一种快速切换多场景应用的夹具库结构及焊装生产线的制作方法

1.本发明涉及汽车焊装生产技术领域，尤其涉及一种快速切换多场景应用的夹具库结构及焊装生产线。


背景技术：

2.传统焊装生产线一般采用分拼区域单车型单线和主线共线方案。近年来为了降低固定设备投资，汽车制造厂逐步尝试在分拼区域通过采用转台和夹具库等方案实现多车型共线生产，以降低设备重复投资浪费。
3.现有技术中实现多车型共线生产的夹具库形式一般分为伺服电机滑轨切换夹具库、横移升降高速滚床夹具库和十字切换方向夹具库三种方式。采用伺服电机滑轨切换夹具库方式，存在如下缺陷：需要两个电机分别实现切换小车在工作位和库位纵向导轨上滑动和小车在高位和低位之间的位置切换，使得电机设备采购数量多，成本高；小车需要升降增加了夹具库切换时出现故障的风险。
4.采用横移升降高速滚床夹具库方式，存在如下缺陷：该方案采用类似于主线高速滚床驱动工作台车方式，在夹具库位中间空挡时，滚床驱动夹具在工作位与库位之间切换，在沿纵向导轨滑动时，实现夹具进出库位切换，并且在升降过程中需要实现与夹具库位对接机构运动避让，夹具库切换过程复杂，切换节拍长。
5.采用十字切换方向夹具库方式，存在如下缺陷：需要夹具纵向、横向行走在同一个纵向导轨平面，使得夹具库的夹具底座下方有行走转向结，分布于夹具四角对应纵向导轨位置，当夹具底座走到十字切换位置时，十字切换结在气缸驱动下实现纵向导轨纵向或横向切换，并由纵向导轨带动行走转向结实现方向切换，然后由库位电机拖动夹具进入库位，造成单个切换节拍，机械动作多，切换节拍长，并且在实际应用中十字切换结的故障率较高。
6.因此，需要提供一种快速实现夹具切换并且减少故障率并且降低设备成本的夹具库结构来解决上述技术问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种快速切换多场景应用的夹具库结构。解决了现有技术中夹具在切换过程中需要多次升降，运行效率低的问题。
8.本发明的技术效果通过如下实现的：
9.一种快速切换多场景应用的夹具库结构，包括工作位、多个夹具库位、切换小车和纵向导轨，所述夹具库位用于存放夹具，所述工作位用于使用所述夹具对汽车部件进行焊接生产，所述工作位设于所述纵向导轨的前端或后端，多个所述夹具库位设于所述纵向导轨两侧，所述切换小车用于承载所述夹具的夹具底座在所述纵向导轨上滑动，所述切换小车上设有移载叉或在所述夹具库位设有库位电机，当所述切换小车和所述夹具库位x向对齐时，所述夹具底座通过所述移载叉或所述库位电机实现在所述夹具库位和所述切换小车
位置上切换。通过移载叉或库位电机实现夹具在夹具库位和工作位上的切换，使得夹具切换节拍短，提升了生产效率。夹具库结构可同时配置移载叉和库位电机，使得采用不同机械切换方式实现夹具的切换，从而广泛应用于多种应用场景。
10.进一步地，所述切换小车上设有横向导轨，所述横向导轨和所述纵向导轨垂直，所述夹具库位上设有库位导轨，所述横向导轨和所述库位导轨在同一水平面上，所述横向导轨和所述库位导轨用于承载所述夹具底座在所述横向导轨和所述库位导轨之间运动。通过设置横向导轨搭配纵向导轨，纵向导轨为切换小车的导轨，实现夹具在工作位和夹具库位对应导轨位置之间切换，横向导轨设置在切换小车上，与夹具库位导轨水平一致，当横向导轨和库位导轨在x向对轨完成后，切换小车可直接进行夹具切换，取代了现有技术中的升降机构，解决了现有技术中夹具在切换过程中需要多次升降，运行效率低、故障率高的问题。优选采用移载叉结构实现夹具的切换，取代库位电机和库位导轨结构的设计，大大降低了库位电机的重复投资，减少设备的投入成本。
11.进一步地，所述移载叉上设有两个夹具拖动插销，两个所述夹具拖动插销在所述切换小车的y向中心轴上对称设置，两个所述夹具拖动插销设置为可同时拖动各自对应的所述夹具底座以完成对所述切换小车上所述夹具的切换。通过在移载叉上对称设置两个夹具拖动插销，使得一个夹具拖动插销将切换小车上的夹具底座拖动至对应一侧的夹具库位上，同时另一个夹具拖动插销将另一侧夹具库位上的夹具底座拖动至切换小车上，即两个夹具拖动插销同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车和夹具库位上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
