CN112222718B

CN112222718B - 一种车顶柔性组焊夹具***

Info

Publication number: CN112222718B
Application number: CN202011002582.9A
Authority: CN
Inventors: 赵国新; 吕冬连; 赵晓飞; 吴桐
Original assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Current assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2040-09-22
Also published as: CN112222718A

Abstract

本发明涉及轨道客车制造装备技术领域，特别涉及一种车顶柔性组焊夹具***。解决现有技术中的不锈钢车顶焊接制造工艺在制造换型时夹具***调整复杂，浪费有效生产时间的技术问题。具体包括控制单元其基于一硬件设备接收轨道客车的车顶型号信息，该硬件设备基于其加载的固化程序将车顶型号信息归类为多个执行信号；执行单元形成的预设移动距离或者预设移动高度基于执行信号的指令驱动对应的执行单元移动动作；执行单元将其自身的X轴、Y轴、Z轴的坐标反馈至控制单元，并由硬件设备接收。本申请的技术方案有效地改善和优化不锈钢车顶焊接生产，能够大幅缩短工装换型时间，释放不锈钢生产线产能。

Description

一种车顶柔性组焊夹具***

技术领域

本发明涉及轨道客车制造装备技术领域，特别涉及一种车顶柔性组焊夹具***。

背景技术

现有技术中，轨道客车的不锈钢车顶焊接制造过程中，利用传统夹具存在下列问题，例如车顶组焊夹具，仍然采用人工用卷尺测量尺寸、人工调校、此过程偏向人工技能，不易掌控，并且调整时间长，同一待制造项目不同夹具调整时间预计约1-2个工作日，若涉及不同待制造项目夹具周期会增加调整2-3个工作日，造成换型期间产能浪费；另外，定位精度差，换型时依靠人工调整、试制周期长；此类问题在涉及新车型试制时夹具时调整频繁，产生的调整问题多，更为明显。显然，现有技术的制造生产方式很难与现行生产组织能够匹配，不利生产组织，仍然为多列排产，不符合现行趋势下精益生产要求。

发明内容

本发明要解决现有技术中的不锈钢车顶焊接制造工艺在制造换型时夹具***调整复杂，浪费有效生产时间的技术问题，提供一种车顶柔性组焊夹具***。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种车顶柔性组焊夹具***，包括：

控制单元，其基于一硬件设备接收轨道客车的车顶型号信息，该硬件设备基于其加载的固化程序将车顶型号信息归类为多个执行信号；

多个执行单元，用以一一对应的接收所述执行信号并执行工作指令；

任一一组所述执行单元具有工作端，以构成组焊夹具***；

至少部分的执行单元能够沿着轨道客车的车顶的Y轴方向移动形成预设移动距离；和/或者能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成一预设移动高度；

至少部分的执行单元能够沿着轨道客车的车顶的X轴方向移动形成另一预设距离；和/或者能够能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成另一预设移动高度；

