CN102601563A - 一种用于汽车白车身生产线上的智能定位*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，包括基体、位于基体中的水平移动装置、定位板和相对密封的壳体，壳***于基体与定位板之间，壳体包括可上、下移动的移动壳体和相对固定的固定壳体，固定壳体上设有壳体水平旋转装置，移动壳体上设有定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置，固定壳体与移动壳体之间设有壳体垂直升降装置。其结构紧凑，外形小巧，既能在狭小空间中使用，又适合在各种恶劣工况下工作。定位过程简单、灵活，可适于多种车型快速切换定位的需要，并可在多工序生产线上广泛适用。

Description

一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***

技术领域

本发明涉及一种智能化定位***，特别涉及应用于汽车底板生产线、汽车白车身焊接生产线总拼工位、汽车焊接用焊钳装夹的智能定位***，属于汽车生产自动控制领域。

背景技术

目前，汽车市场竞争激烈，产品更新换代速度较快，生产厂家的汽车生产多以多车型、小批量方式进行，这就需要汽车制造过程具有高度的智能化和通用性。其中，汽车白车身焊接生产线是汽车加工过程的主要生产线，也是流水化作业的关键，其对智能化定位***要求最高。

现有的汽车白车身焊接生产线定位装置主要有两类，一类为单点定位装置，另一类为多点定位装置。单点定位装置只有固定不变的几个定位点，只能适应单一车型的生产，多点定位装置有几个可变的定位点，虽能适应几种车型的切换，但多点定位装置只对定位销的位置进行变换，无法对定位销进行更换，只有尺寸大小与方向相同的定位销孔才能进行智能化生产，对车型限制较多。其具体结构为：采用1轴、2轴或3轴定位的方式，对汽车底板进行有限的智能定位。缺点是：通用性较差，无法满足汽车白车身焊接总拼工位的智能定位和汽车焊接用焊机焊钳的装夹及定位，并且定位***中，各轴电源线和控制线布置在各轴的外侧，焊接工位易损伤电源线和控制线，产生定位***故障，给安全、可靠生产埋下隐患。

如何改善这一情况，提高智能定位***的通用性和灵活性，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种通用性好，适用范围广，性能安全、可靠的用于汽车白车身生产线上的智能定位***。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，包括一个作为底座的基体，基体内设有水平移动装置，基体顶部设有风琴式防护罩；还包括一个位于基体上方的定位板，定位板上设有不同尺寸的定位销孔；还包括一个相对密封的壳体，壳***于基体与定位板之间，壳体为双层复合结构，壳体包括可上、下移动的移动壳体和相对固定的固定壳体；固定壳体上设有壳体水平旋转装置，移动壳体上设有定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置，固定壳体与移动壳体之间设有壳体垂直升降装置；壳体水平旋转装置连接在水平移动装置与固定壳体之间；定位板位于壳体顶部，定位板水平旋转装置及定位板侧向翻转装置分别连接在定位板与移动壳体之间。

所述水平移动装置包括伺服电机、减速器、同步带传动副、丝杠座、丝杠、传动螺母、直线滑轨、滑块和移动体；所述伺服电机、减速器、丝杠座和直线滑轨分别固定在基体内，同步带传动副连接在丝杠和减速器之间，传动螺母位于丝杠上；移动体连接在传动螺母上，滑块固定在移动体上，滑块与直线滑轨相配合。

所述壳体水平旋转装置包括水平旋转伺服电机、水平旋转减速器、水平旋转主动齿轮、带内齿的回转支撑和回转台，回转支撑水平固定在移动体顶部，回转台对应于回转支撑上方，回转台密封在固定壳体底部；水平旋转伺服电机和水平旋转减速器沿垂直方向分别固定在固定壳体上，水平旋转减速器的输出轴穿过回转台后与水平旋转主动齿轮连接，水平旋转主动齿轮与回转支撑的内齿相啮合。