12.进一步地，所述库位电机上靠近所述纵向导轨一侧设有拖勾，所述纵向导轨两侧的所述拖勾在所述夹具库位的y向中心轴上对称设置，所述纵向导轨两侧的所述拖勾通过电气设置附加0.5s延迟的同步拖动对应所述夹具底座以完成对所述切换小车上所述夹具的切换。通过库位电机上靠近所述纵向导轨一侧设有拖勾，使得一个拖勾提前伸出至预设位置将切换小车上的夹具底座勾住并拖动至对应一侧的夹具库位上，同时另一个夹具库位上拖勾将此夹具库位上的夹具底座拖动至切换小车上，即两个拖勾同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车和夹具库位上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
13.进一步地，所述工作位设有夹具定位组件，所述夹具定位组件包括定位底座和多个z向滚轮，所述z向滚轮设于所述定位底座上，当所述切换小车行驶到所述工作位时，所述z向滚轮通过对所述夹具底座抬升实现所述夹具底座与所述切换小车的脱离。通过设置z向滚轮，实现了夹具底座与切换小车的脱离和对夹具底座精确定位，取代了现有技术中的升降机构，减少了升降动作，优化了切换节拍，并且由于取消了切换小车升降功能，降低了夹具库结构的故障率。
14.进一步地，多个所述z向滚轮在所述纵向导轨的y向中心轴上对称设置，所述多个所述z向滚轮单侧多组在y向上不重叠。通过设置z向滚轮在y向上不重叠，使得夹具底座在切换小车和工作位之间进行切换的过程平稳，避免夹具底座在切换过程中发生振动，产生噪音。
15.进一步地，所述夹具定位组件还包括定位约束插销，所述定位约束插销相对所述定位底座可伸缩，所述定位约束插销用于当所述切换小车位于所述工作位时从所述定位底
座伸出实现对所述夹具底座在y、x向的定位。
16.进一步地，所述夹具库位包括夹具库通用框架，所述夹具库通用框架在对应移载叉伸出位置设有辅助支撑件，所述辅助支撑件设置为当所述夹具底座通过所述移载叉实现从所述夹具库位向所述切换小车位置上切换时支撑所述移载叉。通过在夹具库通用框架上设置辅助支撑件，消除移载叉的自重沉降，优化移载叉的工况，降低故障率。
17.进一步地，所述夹具库通用框架上还设有锁紧插销，所述锁紧插销设置为当所述夹具底座通过所述移载叉从所述切换小车向所述夹具库位切换时插入所述夹具底座，限制了夹具在夹具库位上无序位移。
18.进一步地，所述夹具库结构由一种或多种不同规格的所述夹具库位自由组合构成。夹具库结构可设置不同尺寸规格的夹具库位，便于满足不同需求的夹具之间的切换，使得夹具库结构应用场景广泛，全车型推广适应性强。
19.另外，还提供一种焊装生产线，包括搬运装置和上述的快速切换多场景应用的夹具库结构，所述搬运装置靠近所述工作位设置，所述搬运装置用于搬运所述工作位完成焊接的汽车部件。
20.如上所述，本发明具有如下有益效果：
21.1)通过移载叉或库位电机实现夹具在夹具库位和工作位上的同步切换，使得夹具切换节拍短，提升了生产效率；优选采用移载叉结构实现夹具的切换，取代库位电机和库位导轨结构的设计，大大降低了库位电机的重复投资，减少设备的投入成本；夹具库机械结构设计可兼容移载叉和库位电机，从而广泛应用于多种应用场景。
22.2)通过设置横向导轨搭配纵向导轨，纵向导轨为切换小车的导轨，实现夹具在工作位和夹具库位对应导轨位置之间切换，横向导轨设置在切换小车上，与夹具库位导轨水平一致，当横向导轨和库位导轨在x向对轨完成后，切换小车可直接进行夹具切换，取代了现有技术中的升降机构，解决了现有技术中夹具在切换过程中需要多次升降，运行效率低、故障率高的问题。
