本发明涉及一种柔性机器人补焊夹具平台。
背景技术：
研发车身试制过程中，会生产小批量车身，车身试制与车身批量生产有着数量上的区别，车身试制一般在百台左右，而车身批量生产则有上万台，对应的夹具也有很大的区别。为节省试制成本，会考虑尽量少制作分总成夹具，单套夹具会定位更多的零件和其中的基准面和孔位，为此普遍不适应于机器人自动化焊接。为提高试制效率和降低成本，采用机器人补焊可以提升效率，而新制补焊夹具则会增加成本。因此，需研发一种柔性机器人补焊夹具平台实现增效降本。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种柔性机器人补焊夹具平台。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种柔性机器人补焊夹具平台，由横向定位机构ⅰ1、横向定位机构ⅱ2、直线齿轮ⅰ3、直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6、直线导轨ⅳ7、直线齿轮ⅱ8以及基准座9构成。
所述直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6和直线导轨ⅳ7固定在基准座9上；所述横向定位机构ⅰ1和横向定位机构ⅱ2通过直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6和直线导轨ⅳ7与基准座9相连，并于基准座9上横向移动；所述基准座9平面的两侧固定直线齿轮ⅰ3和直线齿轮ⅱ8。
所述横向定位机构ⅰ1和横向定位机构ⅱ2结构相同，均由纵向定位机构ⅰ10、伺服电机和齿轮机构ⅰ11、滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14、纵向定位机构ⅱ15、直线齿轮ⅲ16、直线导轨ⅴ17、伺服电机和齿轮机构ⅱ18、滑块ⅳ19、纵向基准板20组成。
所述纵向基准板20上安装有直线导轨ⅴ17、直线齿轮ⅲ16、伺服电机和齿轮机构ⅰ11、伺服电机和齿轮机构ⅱ18、滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14和滑块ⅳ19。
其中，纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15组织结构相同，互为左右，通过滑块和直线导轨ⅴ17连接到纵向基准板20上，且纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15通过直线齿轮ⅲ16配合。
所述纵向基准板20的下方装配有滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14和滑块ⅳ19，通过与四个直线导轨相配合，所述纵向基准板20的两侧装配有伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18，通过伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18的齿轮和直线导轨ⅰ4和直线导轨ⅱ5相配合。
进一步地，所述纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15均由气动夹爪21、举升机构支座22、滑块ⅴ23、举升机构24、伺服电机和齿轮机构ⅲ25组成。
进一步地，所述气动夹爪21为气动控制，通气后夹爪闭合，配合自身定位销起到夹紧零件的作用。
进一步地，所述举升机构24为电动控制，包含伺服电机、丝杠、螺母、滑块、滑轨和壳体等机构组成，将气动夹爪21固定在滑块或者滑轨上，再将滑块或滑轨固定在螺母上，通过伺服电机转动丝杠，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线上下运动，通过控制伺服电机的转动控制气动夹爪定位面的高度。
进一步地，所述举升机构支座22上固定安装有举升机构24、滑块ⅴ23和伺服电机和齿轮机构ⅲ25，举升机构支座22通过滑块ⅴ23连接在直线导轨ⅴ17上，用于对纵向定位机构ⅱ15的纵向移动和承重，伺服电机和齿轮机构ⅲ25和直线齿轮ⅲ16配合，用于对纵向定位机构ⅱ15的移动和定位；气动夹爪21安装在举升机构24上，通过举升机构24调整气动夹爪定位面的高度。
