置4上的换装。

其中，车身部件取放工位用于车身部件在工装夹具5上的取放，以进行后续的焊装、涂胶等工序。

该实施例中，车身部件在车身部件取放工位完成在工装夹具5上取放，针对不同车型需要切换不同的工装夹具5时，输送装置4由车身部件取放工位运行至焊接工位，机器人1将焊枪放置到焊枪放置组件2上，将输送装置4上的工装夹具5拾起并放置于所述夹具放置组件3上，从另一夹具放置组件3上拾起另一工装夹具5并放置于输送装置4上，输送装置4由焊接工位返回至车身部件取放工位，机器人1连接焊枪放置组件2上的焊枪，准备进行焊接工序，切换完成。

通过输送装置4将车身部件取放工位和焊接工位分开，通过焊接工位的机器人1完成工装夹具5的切换，降低人工劳动强度，可以实现快速切换不同车型的工装夹具5，其结构简单，运行平稳，安全可靠，既可以提高设备利用率，降低生产线制造成本，减少设备占地面积，又可以实现车型的快速自动切换，节省切换时间。使生产线向柔性化、智能化、高产能、低成本的方向发展。

在某些实施例中，所述输送装置4可采用传送带、输送滚床等。

在某些实施例中，参见图1-图4，所述输送装置4包括滑台底座41、滑台42和滑台驱动机构43，所述滑台驱动机构43能够驱动滑台42沿滑台底座41运动。

其中，滑台42与滑台底座41可采用直线导轨、滑块配合连接，或者采用导轨、导轮配合连接。优选的，参见图2-图4，所述滑台底座41上设有直线导轨44，直线导轨44上设有滑块，所述滑台42上设有与所述滑块连接的导轨连接块45，导轨连接块45安装在滑台42底部的四个角落，再连接滑台底座41的直线导轨44中的滑块，所述滑台驱动机构43包括设在滑台底座41上的齿条46和设在滑台42上的第五驱动部件47，所述第五驱动部件47的输出端设有与所述齿条46啮合传动的齿轮48，第五驱动部件47包括电机、减速机，所述电机可采用步进电机、伺服电机等。

在某些实施例中，参见图2，所述滑台底座41上在焊接工位和车身部件取放工位设有在位传感器49，由于检测滑台是否在焊接工位或车身部件取放工位。滑台底座41的两端设有机械限位部件410和超程传感器411，即通过超程传感器411和机械限位部件410形成两道行程保护结构，避免滑台脱离滑台底座41以及发生其他事故。参见图4，所述第五驱动部件通过安装板412安装在滑台42上，所述滑台42上设有能够调整安装板位置的调整组件413，以确保齿轮48和滑台底座41的齿条46正常啮合。

此外，滑台底座41的一侧设有拖链部件414，底部设有调整式安装机脚415，调整式安装脚座415安装在滑台底座41的底部，然后再安装在地面上，刻度尺416安装在滑台底座41中，与滑台42中的指针417配合使用。原点调整机构418只在需要调整原位时，安装在滑台底座41的一侧。

焊枪放置组件2和多个夹具放置组件3可采用支架类结构，参见图9，夹具放置组件3包括：第一立柱支架31、第一阀岛组件32、第一atc保护单元33、车型检测单元34、工装定位夹紧单元35、销36、安装板37。其中，第一立柱支架31作为夹具放置组件3的主体框架，用于安装以上所有的零件；第一阀岛组件32安装在第一立柱支架31下部；第一atc保护单元33安装在第一立柱支架31上；车型检测单元34安装在第一立柱支架31上，位于工装定位夹紧单元35下方；工装定位夹紧单元35安装在第一立柱支架31顶部两端，每端各一个；销有两个，安装在第一立柱支架31的顶部的中间位置；安装板焊接在第一立柱支架31主柱的中间位置，预留其他车型夹具工装的支架的安装位置。参见图10，焊枪放置组件2包括：第二立柱支架21、第二阀岛组件22、第二atc保护单元23、支撑架24。其中，第二立柱支架21作为焊枪放置组件2的主体框架，用于安装以上所有的零件；第二阀岛组件22安装在第二立柱支架21下部；第二atc保护单元23安装在第二立柱支架21上；支撑架24安装在第二立柱支架21上，协助支撑焊枪；焊枪放在第二立柱支架21及支撑架24上，再由第二atc保护单元23防尘保护。

参见图1，在某些实施例中，机器人1、焊枪放置组件2和夹具放置组件3在滑台底座的两侧对称分布，夹具放置组件3共有四个，安装在滑台底座41的两侧，每侧各两个；机器人1配有增高台，再安装在滑台底座41两侧的地面上；焊枪在焊接时，安装在机器人1上，在切换工装夹具5时，则安放在焊枪放置组件2上；焊枪放置组件2安装在机器人1后方的地面上。

现有技术中，车身部件大多采用一体式工装夹具进行定位，保证其在工作过程中的位置不变，这种工装夹具在切换时不仅人工劳动强度大，而且占用切换时间长，对生产线产能会有一定的影响。鉴于此，参见图5、图6，所述滑台42上设有工装夹具固定机构6，工装夹具固定机构6用于将工装夹具5定位、夹紧，防止其位置发生变动。工装夹具5为不同车型的独立工装，工装夹具5包括夹具座51，夹具座51上设有气动夹紧装置52。所述工装夹具固定机构6包括立式支撑组件，所述立式支撑组件上设有承载组件61和夹具夹紧组件62，所述工装夹具5能够放置于所述承载组件61上，并通过夹具夹紧组件62夹紧在所述立式支撑组件的侧方。上述实施例中，工装夹具固定机构6与工装夹具5共同组成固定车身部件的定位装置，其中，不同车型均采用共同的工装夹具固定机构6，而仅切换不同的工装夹具5，即不同车型的车身部件定位装置部分共用、部分专用，工装夹具5切换时，仅将专用部分切换，这样不仅降低了人工劳动强度，而且占用切换时间大大缩短，降低对生产线产能的影响。