23.3)通过在移载叉上对称设置两个夹具拖动插销，使得一个夹具拖动插销将切换小车上的夹具底座拖动至对应一侧的夹具库位上，同时另一个夹具拖动插销将另一侧夹具库位上的夹具底座拖动至切换小车上，即两个夹具拖动插销同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车和夹具库位上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
24.4)通过库位电机上靠近所述纵向导轨一侧设有拖勾，使得一个拖勾提前伸出至预设位置将切换小车上的夹具底座勾住并拖动至对应一侧的夹具库位上，同时另一个夹具库位上拖勾将此夹具库位上的夹具底座拖动至切换小车上，即两个拖勾同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车和夹具库位上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
25.5)通过设置z向滚轮，实现了夹具底座与切换小车的脱离和对夹具底座精确定位，取代了现有技术中的升降机构，减少了升降动作，优化了切换节拍，并且由于取消了切换小车升降功能，降低了夹具库结构的故障率。
26.6)通过设置z向滚轮在y向上不重叠，使得夹具底座在切换小车和工作位之间进行切换的过程平稳，避免夹具底座在切换过程中发生振动，产生噪音。
27.7)通过在夹具库通用框架上设置辅助支撑件，消除移载叉的自重沉降，优化移载叉的工况，降低故障率。
28.8)夹具库结构可设置不同尺寸规格的夹具库位，便于满足不同需求的夹具之间的切换，使得夹具库结构应用场景广泛，全车型推广适应性强。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。
30.图1为本说明书实施例提供的移载叉形式的夹具库结构的结构示意图；
31.图2为本说明书实施例提供的库位电机形式的夹具库结构的结构示意图；
32.图3为本说明书实施例提供的夹具底座的结构示意图；
33.图4为本说明书实施例提供的移除移载叉的切换小车的结构示意图；
34.图5为本说明书实施例提供的移载叉的结构示意图；
35.图6为本说明书实施例提供的夹具库位的爆炸图；
36.图7为本说明书实施例提供的工作位的结构示意图；
37.图8为本说明书实施例提供的type a/c规格的夹具库位的结构示意图；
38.图9为本说明书实施例提供的type b/d规格的夹具库位的结构示意图。
39.其中，图中附图标记对应为：
40.工作位1、夹具定位组件11、定位底座111、z向滚轮112、定位约束插销113、夹具库位2、库位电机21、拖勾211、夹具库通用框架22、辅助支撑件221、锁紧插销222、库位导轨23、切换小车3、移载叉31、夹具拖动插销311、限位插销32、纵向导轨4、夹具底座5、夹具拖动插销孔51、库位电机拖勾轮52、第一限位孔53、第二限位孔54、横向导轨6。
具体实施方式
41.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的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。
42.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.实施例1：
44.如图1、图2和图3所示，一种快速切换多场景应用的夹具库结构，包括工作位1、多
个夹具库位2、切换小车3和纵向导轨4，夹具库位2用于存放夹具，工作位1用于使用夹具对汽车部件进行焊接生产，工作位1设于纵向导轨4的前端，多个夹具库位2设于纵向导轨4两侧，切换小车3用于承载夹具的夹具底座5在纵向导轨4上滑动，切换小车3上设有移载叉31或在夹具库位2设有库位电机21，当切换小车3和夹具库位2在x向对齐时，夹具底座5通过移载叉31或库位电机21实现在夹具库位2和切换小车3位置上切换。如图1所示，以纵向导轨4为基准，前后左右的方向定义为：工作位1设于纵向导轨4的前端，纵向导轨4的后端为与工作位1对应的相反方向，夹具库位2分别设于纵向导轨4的左侧和右侧，左侧对应图1中左上角部分，右侧对应图中右下角部分。的本技术中y向为切换小车3在纵向轨道4上行驶方向，x向为纵向导轨4所在平面上和垂直于y向的方向，z向为垂直于x向和y向的方向。