任一一组所述执行单元形成的预设移动距离或者预设移动高度基于执行信号的指令驱动对应的所述执行单元移动动作；

任一一组所述执行单元将其自身的X轴、Y轴、Z轴的坐标反馈至所述控制单元，并由所述硬件设备接收。

进一步地，多个所述执行单元至少包括：

多个边梁定位执行单元，沿一预设安装位的长度方向至少布置两列；

所述预设安装位用以对应轨道客车的长度方向；

所述边梁定位执行单元具有一边梁定位工作端，该边梁定位工作端能够沿Z轴方向移动。

如权利要求所述的车顶柔性组焊夹具***，其特征在于，所述边梁定位执行单元具有：

边梁运动模块，能够沿一边梁安装座的高度方向移动，以使边梁定位工作端搭载在所述边梁运动模块上时，所述边梁定位工作端能够沿Z轴方向移动。

进一步地，所述边梁定位工作端能够沿所述边梁运动模块的宽度方向移动，以使得在同一排的边梁定位工作端在Y轴方向的间距可调整。

进一步地，所述边梁定位工作端在所述边梁运动模块宽度方向的移动动作、所述边梁运动模块沿所述边梁安装座的移动动作分别由一独立的驱动机构驱动控制。

进一步地，多个所述执行单元至少包括：

多个车顶弯梁定位执行单元，沿X轴方形呈一列布置、且轨接在一车顶弯梁定位导轨上；

任意一组车顶弯梁定位执行单元能够沿车顶弯梁定位导轨移动，且改变任意相邻两组车顶弯梁定位执行单元在X轴上的间距。

进一步地，呈一列布置在一车顶弯梁定位导轨多个车顶弯梁定位执行单元位于两列边梁定位执行单元之间。

进一步地，任一一组所述车顶弯梁定位执行单元具有：

车顶弯梁定位部，其构造呈单阶梯状以作为工作端部；

车顶弯梁固定座，其第二端用以轨接车顶弯梁定位导轨；

所述车顶弯梁定位部轨接在所述车顶弯梁固定座的第一端，且能够沿Z轴方向移动。

进一步地，控制单元包括：

柔性夹具控制器，其用以将硬件设备基于其加载的固化程序的执行信号输出；

还包括：

控制器执行模块，通过规格集线器连接所述柔性夹具控制器；

电机驱动部件，电连接所述控制器执行模块；

所述执行单元沿所述X轴或者Y轴或者Z轴的连接方式为轨接；

电机驱动部用以传动控制所述执行单元在X轴或者Y轴或者Z轴方向的轨接移动以及用以识别坐标并形成反馈的位置传感器。

进一步地，还包括有：风机定位执行单元，沿一预设安装位的长度方向布置两列；

所述风机定位执行单元与所述车顶弯梁定位执行单元具有相同的轨接移动部件，以使所述风机定位执行单元在Z轴和Y轴上具有相同的移动方式；

其中，所述风机定位执行单元以风机定位部作为工作端。

本发明具有以下的有益效果：

第一方面，本申请的技术方案有效地改善和优化不锈钢车顶焊接生产，能够大幅缩短工装换型时间，释放不锈钢生产线产能。

第二方面，本申请的技术方案能够保证夹具定位精度，提升制造质量和效率，大幅缩短新车型试制周期，解决精益化排产的难题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的技术方案布置的总体示意图；

图2为本发明的一则实施方式的示意图；

图3为本发明的边梁定位执行单元和车顶弯梁定位执行单元的示意图；

图4为本发明的风机定位执行单元的示意图；

图5为本发明的控制原理的布局示意图；

图6为本发明的反馈控制的示意图；

图7为现有技术夹具***的一侧实施例；

图8为本发明基于现有技术车型的一组应用例。

图中的附图标记表示为：

X轴、Y轴、Z轴

100、控制单元；200、执行单元；30、边梁定位执行单元；

31、边梁定位工作端；33、边梁运动模块；

35、边梁安装座；40、车顶弯梁定位执行单元；

6、车顶弯梁定位导轨；41、车顶弯梁定位部；42、车顶弯梁固定座；

50、风机定位执行单元；51、风机定位部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；需要说明的是，本申请中为了便于描述，以当前视图中“左侧”为“第一端”，“右侧”为“第二端”，“上侧”为“第一端”，“下侧”为“第二端”，如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案，不应当理解为对本申请技术方案的不当限定。

请参阅图1-3所示，该车顶柔性组焊夹具***，包括：控制单元100，其基于一硬件设备接收轨道客车的车顶型号信息，该硬件设备基于其加载的固化程序将车顶型号信息归类为多个执行信号；多个执行单元200，用以一一对应的接收执行信号并执行工作指令；任一一组执行单元200具有工作端，以构成组焊夹具***；

至少部分的执行单元200能够沿着轨道客车的车顶的Y轴方向移动形成预设移动距离；和/或者能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成一预设移动高度；

至少部分的执行单元200能够沿着轨道客车的车顶的X轴方向移动形成另一预设距离；和/或者能够能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成另一预设移动高度；

任一一组执行单元200形成的预设移动距离或者预设移动高度基于执行信号的指令驱动对应的执行单元200移动动作；

任一一组执行单元200将其自身的X轴、Y轴、Z轴的坐标反馈至控制单元100，并由硬件设备接收。

本技术方案应用不锈钢车顶钢结构焊接生产工艺过程，在一个具体地实施方式中，车顶组焊夹具***分为82个执行单元，具体执行单元所采用的驱动部件位步进电机进行控制，保证复位定位精度，控制单元100包括柔性夹具控制器，具体可介入工业控制电脑，柔性夹具疾控软件作为固化程序，并采用RS485控制网络。

请参阅图3、4所示，多个执行单元200至少包括：多个边梁定位执行单元30，沿一预设安装位的长度方向至少布置两列；预设安装位用以对应轨道客车的长度方向；边梁定位执行单元30具有一边梁定位工作端31，该边梁定位工作端31能够沿Z轴方向移动。在一个具体的实施例中，包括34个边梁定位执行单元30，边梁定位执行单元30解决车款方向边梁定位及车顶边梁挠度定位。

