CN108247255B - 用于车身输送台车的切换*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于车身输送台车的切换***，包括机器人控制***、滚床、台车、布置在台车上的风车机构、向风车机构提供动力的柔性定位装置、轨道；所述的柔性定位装置包括X轴、Y轴、Z轴、转盘、凸缘、定位轨道及楔形块；本发明用于不同焊装生产线的工位之间的车身输送，这种输送方式是汽车白车身焊装线上使用最为广泛的输送形式之一，解决了目前滚床和台车的不可持续使用性、定位精度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及白车身焊装领域，尤其涉及一种用于车身输送台车的切换***。
背景技术
白车身（Body in White）：是指完成焊接但未涂装之前的车身，不包括四门两盖等运动件；柔性定位装置是指多轴数控定位装置。
在自动化汽车焊装线上，高速滚床及台车***能实现工件在工位间的快速输送与精确定位，能够高速保证焊接质量的同时，减少了输送和定位的时间，极大地提高了生产效率。最重要的是能保证白车身件和夹具在输送过程中不会分离，这就避免了二次装夹可能会存在的误差。
为了实现车型输送，台车上的切换机构可以完成车型的输送和切换，以适应多车型生产的需要。滚床上则装有给台车的切换机构提供动力的动力装置，例如电机，而台车本身则不安装任何动力***。一般台车与滚床配套使用，与机器人控制***一起，成为一套完成的输送***。
事实上，一般台车上的切换机构采用的是旋转切换/输送的形式，大大影响了白车身件的定位精度，这是因为在输送过程中反复旋转切换会影响车身件的定位。因此，传统的做法是增加校准机构。例如，在切换机构的转盘中心附近设置插销，与动力装置上的销孔对应，当动力装置带动切换机构旋转时，可以利用插销实现校准和定位的目的。然而这大大增加了切换机构的加工难度，包括动力装置上与切换结构衔接的部分。
所以实际应用上，这种切换机构本身的定位精度很低。
除此之外，这种滚床+台车输送***通常是给每架切换机构配置一套动力源、或者每套”风车机构”配置两套动力源。这些动力源布置在滚床上，其结构固定。这样实际的“滚床+台车”输送机构沉重，且只能应用在指定车型的生产上。一旦需要生产其他车型，旧的动力源不能调整位置，大多数情况必须拆除，而且台车结构、动力源和布置在台车上的切换机构都需要改造才能适应新车型的生产。这对于目前汽车品牌层出不穷、车型款式多种多样的今天来说，后期改造需要花费大量时间，严重延长了生产周期。对企业来说是一笔巨大的浪费。
现有技术的风车机构进行定位和车型切换的方法是：
现有技术风车机构具有转轴和转盘，转盘上设置排布成正方形的四个销孔，一组对角销孔打入插销，剩余一组闲置。该风车机构配套的电机输出法兰则同样设置排布成正方形的四个销孔，利用插销-销孔的对接实现电机与风车机构的连接。也因此仅仅依靠插销实现风车机构的切换和精定位，这种插销不仅精度要求高、材料要求高，而且造价贵，也因此连带着”风车机构”造价贵。
事实上，这种结构大大降低了保证白车身件的定位精度。原因是，车身件的定位点与切换机构的校准点相距甚远，因为校准点几乎在切换机构的旋转中心上，而定位点则在圆周上，半径值约为白车身件中心到切换机构的旋转中心的距离。定位点（车身切换点）的误差可以是校准点误差的好几倍。还有，实际应用中，两个绕切换机构的旋转中心的对角插销来实现校准，这样校准点更加分散，车身件的定位点误差更大了，如附图6所示。
另外，装在滚床上的动力装置是对应风车机构位置固定的，若后期项目生产车型改变，则这种滚床和台车***很可能不能在后续项目继续使用，需要进行改造，但即使进行改造也需要很大成本。有时甚至必须重新设计动力装置的位置、风车机构的结构，旧的只能废掉。
发明内容