45.具体地，如图4所示，切换小车3上设有横向导轨6，横向导轨6和纵向导轨4垂直，夹具库位2上设有库位导轨23，横向导轨6和库位导轨23在同一水平面上并且完全对齐，横向导轨6和库位导轨23用于承载夹具底座5在横向导轨6和库位导轨23之间运动，直接进行夹具切换，取代了现有技术中的升降机构，解决了现有技术中夹具在切换过程中需要多次升降，运行效率低、故障率高的问题。
46.具体地，切换小车3上设有限位插销32，限位插销32相对于切换小车3可伸缩，夹具底座5上设有与限位插销32匹配的第一限位孔53，当夹具底座5位于切换小车3上时，限位插销32从切换小车3上伸出插入第一限位孔53中，以使切换小车3在行驶过程中夹具底座5在切换小车3上不会晃动，稳定性强。
47.需要说明的是，通过移载叉31或库位电机21实现夹具在夹具库位2和工作位1上的同步切换，使得夹具切换节拍短，提升了生产效率；优选采用移载叉31结构实现夹具的切换，取代库位电机21和库位导轨23结构的设计，大大降低了库位电机21的重复投资，减少设备的投入成本；夹具库结构也可同时配置移载叉31和库位电机21，使得采用不同机械切换方式实现夹具的切换，从而使夹具库结构可以广泛应用于多种应用场景。
48.优选地，如图5所示，移载叉31上设有两个夹具拖动插销311，两个夹具拖动插销311在切换小车3的y向中心轴上对称设置，两个夹具拖动插销311设置为可同时拖动对应夹具底座5以完成对切换小车3上夹具的切换。
49.具体地，移载叉31为双叉结构，双叉结构的两个叉上分别设有一个夹具拖动插销311，夹具底座5左右两侧对称各设有一个与夹具拖动插销311对应的夹具拖动插销孔51，当需要进行夹具切换时，插入夹具底座5上夹具拖动插销孔51的夹具拖动插销311随着所在叉的伸出将切换小车3上的夹具底座5拖动至对应一侧的夹具库位2上，同时随着另一个叉的伸出另一个夹具拖动插销311伸出将另一侧夹具库位2上的夹具底座5拖动至切换小车3上，即两个夹具拖动插销311同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车3和夹具库位2上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
50.其中，如图6所示，夹具库通用框架22上还设有锁紧插销222，插入夹具底座5上夹具拖动插销孔51的夹具拖动插销311将切换小车3上的夹具底座5拖动向对应一侧的夹具库位2上运动时，锁紧插销222插入夹具底座5上另一个夹具拖动插销孔51配合一起完成夹具的切换，，限制了夹具在夹具库位2上的无序位移。
51.优选地，库位电机21上靠近纵向导轨4一侧设有拖勾211，纵向导轨4两侧的拖勾211在夹具库位2的y向中心轴上对称设置，纵向导轨4两侧的拖勾211设置为可同时拖动各
自对应的夹具底座5以完成对切换小车3上夹具的切换。
52.具体地，夹具底座5下方以夹具底座5的y向中心轴为基准对称设有与拖勾211匹配的库位电机拖勾轮52，拖勾211为双勾结构，双勾结构的两个勾在x向上设置在拖勾211的左右两侧。
53.以纵向轨道4左侧的夹具库位2为例，当需要将夹具底座5从切换小车3切换至空闲的夹具库位2时，切换小车3从工作位1向纵向轨道4上与夹具库位2对应的切换位置运动，在切换小车3到达切换位置之前，夹具库位2上的拖勾211伸出至预设位置，在切换小车3到达切换位置时，库位电机拖勾轮52刚好进入到拖勾轮52的两个勾之间完成夹具底座5和库位电机21之间的固定，在库位电机21的驱动下，拖勾211带动勾住夹具底座5在x向上向左运动以使夹具底座5移动至夹具库位2的位置上；当需要将夹具底座5从夹具库位2切换至切换小车3上时，在库位电机21的驱动下，拖勾211带动勾住夹具底座5在x向上向右运动以使夹具底座5移动至切换小车3上。