请参阅图1-4所示，边梁定位执行单元30具有：边梁运动模块33，能够沿一边梁安装座35的高度方向移动，以使边梁定位工作端31搭载在边梁运动模块33上时，边梁定位工作端31能够沿Z轴方向移动。

请参阅图1-4所示，边梁定位工作端31能够沿边梁运动模块33的宽度方向移动，以使得在同一排的边梁定位工作端31在Y轴方向的间距可调整。

请参阅图1-4所示，边梁定位工作端31在边梁运动模块33宽度方向的移动动作、边梁运动模块33沿边梁安装座35的移动动作分别由一独立的驱动机构330驱动控制。

请参阅图1-4所示，多个执行单元200至少包括：多个车顶弯梁定位执行单元40，沿X轴方形呈一列布置、且轨接在一车顶弯梁定位导轨6上；

任意一组车顶弯梁定位执行单元40能够沿车顶弯梁定位导轨6移动，且改变任意相邻两组车顶弯梁定位执行单元40在X轴上的间距。

在一个具体地实施方式中，包括36个弯梁定位执行单元40，用以解决车长方向弯梁定位；车顶高度及车顶挠度弯梁定位。

更位具体地，请参阅图1-4所示，呈一列布置在一车顶弯梁定位导轨6多个车顶弯梁定位执行单元40位于两列边梁定位执行单元30之间。

请参阅图1-4所示，任一一组车顶弯梁定位执行单元40具有：车顶弯梁定位部41，其构造呈单阶梯状以作为工作端部；车顶弯梁固定座42，其第二端用以轨接车顶弯梁定位导轨6；车顶弯梁定位部41轨接在车顶弯梁固定座42的第一端，且能够沿Z轴方向移动。

请参阅图5-6所示，控制单元100包括：柔性夹具控制器，其用以将硬件设备基于其加载的固化程序的执行信号输出；还包括：控制器执行模块，通过规格集线器连接柔性夹具控制器；电机驱动部，电连接控制器执行模块；

执行单元200沿X轴或者Y轴或者Z轴的连接方式为轨接；电机驱动部件用以传动控制执行单元200在X轴或者Y轴或者Z轴方向的轨接移动以及用以识别坐标并形成反馈的位置传感器。

请参阅图1-4所示，还包括有：风机定位执行单元50，沿一预设安装位的长度方向布置两列；风机定位执行单元50与车顶弯梁定位执行单元40具有相同的轨接移动部件，以使风机定位执行单元50在Z轴和Y轴上具有相同的移动方式；

其中，风机定位执行单元50以风机定位部51作为工作端，在一个具体地实施方式中，风机定位执行单元50受电弓定位问题，用于调整风机支撑高度。

本申请的技术优势在于，请参阅附图3、4所示，图中虚线部分示意梁架部分，边梁通过边梁通过边梁定位执行单元30的工作端实现边梁支撑，可在Z轴方向移动进行车顶挠毒定位，利用弯梁定位执行单元40的第一端，类似于单阶梯结构对弯梁部分进行中心弯梁支撑，在X轴方向移动，协调支撑位；另外，边梁定位执行单元30在Y轴方向移动对车宽边梁进行更加有效的定位。

综上所述，本申请将提出一个更为具体的实施效果以佐证本申请所声称的技术效果，以说明大幅缩短新车型试制周期，请参阅附图6、7所示，附图7中为现有技术中对于一预设的项目A的四种车型的工艺过程时间；附图8为采用本夹具***对同一预设的项目A的四种车型实施工艺过程的时间。

第一方面，有效地解决了不同车型交替定位问题，其中，传统夹具，人工调整定位2-4个小时；本申请的技术方案可实现自动调整定位5分钟。

第二方面，出现尺寸问题，其中，传统夹具，核对夹具定位尺寸4个小时本申请的技术方案夹具定位尺寸自动显示，无需核对。

第三方面，定位尺寸工艺调整，传统夹具，人工调整定位2-4个小时，本申请的技术方案自动调整定位5分钟。

第四方面，试制需求紧急换型，传统夹具，核对夹具定位尺寸8个小时本申请的技术方案自动换型调整5分钟。

第五方面，解决精益化排产难题按照2个项目、2列车3车型排产、日产1台车计算对比：传统夹具。换型时间累计40小时；本申请换型时间累计2.3小时。更为具体地，不锈钢车顶柔性组焊夹具换型时间为传统夹具的5.8％，增加释放4台车产能，产能增加17％。

显然，通过上述对比可知，对于传统的车顶组焊夹具，人工调校、调整时间长、换型期间产能浪费、定位精度差，新车型试制时夹具调整频繁，调整问题多，调整后工装验证时间长，严重影响了不锈钢车顶焊接生产。

