一种柔性化夹具切换系统的制作方法

1.本发明涉及汽车焊装生产辅助设备领域，具体涉及一种柔性化夹具切换系统。


背景技术：

2.汽车焊装生产线已由原来的单一车型生产转变为多车型共线生产模式。
3.一般来说，在满足夹具切换人机工程条件下，为节约场地空间，通常将车身4级以下分总成(如机舱纵梁、后地板纵梁、侧围下级总成)放入机器人焊接工作站焊接。焊接夹具通过人工切换的方式与安装于地面的夹具切换底座连接，以满足不同车型切换生产。
4.专利申请号为cn201620752062.2的实用新型专利公开了一种机器人点焊夹具切换装置，包括电气部分快速切换装置及机械部分快速定位装置。所述电气部分快速切换装置包括安装于夹具上的气路快换插排及电路快换航插；所述机械部分快速定位装置包括电气部分定位组件及夹具部分定位组件，所述电气部分定位组件包括安装于机座上的z向定位槽、xy向定位槽、压紧气缸及定位销气缸，定位销气缸与压紧气缸配合锁紧所述夹具部分定位组件；所述夹具部分定位组件包括安装有扶手的夹具支撑座、安装于夹具支撑座一侧的z向导向块、xy向导向块及带有销孔的定位块。
5.在实际使用过程中发现，现有技术中夹具切换装置的xy向定位机构仅对夹具底板的单侧定位，不符合对角线或双侧定位原则，夹具定位稳定性和精度重复性差，最终将导致机器人焊点位置偏移，影响焊接质量。其次z向仅靠脚轮与地面接触，且仅靠侧面做y向的粗导向，在夹具推入切换装置过程中，无法自动矫正y向偏差，导致xy向伸销气缸无法伸入夹具侧面带销孔的定位块，夹具到位信号无法传递到控制系统。故现有技术方案也将导致夹具切换的操作性差及切换效率低等系列问题。