所述壳体垂直升降装置包括垂直升降伺服电机、垂直升降减速器、垂直升降同步带传动副、垂直升降丝杠座、垂直升降丝杠、垂直升降传动螺母、垂直升降直线滑轨、垂直升降滑块和垂直升降移动体；垂直升降伺服电机、垂直升降减速器、垂直升降丝杠座和垂直升降直线滑轨分别沿垂直方向固定在固定壳体上，垂直升降同步带传动副连接在垂直升降丝杠和垂直升降减速器之间，垂直升降传动螺母位于垂直升降丝杠上；垂直升降移动体连接在垂直升降传动螺母上，垂直升降移动体与移动壳体的底端相连接；垂直升降滑块固定在垂直升降移动体上，垂直升降滑块与垂直升降直线滑轨相配合。

所述定位板水平旋转装置包括定位板伺服电机、定位板减速器、定位板主动锥齿轮、定位板从动锥齿轮、定位板交叉滚子轴承、套筒和水平旋转体；定位板侧向翻转装置包括翻转伺服电机、翻转减速器、主轴、相互啮合的翻转主动锥齿轮和翻转从动锥齿轮、翻转交叉滚子轴承、水平转轴及侧向翻转体。

所述定位板伺服电机、定位板减速器、翻转伺服电机、翻转减速器分别固定在移动壳体内；所述主轴两端分别与翻转减速器和翻转主动锥齿轮连接，翻转从动锥齿轮和翻转主动锥齿轮相啮合。

所述侧向翻转体、水平转轴、翻转交叉滚珠轴承、水平旋转体、翻转主动锥齿轮和翻转从动锥齿轮分别位于移动壳体的外侧顶部，侧向翻转体和翻转从动锥齿轮分别固定在水平转轴上，定位板固定在侧向翻转体顶部，水平转轴支撑在翻转交叉滚子轴承上，翻转交叉滚子轴承的外沿固定在水平旋转体上。

所述定位板从动锥齿轮活动套接在主轴上，并与连接在定位板减速器上的定位板主动锥齿轮相啮合；定位板交叉滚子轴承固定在移动壳体上；套筒支撑在定位板交叉滚子轴承上，套筒两端分别与定位板从动锥齿轮和位于移动壳体外侧的水平旋转体固定连接。

本发明的优点在于：内藏电源线和控制线的设计方式，使其结构紧凑，外形小巧，全封闭状态，既能在狭小空间中使用，又适合在各种恶劣工况下工作。结构设计采用五轴联动方式，动作灵活、操控简单、定位准确，真正实现了智能定位过程，适于汽车制造中多种车型快速切换定位的需要，并可在多工序生产线上广泛适用。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的B-B向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图1、图2、图3对本发明做进一步的描述：

本发明所述的一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，包括基体1、水平移动装置、定位板24、相对密封的壳体、壳体水平旋转装置、壳体垂直升降装置、定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置。其中，壳体为双层复合结构，复合结构的壳体分为可上、下移动的移动壳体17和相对固定的固定壳体16两部分，移动壳体17套在固定壳体16外侧，固定壳体16上设有壳体水平旋转装置，移动壳体17上设有壳体垂直升降装置、定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置，水平移动装置设于基体1内。基体1作为支座，支撑在整个定位***的底部，壳***于基体1的上方，定位板24位于壳体上方。为保证使用的灵活性，定位板24与基体1相互错开，以提高定位板24定位过程的活动空间。定位板24上设有不同尺寸的定位销孔，用于固定定位销或其它定位装置，完成对不同规格白车身的定位支撑。而位于壳体和基体1内的各传动装置，则确保了定位板24可以多方位、多方向的旋转和移动，实现准确定位。