本发明的目的：提供一种用于车身输送台车的切换***，是一种高切换精度、高定位精度的多车型切换、输送的车身切换输送***，结构简单，使用方便，成本低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于车身输送台车的切换***，包括机器人控制***、滚床、台车、布置在台车上的风车机构、向风车机构提供动力的柔性定位装置及轨道；所述的台车设置在所述的滚床的中间位置，所述的风车机构呈两排分布在所述的台车上，位于所述的台车的两侧；所述的轨道设置在所述的滚床的两侧并与所述的风车机构对应，所述的柔性定位装置通过所述的轨道设置在所述的滚床上，所述的柔性定位装置通过所述的轨道往返移动；所述的柔性定位装置包括X轴、Y轴、Z轴、转盘、凸缘、定位轨道及楔形块；所述的X轴通过所述的定位轨道固定安装，并沿所述的定位轨道滑动，所述的Y轴安装在所述的X轴上并与所述的X轴同步滑动，所述的Z轴安装在所述的Y轴上，所述的转盘及楔形块分别安装在所述的Z轴上，所述的凸缘设置在所述的转盘上，所述的转盘通过所述的凸缘与所述的风车机构的转盘适配连接并同步转动。
上述的用于车身输送台车的切换***，其中，所述的滚床与所述的台车之间有高度差。
上述的用于车身输送台车的切换***，其中，所述的风车机构的转盘上设有弹簧罩，所述的弹簧罩上设有接口，所述的凸缘与所述的弹簧罩适配扣接。
上述的用于车身输送台车的切换***，其中，所述的风车机构的转盘上设有校准定位弹簧、轴及多个凸缘，所述的轴通过所述的校准定位弹簧设置在所述的风车机构的安装凹槽内，所述的多个凸缘分别间隔设置在所述的风车机构的转盘内，并沿所述的转盘的内壁滑动，且其中一对所述的凸缘分别对称夹持在所述的轴的端部两侧。
上述的用于车身输送台车的切换***，其中，所述的楔形块的一端与所述的风车机构的安装凹槽活动连接，所述的楔形块的另一端安装在所述的Z轴上。
本发明用于不同焊装生产线的工位之间的车身输送，这种输送方式是汽车白车身焊装线上使用最为广泛的输送形式之一，解决了目前滚床和台车的不可持续使用性、定位精度低的问题。
附图说明
图1是本发明用于车身输送台车的切换***的结构示意图图。
图2是本发明用于车身输送台车的切换***的柔性定位装置的结构示意图。
图3是本发明用于车身输送台车的切换***的柔性定位装置与风车机构的连接示意图。
图4是本发明用于车身输送台车的切换***的风车的结构示意图。
图5是本发明用于车身输送台车的切换***的风车的剖视图。
图6是现有技术的风车的切换原理图。
图7是本发明用于车身输送台车的切换***的风车机构的切换原理图。
图8是本发明用于车身输送台车的切换***的一种工况下的原理图。
图9是本发明用于车身输送台车的切换***的另一种工况下的原理图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见附图1至附图3所示，一种用于车身输送台车的切换***，包括机器人控制***、滚床1、台车2、布置在台车2上的风车机构5、向风车机构提供动力的柔性定位装置3及轨道4；所述的台车2设置在所述的滚床1的中间位置，所述的风车机构5呈两排分布在所述的台车2上，位于所述的台车2的两侧；所述的轨道4设置在所述的滚床1的两侧并与所述的风车机构5对应，所述的柔性定位装置3通过所述的轨道4设置在所述的滚床1上，所述的柔性定位装置3通过所述的轨道4往返移动；所述的柔性定位装置3包括X轴31、Y轴32、Z轴33、转盘34、凸缘35、定位轨道36及楔形块37；所述的X轴31通过所述的定位轨道36固定安装，并沿所述的定位轨道36滑动，所述的Y轴32安装在所述的X轴31上并与所述的X轴31同步滑动，所述的Z轴33安装在所述的Y轴32上，所述的转盘34及楔形块37分别安装在所述的Z轴33上，所述的凸缘35设置在所述的转盘33上，所述的转盘33通过所述的凸缘35与所述的风车机构的转盘适配连接并同步转动。
所述的滚床1与所述的台车2之间有高度差。
所述的风车机构5上设有多个安装面，所述的多个安装面上设有夹具，可装多种车型的白车身焊接件。