54.因此，当两个库位电机21同时产生驱动作用时，一个拖勾211提前伸出至预设位置通过勾住库位电机拖勾轮52将切换小车3上的夹具底座5拖动至对应一侧的夹具库位2上，同时另一个夹具库位2上拖勾211将此夹具库位2上的夹具底座5拖动至切换小车3上，即两个拖勾211同时动作，从而同时完成对两套夹具的驱动，实现夹具在切换小车3和夹具库位2上的快速切换，大大提升了夹具库结构的运行效率。
55.优选地，如图7所示，工作位1设有夹具定位组件11，夹具定位组件11包括定位底座111和多个z向滚轮112，z向滚轮112设于定位底座111上，当切换小车3行驶到工作位1时，z向滚轮112通过对夹具底座5抬升实现夹具底座5与切换小车3的脱离。
56.需要说明的是，在工作位1的z向上设置z向滚轮，实现了夹具底座5与切换小车3的脱离并且实现对夹具底座5精确定位，取代了现有技术中的升降机构，减少了升降动作，优化了切换节拍，并且由于取消了切换小车3升降功能，降低了夹具库结构的故障率。
57.优选地，多个z向滚轮112在纵向导轨4的y向中心轴上对称设置，多个z向滚轮112在y向上不重叠。
58.具体地，定位底座111的左右两侧分别对称设置三个z向滚轮112，单侧的多个z向滚轮112在y向上不重叠，以使夹具底座5在切换小车3和工作位1之间进行切换时的切换过程平稳，避免夹具底座5在切换过程中发生振动，产生噪音。
59.优选地，夹具定位组件11还包括定位约束插销113，定位约束插销113相对定位底座111可伸缩，定位约束插销113用于当切换小车3位于工作位1时从定位底座111伸出实现对夹具底座5在y、x向的定位。
60.具体地，定位约束插销113数量为两个，设置在定位底座111的对角上，夹具底座5的对应位置上设有第二限位孔54，当夹具底座5从切换小车3上移动至工作位1上后，定位约束插销113从定位底座111中伸出，将夹具底座5精确定位在工作位1上；当需要切换夹具时，定位约束插销113缩回至定位底座11内。
61.优选地，夹具库位2包括夹具库通用框架22，夹具库通用框架22在移载叉31伸出位置设有辅助支撑件221，辅助支撑件221设置为当夹具底座5通过移载叉31实现从夹具库位2向切换小车3位置上切换时支撑移载叉31，消除移载叉31的自重沉降，优化移载叉31的工况，降低故障率。
62.优选地，夹具库结构由一种或多种不同规格的夹具库位2自由组合构成。
63.具体地，如表1所示，夹具库结构按照夹具库位2的尺寸规格可分为4种，如图8和图9所示，type a/b具有相同的宽度特征，不同的长度选型；type c/d是适用于超宽场景设置，宽度随应用场景设置，不同长度选型。按照切换驱动方式，type a/b有移载叉31和库位电机21两种驱动选型，type c/d由于超宽原因，仅推荐库位电机21形式。4种规格、6种选型切换节拍都可在30s以内完成夹具的快速切换。*表示尺寸可调整。
64.表1夹具库系统规格类型
[0065][0066]
实施例2：
[0067]
一种焊装生产线，包括搬运装置和实施例1中的快速切换多场景应用的夹具库结构，搬运装置靠近工作位1设置，搬运装置用于搬运工作位1完成焊接的汽车部件。焊装生产线中的夹具库结构可同时配置移载叉31和库位电机21两种机械切换结构，使得采用不同机械切换方式实现夹具的切换，从而广泛应用于多种应用场景，并且在一种机械切换结构出现故障时可以使用另一种机械切换结构进行夹具的切换，确保夹具库结构的顺利完成夹具的切换。
[0068]
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
[0069]
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
[0070]
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
[0071]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。