进一步地，所述伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18用于调整横向定位机构ⅰ1在基准座9上横向移动和定位。
进一步地，所述通过伺服电机和齿轮机构ⅲ25用于调整纵向定位机构ⅰ10在纵向基准板20上的纵向移动和定位。
进一步地，所述举升机构24调用于整气动夹爪21在高度方向的移动和定位。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明柔性机器人补焊夹具平台可以在提升效率的同时，降低成本；
2、本夹具平台作为机器人补焊应用，与普通夹具相比，具有可变形、自动化、记忆功能和灵活的适应性；
本平台具有可变形特点：由于每套车身件的定位基准面和基准孔都不相同，本平台的支座和加紧机构，都能够依据车身件的定位基准，进行位置和方向的调整，做到能够与之匹配；这样就解决了本平台的通用性问题，可以做到一个平台应对不同车身零件的补焊焊接工作；
本平台具备自动化特点：在平台从适应第一套到另一套车身件调整中，均伺服采用电机驱动，这样既提高了转换效率，也提高了转换精度；
本平台具备记忆功能：依托于plc系统的配置，从从适应第一套到另一套车身件调整中，plc系统会记录每一套夹具的轴的相关位置，首次检测调整完毕后，就具备重复使用的功能；
本平台具备灵活的适应性：本夹具平台，占地面积小，依托车身件的特点，可进行灵活的更换，基本可代替车身任意分总成的补焊夹具，同时夹具平台空间占位与普通夹具相比要小，可以更好的使用机器人焊钳，提升机器人焊接可达性。
附图说明
图1为本发明柔性机器人补焊夹具平台的结构示意图；
图2为横向定位机构的结构示意图；
图3为纵向定位机构的结构示意图；
图4为车身件机器人补焊工作站示意图；
图5为plc系统工作流程图。
图中：1.横向定位机构ⅰ2.横向定位机构ⅱ3.直线齿轮ⅰ4.直线导轨ⅰ5.直线导轨ⅱ6.直线导轨ⅲ7.直线导轨ⅳ8.直线齿轮ⅱ9.基准座10.纵向定位机构ⅰ11.伺服电机和齿轮机构ⅰ12.滑块ⅰ13.滑块ⅱ14.滑块ⅲ15.纵向定位机构ⅱ16.直线齿轮ⅲ17.直线导轨ⅴ18.伺服电机和齿轮机构ⅱ19.滑块ⅳ20.纵向基准板21.气动夹爪22.举升机构支座23.滑块ⅴ24.举升机构25.伺服电机和齿轮机构ⅲ。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明柔性机器人补焊夹具平台，由横向定位机构ⅰ1、横向定位机构ⅱ2、直线齿轮ⅰ3、直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6、直线导轨ⅳ7、直线齿轮ⅱ8以及基准座9构成。其中，两个横向定位机构结构组成相同，行程定位矩阵，起到平衡定位作用。横向定位机构ⅰ1和横向定位机构ⅱ2通过直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6和直线导轨ⅳ7连接到基准座9上，直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6和直线导轨ⅳ7固定在基准座9上，这样通过直线导轨ⅰ4、直线导轨ⅱ5、直线导轨ⅲ6和直线导轨ⅳ7，横向定位机构ⅰ1、横向定位机构ⅱ2可以在基准座9上横向移动，同时做到承重的作用，在基准座9平面的两侧固定直线齿轮ⅰ3和直线齿轮ⅱ8，直线齿轮的作用是配合两个横向定位机构的伺服电机进行移动和定位。