水平移动装置设于基体1内，水平移动装置可带动整个壳体及定位板24在水平方向上移动，是定位过程的基础。水平移动装置包括伺服电机42、减速器43、同步带传动副8、丝杠座7、丝杠4、传动螺母6、直线滑轨3、滑块5和移动体40。其中，伺服电机42、减速器43、丝杠座7和直线滑轨3分别固定在基体1内，丝杠4支撑在丝杠座7上，传动螺母6连接在丝杠4上，移动体40与传动螺母6固定连接，滑块5固定在移动体40的下方，滑块5与直线滑轨3相配合。为减少占地空间，伺服电机42和减速器43为一组与丝杠4及直线滑轨3并列摆放，并通过同步带传动副8与丝杠4连接传动。而为提高基体1内水平移动装置的防护效果，在基体1顶部还设有风琴式防护罩41，在保证水平移动的同时还可对基体1内各传动部件起到防尘、防水保护。

壳体水平旋转装置连接在水平移动装置与固定壳体16之间，其使整个壳体及定位板24在基体1上做水平方向的旋转。壳体水平旋转装置包括水平旋转伺服电机36、水平旋转减速器37、水平旋转主动齿轮38、带内齿的回转支撑9和回转台39。回转支撑9是整个回转过程的支撑体，所带的内齿10与水平旋转主动齿轮38相配合，回转支撑9水平固定在移动体40的顶部，回转台39对应于回转支撑9上方，回转台39密封在固定壳体16的底部，使壳体内形成相对密封状态。水平旋转伺服电机36和水平旋转减速器37沿垂直方向分别固定在固定壳体16上，水平旋转减速器37的输出轴穿过回转台39后与水平旋转主动齿轮38连接。随着水平旋转主动齿轮38的旋转，可带动整个固定壳体16旋转。

壳体垂直升降装置连接在固定壳体16与移动壳体17之间，其通过传动过程带动移动壳体17沿固定壳体16向上或向下运动，使定位板24的高度满足使用需要。壳体垂直升降装置包括垂直升降伺服电机44、垂直升降减速器45、垂直升降同步带传动副18、垂直升降丝杠座11、垂直升降丝杠15、垂直升降传动螺母12、垂直升降直线滑轨14、垂直升降滑块和垂直升降移动体13。垂直升降伺服电机44、垂直升降减速器45、垂直升降丝杠座11和垂直升降直线滑轨14分别沿垂直方向固定在固定壳体16上。为减少占用的空间，垂直升降伺服电机44和垂直升降减速器45为一组与垂直升降丝杠15和垂直升降直线滑轨14并列摆放，垂直升降同步带传动副18连接在垂直升降丝杠15和垂直升降减速器45之间。垂直升降传动螺母12位于垂直升降丝杠15上，垂直升降移动体13连接在垂直升降传动螺母12上，同时，垂直升降移动体13还与移动壳体17的底端相连接。为保证垂直升降移动体13能始终保持直线传动，在垂直升降移动体13上还固定有垂直升降滑块，垂直升降滑块与垂直升降直线滑轨14相配合。

定位板24位于壳体外侧的顶部，定位板24分别通过定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置与移动壳体17相连接。

定位板水平旋转装置包括定位板伺服电机19、定位板减速器20、定位板主动锥齿轮21、定位板从动锥齿轮32、定位板交叉滚子轴承31、套筒22和水平旋转体30。而定位板侧向翻转装置则包括翻转伺服电机35、翻转减速器34、主轴33、相互啮合的翻转主动锥齿轮23和翻转从动锥齿轮25、翻转交叉滚子轴承26、水平转轴27及侧向翻转体28。

定位板伺服电机19、定位板减速器20、翻转伺服电机35、翻转减速器34分别固定在移动壳体17内。其中，定位板伺服电机19和定位板减速器20水平排列，翻转伺服电机35和翻转减速器34则成90°排列。主轴33两端分别与翻转减速器34和翻转主动锥齿轮23连接，翻转从动锥齿轮25和翻转主动锥齿轮23相啮合。