技术实现要素：

6.基于上述表述，本发明提供了一种柔性化夹具切换系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
8.一种柔性化夹具切换系统，包括电气快插装置、切换底座模块和夹具底板模块，所述夹具底板模块可沿x方向与所述切换底座模块发生相对运动并对接；
9.所述切换底座模块包括底座底板、y向粗定位导轨、y向半精定位件、xy向精定位件、压紧机构和z向支撑定位件；y向粗定位导轨设置于所述底座底板的两侧，所述y向半精定位件具有沿x方向设置的半精定位槽，所述z向支撑定位件具有水平支撑面；
10.所述夹具底板模块包括夹具底板、脚轮、y向半精配合件、xy向精配合件、压紧块和z向基准支撑板，所述脚轮连接于所述夹具底板的下端的两侧，所述夹具底板通过所述脚轮和所述y向粗定位导轨的配合进行y向粗定位，所述y向半精配合件的至少部分可在所述半精定位槽内沿x方向运动，所述xy向精配合件可与所述xy向精定位件配合精准定位，所述z向基准支撑板可与所述水平支撑面进行z向定位；
11.所述电气快插装置包括相互配合的快插母头和快插公头，所述快插母头与所述切换底座模块连接，所述快插公头与所述夹具底板模块连接；
12.当所述切换底座模块和所述夹具底板模块对接时，所述压紧机构可在x方向上压紧所述压紧块。
13.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
14.本发明提供的柔性化夹具切换系统，通过设置于底座底板两侧的y向粗定位导轨与脚轮配合进行粗定位，同时通过y向半精配合件和半精定位槽的配合实现y向半精定位，自动矫正y向偏差，再通过xy向精配合件与所述xy向精定位件配合精准定位，最后采用z向基准支撑板和z向支撑定位件的配合实现z向定位，使得夹具在导入切换底座时可以精确的实现xyz三个方向的精定位，消除焊点偏移现象，显著改善焊接质量。此外，通过优化夹具切换底座的结构设计，使其满足不同底板尺寸夹具导入的需求，满足夹具切换系统的柔性化功能。
15.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
16.进一步的，所述y向粗定位导轨包括第一型y向粗定位导轨和第二型y向粗定位导轨，所述第一型y向粗定位导轨可与第一车型夹具配合粗定位，所述第二型y向粗定位导轨可与第二车型夹具配合粗定位，所述第一车型夹的两侧脚轮间距与所述第一车型夹具的两侧脚轮间距不相等。
17.进一步的，所述y向半精定位件包括设置于所述底座底板中部的两个半精定位挡板，两个半精定位挡板之间构成半精定位槽，所述y向半精配合件包括连接杆和导向轴承，所述连接杆连接于所述夹具底板的下端，所述导向轴承可转动的连接于所述连接杆的下端，所述导向轴承的外侧与所述半精定位槽的两侧壁配合运动。
18.进一步的，所述xy向精定位件包括连接于所述底座底板上的第一底座连接块和连接于所述第一底座连接块上的定位块，所述xy向精配合件包括连接于所述夹具底板上的第一夹具连接块和连接于所述第一夹具连接块的配合块，所述定位块可与所述配合块通过凹凸配合的方式精准定位。
19.进一步的，所述切换底座模块还包括x向防过冲缓冲块，所述x向防过冲缓冲块弹性连接于所述第一底座连接块，所述第一夹具连接块可与所述x向防过冲缓冲块弹性抵接。
20.进一步的，所述z向支撑定位件包括连接于所述底座底板两侧的多个支撑滚珠，所述底座底板每一侧的支撑滚珠沿x方向间隔排列，所有的所述支撑滚珠的上端位于同一水平面上，所述z向基准支撑板连接于所述夹具底板的下端。
21.进一步的，所述支撑滚珠包括连接于所述底座底板上的滚珠座、可自由滚动的设置于所述滚珠座的滚珠以及设置于所述滚珠座和所述底座底板的调整垫片。
22.进一步的，所述压紧机构包括摆动气缸、摆杆和定位压块，所述摆动气缸安装于所述底座底板上，所述摆杆安装于所述摆动气缸的驱动端，所述定位压块连接于所述摆杆，所述摆杆可转动使所述定位压块在x方向上与所述压紧块相对设置。
23.进一步的，定位压块和所述压紧块之间可通过凹凸配合的方式精准定位。
24.进一步的，所述夹具底板的下端具有夹具叉车槽。
附图说明
25.图1为本发明实施例一种柔性化夹具切换系统中电气快插装置和切换底座模块的等轴测视图；
26.图2为本发明实施例一种柔性化夹具切换系统中夹具底板模块的结构视图；
27.图3为第一车型夹具导入切换底座模块的装配视图；
28.图4为第二车型夹具导入切换底座模块的装配视图；
29.图5为y向半精定位部分的装配示意图；
30.图6为xy向精定位部分的装配示意图；
31.图7为图6的爆炸图；
32.图8为压紧机构的压紧状态示意图；
33.图9为图9的爆炸图；
34.图10为z向支撑定位部分的装配示意图；
35.图11为图10的爆炸图。
具体实施方式
36.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
38.可以理解，空间关系术语例如“在
……
下”、“在
……
下面”、“下面的”、“在
……
之下”、“在
……
之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
……
下面”和“在
……
下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
39.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
40.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
41.如图1和图2所示，本技术的一种可选的实施例公开了一种柔性化夹具切换系统，包括电气快插装置100、切换底座模块200和夹具底板模块300。
42.其中本技术中待切换的夹具与夹具底板模块300连接，切换底座模块200一般固定在车间或者厂区的某一确定位置，当需要更换夹具时，将原夹具底板模块300与切换底座模
块200模块分离，然后将新夹具与夹具底板模块300连接后，推入切换底座模块200中即可，这也是目前汽车制造行业中最常用的夹具切换思路。
43.其中，电气快插装置100包括相互配合的快插母头110和快插公头(图中未示出)，快插母头110与切换底座模块200连接，其具体包括气路快插母头和电路快插母头，快插公头与夹具底板模块300连接，对应的，快插公头包括气路快插公头和电路快插公头。