承载组件61作为工装夹具5主要的重力承载结构，在某些实施例中，承载组件61包括若干滚动体。在某些实施例中，参见图5、图6，所述承载组件61包括第一导向块63，所述工装夹具5上设有与所述第一导向块63配合的第二导向块53，所述第一导向块63顶部设有导向凸起，所述第二导向块53底部设有导向槽。导向凸起和导向槽的截面形状呈v形、折线形或波浪形等，导向槽与导向凸起配合，提高工装夹具5在工装夹具固定机构6稳定性。

在某些实施例中，参见图5、图6，所述立式支撑组件上设有第三定位销64，所述第三定位销64竖向设置，所述工装夹具5上设有与所述第三定位销64适配连接的销孔组件54，所述立式支撑组件上于所述第三定位销64的对侧设有销孔压紧组件65。工装夹具5安装到工装夹具固定机构6之上时，第三定位销64与销孔组件54配合，实现精确定位。同时，所述立式支撑组件上于所述第三定位销64的对侧设有销孔压紧组件65，销孔压紧组件65包括第四驱动部件和压块，第四驱动部件可采用气缸、电机等，销孔压紧组件65可将销孔组件54压入第三定位销64，并避免其分离。

在某些实施例中，参见图5、图6，所述立式支撑组件上设有第一插头组件66，所述工装夹具5上设有与所述第一插头组件66适配连接的第二插头组件55，工装夹具5装配在立式支撑组件上后，第一插头组件66与第二插头组件55连接，实现工装夹具5上气动夹紧装置52等部件的气电连接。

在某些实施例中，参见图5、图6，所述立式支撑组件上设有车型识别传感器组件67，车型识别传感器组件67由多个传感器及安装板组成，所述工装夹具5上设有与所述车型识别传感器组件67配合使用的触发部件56，所述工装夹具5上设有与所述车型识别传感器组件67配合使用的触发部件56，用于识别工装夹具5的车型信息。

在某些实施例中，参见图5、图6，所述立式支撑组件的侧方设有若干第一限位块68，所述工装夹具5上设有若干与所述第一限位块68配合的第二限位块57。夹具夹紧组件62将工装夹具5夹紧在立式支撑组件侧方时，第一限位块68与第二限位块57接触配合提供稳定支撑，其中，第一限位块68与第二限位块57的高度可通过垫片调节。

在某些实施例中，参见图5，所述夹具夹紧组件62包括安装座69、第三驱动部件610、连杆组件和压臂611，所述压臂611铰接在所述安装座69上，所述第三驱动部件610能够驱动压臂611摆动以工装夹具5夹紧在所述立式支撑组件的侧方，所述连杆组件包括第一连杆612和第二连杆613，所述第一连杆612具有第一铰接位置、第二铰接位置和第三铰接位置，所述第一连杆612的第一交接位置与安装座69铰接，第一连杆612的第二铰接位置与第三驱动部件610的输出端铰接，第二连杆613的一端与第一连杆612的第三铰接位置铰接，第二连杆613的另一端于第四铰接位置与压臂611铰接，所述第三驱动部件610能够驱动第一连杆612摆动并使第一交接位置、第三铰接位置、第四铰接位置位于同一直线上。此时，连杆组件能够实现自锁功能，第三驱动部件610可不再施加作用力，夹具夹紧组件62依然能够保持夹紧状态。以上各实施例中，第三驱动部件610可采用电机或气缸。

在某些实施例中，参见图5，立式支撑组件可采用支撑板、支撑框架等，优选的，所述立式支撑组件包括第一立柱614、第二立柱615和横梁616，所述第一立柱614和第二立柱615通过横梁616连接形成框架，结构简单，结构强度高。

在某些实施例中，参见图1、图7，为了满足不同车身部件的定位需要，所述滑台42上设有三轴柔性定位单元7，所述三轴柔性定位单元7包括三轴驱动机构71、第一驱动部件72和第一定位销73，所述第一驱动部件72设在三轴驱动机构71上，第一定位销73设在第一驱动部件72的输出端。三轴驱动机构71能够驱动第一定位销73在x、y、z三个方向调整位置，第一驱动部件72能够驱动第一定位销73伸出或缩回实现车身部件的定位功能，也就是说，共用部分中的三轴柔性定位单元7上安装有第一定位销73，通过调整第一定位销73的位置，可以对不同车型的车身部件进行定位夹紧。

在某些实施例中，参见图1、图8，共用部分还包括所述滑台42上设有z轴柔性定位单元8，所述z轴柔性定位单元8包括z轴驱动机构81、第二驱动部件82和第二定位销83，第二驱动部件82设在z轴驱动机构81上，第二定位销83设在第二驱动部件82的输出端。z轴驱动机构81能够驱动第二定位销83在z向(竖直方向)调整位置，第二驱动部件82能够驱动第二定位销83伸出或缩回实现车身部件的定位功能，也就是说，共用部分中的z轴柔性定位单元8上安装有第二定位销83，通过调整第二定位销83的位置，可以对不同车型的车身部件进行定位夹紧。

上述实施例中，第一驱动部件72、第二驱动部件82可采用气缸、电机等，三轴柔性定位单元7和z轴柔性定位单元8可分别设置一个或多个，以满足不同的车身部件定位要求，作为优选，参见图1，三轴柔性定位单元7、z轴柔性定位单元8安装在滑台42的四个角落。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。