横向定位机构ⅰ1和横向定位机构ⅱ2的组成结构相同，所述横向定位机构ⅰ1如上图所示，由纵向定位机构ⅰ10、伺服电机和齿轮机构ⅰ11、滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14、纵向定位机构ⅱ15、直线齿轮ⅲ16、直线导轨ⅴ17、伺服电机和齿轮机构ⅱ18、滑块ⅳ19、纵向基准板20组成。在纵向基准板20上安装有直线导轨ⅴ17、直线齿轮ⅲ16、伺服电机和齿轮机构ⅰ11、伺服电机和齿轮机构ⅱ18、滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14和滑块ⅳ19。其中，纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15组织结构相同，互为左右，通过滑块和直线导轨ⅴ17连接到纵向基准板20上，起到纵向定位和承重作用；纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15通过直线齿轮ⅲ16配合，起到移动和定位作用。在纵向基准板20的下方装配有滑块ⅰ12、滑块ⅱ13、滑块ⅲ14和滑块ⅳ19，通过与四个直线导轨相配合起到横向定位机构ⅰ1在横向移动和承重的作用，在纵向基准板20的两侧装配有伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18，通过伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18的齿轮和直线导轨ⅰ4和直线导轨ⅱ5相配合，起到横向移动和定位的作用。
纵向定位机构ⅰ10和纵向定位机构ⅱ15的组成结构相同，所述纵向定位机构ⅱ15由气动夹爪21、举升机构支座22、滑块ⅴ23、举升机构24、伺服电机和齿轮机构ⅲ25组成，其中气动夹爪21为气动控制，通气后夹爪闭合，配合自身定位销起到夹紧零件的作用，举升机构24为电动控制，包含伺服电机、丝杠、螺母、滑块、滑轨和壳体等机构组成，将气动夹爪21固定在滑块或者滑轨上，再将滑块或滑轨固定在螺母上，通过伺服电机转动丝杠，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线上下运动，通过控制伺服电机的转动控制气动夹爪定位面的高度，由于气动夹爪21和举升机构24在市面上设备成熟，不做过多介绍。在举升机构支座22上固定安装有举升机构24、滑块ⅴ23和伺服电机和齿轮机构ⅲ25，举升机构支座22通过滑块ⅴ23连接在直线导轨ⅴ17上，起到对纵向定位机构ⅱ15的纵向移动和承重作用，伺服电机和齿轮机构ⅲ25和直线齿轮ⅲ16配合，起到对纵向定位机构ⅱ15的移动和定位作用。气动夹爪21安装在举升机构24上，通过举升机构24调整气动夹爪定位面的高度。
所述平台通过伺服电机和齿轮机构ⅰ11和伺服电机和齿轮机构ⅱ18调整横向定位机构ⅰ1在基准座9上横向移动和定位，通过伺服电机和齿轮机构ⅲ25调整纵向定位机构ⅰ10在纵向基准板20上的纵向移动和定位，通过举升机构24调整气动夹爪21在高度方向的移动和定位，这样就完成了定位面和定位销在横向、纵向和高度方向的移动和定位，并通过plc对气动夹爪的开关和各个电机的数据记录和控制，就可以获得气动夹爪定位面和定位销在基准坐上任意位置的放置，由于气动夹爪21只满足零件存在z方向特定直径的孔的定位，当存在孔直径与气爪定位销不符合的情况，仅需要替换气动夹爪即可，当存在定位面与气动夹爪不平行的情况，在零件处制作装配样板，将不平行面转化成平行面，即可满足本柔性机器人补焊夹具平台，这样的样板由普通钣金折弯或者焊接得来，结构简单同时仅需要制作一到两套，即可满足使用需求。图示中对零件定位只存在4处，需要车身零件已经具备一定刚度，为此该套柔性机器人补焊夹具平台仅适应于车身件补焊工作，虽然图中定位少，但是可以通过调整横向定位机构ⅰ1和纵向定位机构ⅰ10来增加或减少对零件的定位。
该平台适应于机器人点焊工作站，配合机器人及其导轨和自动焊钳，通过plc控制系统，协同控制平台内所有伺服电机的转动和气动夹爪的开闭，调整气动夹爪上的定位面和定位销空间位置精度要求，将零件装夹上该夹具平台，通过机器人及其导轨和焊钳完成车身件的补焊工作。这种车身件机器人补焊工作站如图4所示：
如图4所示这是一条车身件机器人补焊工作站，包含柔性机器人补焊夹具平台、柔性机器人补焊夹具平台控制系统、机器人、自动焊钳和补焊车身零件；配备的柔性机器人补焊夹具平台控制系统，包含plc控制系统、伺服电机驱动、限位开关等设备，满足柔性机器人补焊夹具平台各部分的正常应用。