侧向翻转体28、水平转轴27、翻转交叉滚珠轴承26、水平旋转体30、翻转主动锥齿轮23和翻转从动锥齿轮25分别位于移动壳体17的外侧顶部，侧向翻转体28和翻转从动锥齿轮25分别固定在水平转轴27上，定位板24固定在侧向翻转体28顶部，水平转轴27支撑在两端的翻转交叉滚子轴承26上，翻转交叉滚子轴承26的外沿固定在水平旋转体30上。

定位板从动锥齿轮32活动套接在主轴33上，并与连接在定位板减速器20上的定位板主动锥齿轮21相啮合。定位板交叉滚子轴承31固定在移动壳体17上，套筒22支撑在定位板交叉滚子轴承31上，套筒22两端分别与定位板从动锥齿轮32和位于移动壳体17外侧的水平旋转体30固定连接。

使用时，伺服电机42、水平旋转伺服电机36、垂直升降伺服电机44、定位板伺服电机19和翻转伺服电机35分别与外部控制器连通，随时接收控制器的控制信号进行相应启动。

当需要整个壳体和定位板24水平移动时，控制器控制伺服电机42旋转，通过减速器43和同步带传动副8带动丝杠4旋转，由于丝杠4支撑在丝杠座7上，故连接在丝杠4上的传动螺母6开始移动，同时，移动体40也开始移动，受移动体40上固定的滑块5及相配合的直线滑轨3的限制，移动体40始终保持直线运动，从而带动连接在移动体40上方的壳体及定位板24水平移动。

当需要壳体旋转一定角度时，控制器控制水平旋转伺服电机36启动，通过水平旋转减速器37带动水平旋转主动齿轮38旋转，由于回转支撑9位置固定，水平旋转主动齿轮38与内齿10啮合过程中只会带动固定壳体16及回转台39旋转，从而完成定位板24及壳体的整体水平旋转。

当需要提升或降低定位板24时，控制器控制垂直升降伺服电机44启动，通过垂直升降减速器45和垂直升降同步带传动副18的传动，带动垂直升降丝杠15旋转，同时，带动垂直升降传动螺母12和垂直升降移动体13移动，受垂直升降移动体13上固定的垂直升降滑块以及与其配合的垂直升降直线滑轨14的限制，垂直升降移动体13只能保持上、下方向的移动，从而推动移动壳体17向上或向下运动，完成定位板24的提升或下降过程。

当需要对定位板24进行单独的侧向角度调整时，控制器控制翻转伺服电机35启动，通过翻转减速器34和主轴33带动相互啮合的翻转主动锥齿轮23和翻转从动锥齿轮25旋转，由于翻转从动锥齿轮25和侧向翻转体28分别固定在水平转轴27上，水平转轴27支撑在翻转交叉滚子轴承26上，故，随着水平转轴27的转动，侧向翻转体28会带动定位板24侧向翻转，从而实现小角度定位调整。

当需要对定位板24的水平位置进行精细调整时，控制器控制定位板伺服电机19启动，随着定位板减速器20、定位板主动锥齿轮21和定位板从动锥齿轮32的旋转，带动支撑在定位板交叉滚子轴承31上的套筒22旋转，从而使水平旋转体30转动。由于定位板从动锥齿轮32与主轴33为活动套接，在定位板从动锥齿轮32旋转时，不会带动主轴33旋转，而水平旋转体30的转动会相应带动翻转从动锥齿轮25、翻转交叉滚子轴承26、水平转轴27、侧向翻转体28和定位板24一起旋转，从而最终实现定位板24的局部水平位置调整。

至此，定位板24在五套传动装置的协调控制下，最终完成全方位的定位。

Claims (5)