请参见附图4所示，所述的风车机构5的转盘上设有弹簧罩51，所述的弹簧罩51上设有接口52，所述的凸缘35与所述的弹簧罩51适配扣接。
所述的接口52与所述的凸缘35分别为相适配的“十”字形结构，也可采用其他结构，只要能和设计的凸缘形状配合即可。
请参见附图5及附图7所示，所述的风车机构5的转盘上设有校准定位弹簧511、轴512及多个凸缘513，所述的轴512通过所述的校准定位弹簧511设置在所述的风车机构5的安装凹槽内，所述的多个凸缘513分别间隔设置在所述的风车机构5的转盘内，并沿所述的转盘的内壁滑动，且其中一对所述的凸缘513分别对称夹持在所述的轴512的端部两侧。校准定位弹簧511自由状态时，顶升上去的轴512可以正好卡在风车机构5的某对凸起之间，可以定位风车机构5转动的位置；校准定位弹簧511压缩状态时，下降的轴512离开风车机构5，这时风车机构5可以自由旋转。
所述的楔形块37的一端与所述的风车机构5的安装凹槽活动连接，所述的楔形块37的另一端安装在所述的Z轴33上。切换时，楔形块37随着Z轴33朝向风车移动，然后，Z轴33上的凸缘35卡住“十字型”凹槽，下方的楔形块37正好压缩校准定位弹簧511向下，使得轴512离开风车的一对凸缘513，使得风车可以转动。然后Z轴33上的电机驱动Z轴33的凸缘35转动，带动风车转动。定位时，楔形块37随着Z轴33远离风车移动，然后Z轴33上的凸缘35脱离“十字型”凹槽，下方的楔形块37不压缩压缩校准定位弹簧511，压缩校准定位弹簧511顶起，带动轴512卡在风车的一对凸缘513之间，定住风车，风车不能转动。
实现校准定位弹簧511 “自由-压缩”状态的是柔性定位装置3的Z轴33终端转盘34下的楔形块37，柔性定位装置3向风车机构的“十”字型接口移动时，楔形块37向下压校准定位弹簧511，待柔性定位装置3凸缘35卡在“十”字型接口52处，校准定位弹簧511完全离开风车机构5，此时风车机构5是可转动的。然后柔性定位装置3驱动风车机构5转动预定角度，柔性定位装置3再离开风车机构，带动楔形块37离开校准定位弹簧511，因此释放的校准定位弹簧511使轴512顶升重新卡在风车机构5的另一对凸缘513中，定位风车机构5。因此，本发明完全靠柔性定位装置3和校准定位弹簧511的配合实现车型切换和风车机构定位。
柔性定位装置3可沿轨道4往返移动，灵活改变位置。柔性定位装置3又名伺服柔性定位装置，具有X、Y、Z三个方向的位移，其Z向为输出，装有伺服驱动的转盘，转盘34上有凸缘35，相当于“钥匙”，可以*** “风车机构”转盘上的“十”字型接口52，与其配合。
台车2特点是结构坚固耐用，且上面不安装任何动力装置，例如电机、气缸等等。台车2上最多可以布置两排风车机构5，每排有四架风车。滚床1上布置有动力装置，利用滚床1和台车2的高度差，将两个柔性定位装置3分别装滚床1的两侧，对应两排风车机构5。
柔性定位装置3可实现X、Y、Z三轴联动。X轴31实现在定位轨道36上的纵向往复移动，Y轴32实现横向往复移动，Z轴33实现升降往复移动。柔性定位装置3可以根据不同风车机构5的定位位置，调整X、Y、Z三轴31、32、33，由Z轴33顶端的转盘34完成定位装夹的任务，实现精确定位。Z轴33上的转盘34由电机驱动，可与风车机构5的转盘上安装凹槽配合。柔性定位装置3可通过示教器对Z轴33终端的电机进行灵活编程，柔性应对不同车型的定位要求。X、Y、Z轴31、32、33均采用高性能伺服电机配合高精度滚珠丝杠驱动，实现终端的高重复定位精度。
同时，风车机构5的功能是实现不同车型的切换，台车2上不设任何动力装置，因此风车机构5是由柔性定位装置的Z轴33终端转盘34带动的。风车机构5的多个安装面用来装夹夹具，可装多种车型的白车身焊接件。以装有两排四个风车机构5的台车2结构为例，风车机构5均装有夹具（设有勾销缸），确保可靠的夹紧力和保持力。风车机构5靠螺丝固定在台车2上，当生产要求改变需更改风车机构5的位置时，改造也比较方便。
另外，柔性定位装置3具有传输速度快、精度高、可靠性高的特点，同时高速滚床还配置有车型识别***，在切换时可确保生产正确。