44.在本实施例中，夹具底板模块300可沿x方向与切换底座模块200发生相对运动并对接，可以理解的是，本技术实施例中所提及的xyz方向满足标准直角坐标系的方向设置，如图1和图2所示，其中xy方向所在平面为水平面，将x方向定义为夹具底板模块300与切换底座200相对运动的方向，即夹具导入方向，故若需要将两者定位，最基本的是将夹具底板模块300与切换底座200之间的y向定位。
45.在本实施例中，如图1所示，切换底座模块200包括底座底板210、y向粗定位导轨220、y向半精定位件230、xy向精定位件240、压紧机构250和z向支撑定位件260。
46.其中，y向粗定位导轨220设置于底座底板210的两侧，y向半精定位件230具有沿x方向设置的半精定位槽230a，z向支撑定位件具有水平支撑面。
47.夹具底板模块300包括夹具底板310、脚轮320、y向半精配合件330、xy向精配合件340、压紧块350和z向基准支撑板360。
48.其中，脚轮320连接于夹具底板310的下端的两侧，夹具底板310通过脚轮320和y向粗定位导轨330的配合进行y向粗定位。
49.作为一种优选的实施例，如图3和图4所示，为了实现不同车型夹具的切换，y向粗定位导轨220包括第一型y向粗定位导轨220a和第二型y向粗定位导轨220b，第一型y向粗定位导轨220a可与第一车型夹具配合粗定位，第二型y向粗定位导轨220b可与第二车型夹具配合粗定位，其中，第一车型夹的两侧脚轮间距与第一车型夹具的两侧脚轮间距不相等。
50.y向半精配合件330的至少部分可在半精定位槽230a内沿x方向运动。
51.在本技术优选的实施例中，如图5所示，y向半精定位件230包括设置于底座底板210中部的两个半精定位挡板231，两个半精定位挡板231之间构成半精定位槽230a，y向半精配合件330包括连接杆331和导向轴承332，连接杆331连接于夹具底板310的下端，导向轴承332可转动的连接于连接杆331的下端，导向轴承332的外侧与半精定位槽230a的两侧壁配合运动。
52.当夹具底板模块300沿x方向与切换底座模块200发生相对运动时，导向轴承332伸入半精定位槽230a内部，导向轴承332的外侧与半精定位槽230a的两侧壁配合实现半精定位，通过半精定位槽230a对导向轴承332的行进方向进行限制，进而自动矫正y向偏差，保证后续精定位的顺利对接定位。
53.其中，如图6和图7所示，xy向精配合件340可与xy向精定位件240配合精准定位。
54.xy向精定位件240包括连接于底座底板210上的第一底座连接块241和连接于第一底座连接块241上的定位块242，xy向精配合件340包括连接于夹具底板310上的第一夹具连接块341和连接于第一夹具连接块341的配合块342，定位块242可与配合块342通过凹凸配合的方式精准定位。
55.可以理解的是，定位块242和配合块342的定位方式在一些实施例中，在定位块242上形成有凹槽，配合块342的对应侧面具有凸起，在另一些实施例中，在定位块242上形成有
凸起，配合块342的对应侧面具有凹槽。
56.当凹槽与凸起对应配合时，定位块242和配合块342精准定位，其中凹槽可以为条状槽，也可以为孔状槽，对应的凸起为条状凸起或者定位销。
57.在本实施例中，优选为定位块242上形成有条状凹槽，配合块42对应侧面具有条状凸起。
58.当夹具底板模块300沿x方向推入切换底座模块200时，如图6和图7所示，不过对终点位置不加以有效控制，会经常出现夹具底板模块300过冲，进而刚性撞击第一底座连接块241的情况，因此，在本实施例中，切换底座模块200还包括x向防过冲缓冲块270，x向防过冲缓冲块270弹性连接于第一底座连接块241，第一夹具连接块341可与x向防过冲缓冲块270弹性抵接，当夹具底板模块300快推入对接位置时，x向防过冲缓冲块270对第一夹具连接块341施加一个反向的作用力，便于夹具底板模块300的准确停止于对接位置。
59.在本技术优选的一种实施例中，为了对应不同车型夹具的xy向精定位，如图1所示，xy向精定位件240包括第一型xy向精定位件240a和第二型xy向精定位件240b，第一型xy向精定位件240a和第二型xy向精定位件240b在车型导入方向(x向)做干涉避让，是的一套切换底座模块可以对应不同规格的夹具底板模块。
60.通过y向粗定位、y向半精定位和xy向精定位之后，可以满足切换底座模块200和夹具底板模块300之间水平方向上的精准定位。
61.为了保证定位后对接的稳定性，当切换底座模块200和夹具底板模块300对接时，压紧机构250可在x方向上压紧压紧块350。
62.其中，如图8和图9所示，压紧机构250包括摆动气缸251、摆杆252和定位压块253，摆动气缸251安装于底座底板210上，摆杆252安装于摆动气缸251的驱动端，定位压块253连接于摆杆252，摆杆252可转动使定位压块253在x方向上与压紧块350相对设置。
63.具体的，在使用过程中，当夹具底板模块300沿x方向推入切换底座模块200时，摆动气缸251带动摆杆252处于初始位置，此时定位压块253和压紧块350在y反向上相互错开，定位压块253不会干涉压紧块350的运动，当到达对接位置时，摆动气缸251带动摆杆252转动，定位压块253随之转动至与压紧块350在x方向上对应并压紧，实现夹具底板模块300的紧固。
64.在本技术优选的实施例中，定位压块253和压紧块350之间可通过凹凸配合的方式精准定位，此处的凹凸配合方式在使用场景和功能用途上与定位块242和配合块342相似，其实现方式也可以采用相同或者相近的方式，在此不做赘述。
65.其中，如图10和图11所示，z向基准支撑板360可与水平支撑面进行z向定位。
66.其中，z向支撑定位件260包括连接于底座底板210两侧的多个支撑滚珠，底座底板210每一侧的支撑滚珠沿x方向间隔排列，所有的支撑滚珠的上端位于同一水平面上，z向基准支撑板360连接于夹具底板310的下端，支撑滚珠既可以作为夹具底板模块300的z向定位基准，同时可以有效减小夹具导入时的摩擦力。
67.在一种具体的实施例中，支撑滚珠包括连接于底座底板210上的滚珠座261、可自由滚动的设置于滚珠座261的滚珠262以及设置于滚珠座261和底座底板210的调整垫片263。
68.更优选的，如图2所示，夹具底板310的下端具有夹具叉车槽370。
69.本技术提供的一种柔性化的夹具切换系统，可使夹具底板模块300导入切换底座模块200过程中精确的实现xyz 3个方向的精定位，消除焊点偏移现象，显著改善焊接质量。此外，本发明可以满足不同尺寸夹具导入切换底座的工艺需求，整个切换系统工艺柔性好、通用性强。
70.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。