1.一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，其特征在于，包括一个作为底座的基体，基体内设有水平移动装置，基体顶部设有风琴式防护罩；还包括一个位于基体上方的定位板，定位板上设有不同尺寸的定位销孔；还包括一个相对密封的壳体，壳***于基体与定位板之间，壳体为双层复合结构，壳体包括可上、下移动的移动壳体和相对固定的固定壳体；所述固定壳体上设有壳体水平旋转装置，移动壳体上设有定位板水平旋转装置和定位板侧向翻转装置，固定壳体与移动壳体之间设有壳体垂直升降装置；所述壳体水平旋转装置连接在水平移动装置与固定壳体之间；所述定位板位于壳体顶部，定位板水平旋转装置及定位板侧向翻转装置分别连接在定位板与移动壳体之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，其特征在于，所述水平移动装置包括伺服电机、减速器、同步带传动副、丝杠座、丝杠、传动螺母、直线滑轨、滑块和移动体；所述伺服电机、减速器、丝杠座和直线滑轨分别固定在基体内，同步带传动副连接在丝杠和减速器之间，传动螺母位于丝杠上；所述移动体连接在传动螺母上，滑块固定在移动体上，滑块与直线滑轨相配合。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，其特征在于，所述壳体水平旋转装置包括水平旋转伺服电机、水平旋转减速器、水平旋转主动齿轮、带内齿的回转支撑和回转台，所述回转支撑水平固定在移动体顶部，回转台对应于回转支撑上方，回转台密封在固定壳体底部；所述水平旋转伺服电机和水平旋转减速器沿垂直方向分别固定在固定壳体上，水平旋转减速器的输出轴穿过回转台后与水平旋转主动齿轮连接，水平旋转主动齿轮与回转支撑的内齿相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，其特征在于，所述壳体垂直升降装置包括垂直升降伺服电机、垂直升降减速器、垂直升降同步带传动副、垂直升降丝杠座、垂直升降丝杠、垂直升降传动螺母、垂直升降直线滑轨、垂直升降滑块和垂直升降移动体；所述垂直升降伺服电机、垂直升降减速器、垂直升降丝杠座和垂直升降直线滑轨分别沿垂直方向固定在固定壳体上，垂直升降同步带传动副连接在垂直升降丝杠和垂直升降减速器之间，垂直升降传动螺母位于垂直升降丝杠上；所述垂直升降移动体连接在垂直升降传动螺母上，垂直升降移动体与移动壳体的底端相连接；所述垂直升降滑块固定在垂直升降移动体上，垂直升降滑块与垂直升降直线滑轨相配合。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车白车身生产线上的智能定位***，其特征在于，所述定位板水平旋转装置包括定位板伺服电机、定位板减速器、定位板主动锥齿轮、定位板从动锥齿轮、定位板交叉滚子轴承、套筒和水平旋转体；所述定位板侧向翻转装置包括翻转伺服电机、翻转减速器、主轴、相互啮合的翻转主动锥齿轮和翻转从动锥齿轮、翻转交叉滚子轴承、水平转轴及侧向翻转体；

所述定位板伺服电机、定位板减速器、翻转伺服电机、翻转减速器分别固定在移动壳体内；所述主轴两端分别与翻转减速器和翻转主动锥齿轮连接，翻转从动锥齿轮和翻转主动锥齿轮相啮合；

所述侧向翻转体、水平转轴、翻转交叉滚珠轴承、水平旋转体、翻转主动锥齿轮和翻转从动锥齿轮分别位于移动壳体的外侧顶部，侧向翻转体和翻转从动锥齿轮分别固定在水平转轴上，定位板固定在侧向翻转体顶部，水平转轴支撑在翻转交叉滚子轴承上，翻转交叉滚子轴承的外沿固定在水平旋转体上；

所述定位板从动锥齿轮活动套接在主轴上，并与连接在定位板减速器上的定位板主动锥齿轮相啮合；所述定位板交叉滚子轴承固定在移动壳体上；所述套筒支撑在定位板交叉滚子轴承上，套筒两端分别与定位板从动锥齿轮和位于移动壳体外侧的水平旋转体固定连接。

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