本发明使用柔性定位装置3作为动力装置，由于柔性定位装置3具有X、Y、Z三个方向的位移，可灵活调节，借助柔性定位装置3轨道实现与风车机构5的自适应匹配。本发明使用的柔性定位装置3在定位轨道36上位置可调，因此一套柔性定位装置3可控制一排风车机构，极大地减少了材料投入。而且，即使要应用到其他项目上，生产线需要作适应性改造时，可以仅仅对控制程序进行改写，柔性定位装置3就可以与风车机构5配合。
本发明的切换***的工作原理是：
请参见附图8所示，第一种工况，该切换***服务于独立工作站：台车上布置的用于检测风车机构运动的传感器，风车机构的位置信号反馈给机器人控制***；柔性定位装置3向风车机构提供动力，其控制信号也是反馈给机器人控制***。然后通过示教器根据实际生产调整机器人控制***。
请参见附图9所示，第二种工况，该切换***在线体中使用：台车上布置的用于检测风车机构运动的传感器，风车机构的位置信号反馈给I/O模块，人工信号则通过PLC传递给机器人控制***；柔性定位装置3向风车机构提供动力，其控制信号也是反馈给机器人控制***。然后通过示教器根据实际生产调整机器人控制***。
本发明使用柔性定位装置3代替传统的固定式动力装置可以减少车型切换所需的设备，风车机构5的结构可以减少所需台车的种类，减少设计的麻烦，相对于传统结构提高了旋转精度；本发明采用可移动的柔性定位装置3动力装置代替了传统的固定驱动，节省了后续改造的麻烦；本发明可以应用在生产线的第一个或者最后一个工位，也就是工件可以从本发明的台车上输入到主线进行生产，或者生产完成后利用本发明导出主线。这样就不占用线体的生产节拍。提高生产效率。在本发明中，对“十”字型接口52的加工精度要求不高，依靠校准定位弹簧511即可保证定位精度，减少了加工成本。
综上所述，本发明用于不同焊装生产线的工位之间的车身输送，这种输送方式是汽车白车身焊装线上使用最为广泛的输送形式之一，解决了目前滚床和台车的不可持续使用性、定位精度低的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种用于车身输送台车的切换***，其特征在于：包括机器人控制***、滚床、台车、布置在台车上的风车机构、向风车机构提供动力的柔性定位装置及轨道；所述的台车设置在所述的滚床的中间位置，所述的风车机构呈两排分布在所述的台车上，位于所述的台车的两侧；所述的轨道设置在所述的滚床的两侧并与所述的风车机构对应，所述的柔性定位装置通过所述的轨道设置在所述的滚床上，所述的柔性定位装置通过所述的轨道往返移动；所述的柔性定位装置包括X轴、Y轴、Z轴、转盘、凸缘、定位轨道及楔形块；所述的X轴通过所述的定位轨道固定安装，并沿所述的定位轨道滑动，所述的Y轴安装在所述的X轴上并与所述的X轴同步滑动，所述的Z轴安装在所述的Y轴上，所述的转盘及楔形块分别安装在所述的Z轴上，所述的凸缘设置在所述的转盘上，所述的转盘通过所述的凸缘与所述的风车机构的转盘适配连接并同步转动，所述的风车机构的转盘上设有弹簧罩，所述的弹簧罩上设有接口，所述的凸缘与所述的弹簧罩适配扣接，所述的风车机构的转盘上设有校准定位弹簧、轴及多个凸缘，所述的轴通过所述的校准定位弹簧设置在所述的风车机构的安装凹槽内，所述的多个凸缘分别间隔设置在所述的风车机构的转盘内，并沿所述的转盘的内壁滑动，且其中一对所述的凸缘分别对称夹持在所述的轴的端部两侧。
2.根据权利要求1所述的用于车身输送台车的切换***，其特征在于：所述的滚床与所述的台车之间有高度差。
3.根据权利要求2所述的用于车身输送台车的切换***，其特征在于：所述的楔形块的一端与所述的风车机构的安装凹槽活动连接，所述的楔形块的另一端安装在所述的Z轴上。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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