[发明专利]多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车生产线中的汽车车身焊接领域，特别是涉及一种多车型汽车车身机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法。

背景技术

世界汽车发展的趋势是由大批量生产向多品种、小批量生产转化，为了满足汽车消费者广泛而多样化的需求，适应汽车市场的激烈竞争，世界各大汽车生产厂家不断缩短车型变换周期，加快车种的更新，柔性车体焊装线(FBL)就是为适应这一发展趋势而设计制造的。它能在一条生产线上混流生产两个以上车型的车体，具有换型生产简单快捷、开发时间短、二次投入费用少和生产效率高的优点，因此被各大汽车公司广泛地采用。

汽车焊接生产线上的焊接设备主要分三类：手工焊接设备、自动焊专机及焊接机器人。手工焊接是通过工人操作点焊钳完成焊接工作，因其独立性较强，便于安装、调整及维修，并且价格低廉，所以有着比较广泛的应用。自动焊专机结构复杂、动作简单、程序基本固定、制造成本及维修费用高，所以只有在单一品种、产量极高的汽车焊接生产线上采用。焊接机器人是一种机体独立、动作自由度较多、程序可灵活变更、自动化程度高的操作机械，是全柔性的焊接设备。现在的焊接机器人具有功能多用、重复定位精度高、抓取重量大、运动速度快、动作稳定可靠等优势，决定其是柔性设备的最佳选择。

车身定位夹具是车身总成及其分总成完成装焊工作所用的定位与夹紧机械，它与车身总成件的外型接触，不同的车型具有不同的外型，因此要使工装夹具具有柔性去适应多品种及换型生产是相当困难的。目前，在国外一些汽车厂的柔性装焊生产线上，工装夹具的柔性多数是以替换柔性方式实现的。主要采用以下几种形式实现装焊夹具的更换：1、旋转分度工作台；2、滚筒式工作台；3、台车式随行夹具；4、自动更换式装焊夹具。在车身总成装焊线上，辊床滑橇贯通式输送系统具有承载力大、稳定性好、机动性强、结构简单、易于制造等优点而被广泛采用。在这种传输方式下采用更换装焊夹具实现多品种生产比较方便。车身总成生产线一般采用门式夹具，它是将车身总成组装定位夹具制造成两个侧面夹具框架，每条生产线可以安装多种车型夹具框架，以组织任意混流生产。换型生产时，可以更换新车型的夹具框架。

目前，车身定位夹具自动更换的主要方式有如下几种：A、采用旋转分度工作台作为车身定位夹具框架存放库，回转到所需车身定位夹具框架存放位置通过平移到车身装焊工位；只能满足4车型混流生产，采用A方式的车身定位夹具存放系统需要22m×18m的空间进行车身定位夹具的摆放，占地面积较大，而且能够焊接的车型少；B、采用滚筒式工作台作为车身定位夹具框架存放库，翻转到所需夹具框架存放位置后，再通过平移到车身装焊工位，采用B方式的车身定位夹具存放系统，虽然只需要22m×13m的空间进行车身定位夹具的摆放，但是由于滚筒式工作台的结构比较复杂，而且制造成本较高，导致整个系统的投资成本增加，而且需要在生产线上设置很高的滚筒式工作台，具有安全隐患；C、是通过左右两个能够在X及Y向运动的小车平移搬运的方式更换夹具框架，采用C方式的车身定位夹具存放系统，至少需要29m×18m的空间进行车身定位夹具的摆放，占地面积非常大，导致整个系统的投资成本过高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统及自动更换方法。本发明采用可X向、Y向和Z向移动的移动存放机构，只需要15m×20m的空间进行车身定位夹具的摆放，结构简单，操作灵活且方便，可与生产线节拍完全吻合，实现1-6种车型的任意混流的同步化生产。

本发明采用以下技术方案来实现：

多车型机器人柔性焊接的车身定位夹具自动更换系统，包括中央定位机构和车身夹具存储机构，其特征在于：所述车身夹具存储机构包括两套对称设置在中央定位机构两侧的移动存放机构，每套移动存放机构包括Y向轨道、移动升降机构和设置在Y向轨道上方的车身定位夹具存放库；所述移动升降机构包括X向行走机构、Y向行走机构和Z向升降机构，所述Y向行走机构套装在Y向轨道上，Y向行走机构在Y向轨道上做Y向运动；所述Y向行走机构上分别设有X向行走轨道和Z向升降轨道，所述X向行走机构套装在X向行走轨道上，X向行走机构在X向行走轨道做X向运动；所述Z向升降机构套装在Z向升降轨道上，X向行走轨道设有上升段，所述上升段与Z向升降机构连接，Z向升降机构带动上升段做Z向上下运动。