原有传统车顶组焊夹具的技术方案具有明显的、无法被克服的缺点，也无法通过公知常识进行提升，即便对某些定位结构优化，仍远不如本发明巧妙。所以本发明与原有技术对比，凸显优势和有益效果。本发明大幅缩短工装换型时间，释放不锈钢生产线产能，提高夹具定位精度，提升制造质量和效率，大幅缩短新车型试制周期，解决精益化排产难题。减轻了工人劳动强度，焊接位置准确，偏差小，而且大大的提高了不锈钢车顶焊接夹具的整体智能水平。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种车顶柔性组焊夹具***，其特征在于，包括：

控制单元（100），其基于一硬件设备接收轨道客车的车顶型号信息，该硬

件设备基于其加载的固化程序将车顶型号信息归类为多个执行信号；

多个执行单元（200），用以一一对应的接收所述执行信号并执行工作指令；

任一一组所述执行单元（200）具有工作端，以构成组焊夹具***；

至少部分的执行单元（200）能够沿着轨道客车的车顶的Y轴方向移动形成预设移动距离；和/或者能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成一预设移动高度；

至少部分的执行单元（200）能够沿着轨道客车的车顶的X轴方向移动形成另一预设距离；和/或者能够沿着轨道客车的车顶的Z轴方向移动形成另一预设移动高度；

任一一组所述执行单元（200）形成的预设移动距离或者预设移动高度基于执行信号的指令驱动对应的所述执行单元（200）移动动作；

任一一组所述执行单元（200）将其自身的X轴、Y轴、Z轴的坐标反馈至所述控制单元（100），并由所述硬件设备接收；

多个所述执行单元（200）至少包括：多个边梁定位执行单元（30），沿一预设安装位的长度方向至少布置两列；所述预设安装位用以对应轨道客车的长度方向；所述边梁定位执行单元（30）具有一边梁定位工作端（31），该边梁定位工作端（31）能够沿Z轴方向移动；

所述边梁定位执行单元（30）具有：边梁运动模块（33），能够沿一边梁安装座（35）的高度方向移动，以使边梁定位工作端（31）搭载在所述边梁运动模块（33）上时，所述边梁定位工作端（31）能够沿Z轴方向移动；

所述边梁定位工作端（31）能够沿所述边梁运动模块（33）的宽度方向移动，以使得在同一排的边梁定位工作端（31）在Y轴方向的间距可调整；

所述边梁定位工作端（31）在所述边梁运动模块（33）宽度方向的移动动作、所述边梁运动模块（33）沿所述边梁安装座（35）的移动动作分别由一独立的驱动机构（330）驱动控制；

多个所述执行单元（200）至少包括：多个车顶弯梁定位执行单元（40），沿X轴方形呈一列布置、且轨接在一车顶弯梁定位导轨（6）上；任意一组车顶弯梁定位执行单元（40）能够沿车顶弯梁定位导轨（6）移动，且改变任意相邻两组车顶弯梁定位执行单元（40）在X轴上的间距；

车顶柔性组焊夹具***呈一列布置在一车顶弯梁定位导轨（6）上，多个车顶弯梁定位执行单元（40）位于两列边梁定位执行单元（30）之间；

任一一组所述车顶弯梁定位执行单元（40）具有：车顶弯梁定位部（41），其构造呈单阶梯状以作为工作端部；车顶弯梁固定座（42），其第二端用以轨接车顶弯梁定位导轨（6）；所述车顶弯梁定位部（41）轨接在所述车顶弯梁固定座（42）的第一端，且能够沿Z轴方向移动；

所述控制单元（100）包括：柔性夹具控制器，其用以将硬件设备基于其加载的固化程序的执行信号输出；

控制器执行模块，通过规格集线器连接所述柔性夹具控制器；电机驱动部，电连接所述控制器执行模块；所述执行单元（200）沿所述X轴或者Y轴或者Z轴的连接方式为轨接；电机驱动部件用以传动控制所述执行单元（200）在X轴或者Y轴或者Z轴方向的轨接移动以及用以识别坐标并形成反馈的位置传感器；

车顶柔性组焊夹具***还包括有：风机定位执行单元（50），沿一预设安装位的长度方向布置两列；所述风机定位执行单元（50）与所述车顶弯梁定位执行单元（40）具有相同的轨接移动部件，以使所述风机定位执行单元（50）在Z轴和Y轴上具有相同的移动方式；其中，所述风机定位执行单元（50）以风机定位部（51）作为工作端。