在应对小批量车身件机器人补焊过程中，本柔性机器人补焊夹具平台通过调整，可以适应多套车身件的补焊工作，节省了补焊夹具的试制过程费用，同时通过对plc和各部分的精度调教，可以有效地通过plc设定位置，省去机器人补焊夹具平台的调整过程，有效节省时间，与普通定置夹具相比出现了可变形的特点。同时该柔性机器人补焊夹具平台控制系统的作用是通过plc控制并记录各个伺服电机的位置，使得柔性平台具备记忆功能，可以做到不同车身件的自动快速切换，由于机器人补焊夹具平台空间占用少，可以做到普遍的适用性，又可以较大的满足机器人焊接可达性。
试制工艺过程中补焊夹具装置进行全自动化的改进，可以适应于不同车型的焊接操作，其结构设计区别于批量化生产夹具与手动夹具形式，同时他也是一个基于试制开发的专用产品。该装置半自动化设计理念，有别于传统机器人夹具。
plc系统工作流程如图5所示，图中仅设定了横向定位机构横ⅰ1和横向定位机构ⅱ2，如果根据零件需求，不止2套横向定位机构，可以在三定位调整流程中增加横向定位机构，用以满足零件定位需求。
1.一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：由横向定位机构ⅰ(1)、横向定位机构ⅱ(2)、直线齿轮ⅰ(3)、直线导轨ⅰ(4)、直线导轨ⅱ(5)、直线导轨ⅲ(6)、直线导轨ⅳ(7)、直线齿轮ⅱ(8)以及基准座(9)构成；所述直线导轨ⅰ(4)、直线导轨ⅱ(5)、直线导轨ⅲ(6)和直线导轨ⅳ(7)固定在基准座(9)上；所述横向定位机构ⅰ(1)和横向定位机构ⅱ(2)通过直线导轨ⅰ(4)、直线导轨ⅱ(5)、直线导轨ⅲ(6)和直线导轨ⅳ(7)与基准座(9)相连，并于基准座(9)上横向移动；所述基准座(9)平面的两侧固定直线齿轮ⅰ(3)和直线齿轮ⅱ(8)；
所述横向定位机构ⅰ(1)和横向定位机构ⅱ(2)结构相同，均由纵向定位机构ⅰ(10)、伺服电机和齿轮机构ⅰ(11)、滑块ⅰ(12)、滑块ⅱ(13)、滑块ⅲ(14)、纵向定位机构ⅱ(15)、直线齿轮ⅲ(16)、直线导轨ⅴ(17)、伺服电机和齿轮机构ⅱ(18)、滑块ⅳ(19)、纵向基准板(20)组成；
其中，纵向定位机构ⅰ(10)和纵向定位机构ⅱ(15)组织结构相同，互为左右，通过滑块和直线导轨ⅴ(17)连接到纵向基准板(20)上，且纵向定位机构ⅰ(10)和纵向定位机构ⅱ(15)通过直线齿轮ⅲ(16)配合；所述直线导轨ⅴ(17)、直线齿轮ⅲ(16)、伺服电机和齿轮机构ⅰ(11)、伺服电机和齿轮机构ⅱ(18)、滑块ⅰ(12)、滑块ⅱ(13)、滑块ⅲ(14)和滑块ⅳ(19)均安装在纵向基准板(20)上；所述纵向基准板(20)的下方装配有滑块ⅰ(12)、滑块ⅱ(13)、滑块ⅲ(14)和滑块ⅳ(19)，通过与四个直线导轨相配合，所述纵向基准板(20)的两侧装配有伺服电机和齿轮机构ⅰ(11)和伺服电机和齿轮机构ⅱ18，通过伺服电机和齿轮机构ⅰ(11)和伺服电机和齿轮机构ⅱ(18)的齿轮和直线导轨ⅰ(4)和直线导轨ⅱ(5)相配合。
2.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述纵向定位机构ⅰ(10)和纵向定位机构ⅱ(15)均由气动夹爪(21)、举升机构支座(22)、滑块ⅴ(23)、举升机构(24)、伺服电机和齿轮机构ⅲ(25)组成。
3.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述气动夹爪(21)为气动控制，通气后夹爪闭合，配合自身定位销起到夹紧零件的作用。
4.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述举升机构(24)为电动控制，包含伺服电机、丝杠、螺母、滑块、滑轨和壳体等机构组成，将气动夹爪(21)固定在滑块或者滑轨上，再将滑块或滑轨固定在螺母上，通过伺服电机转动丝杠，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线上下运动，通过控制伺服电机的转动控制气动夹爪定位面的高度。
5.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述举升机构支座(22)上固定安装有举升机构(24)、滑块ⅴ(23)和伺服电机和齿轮机构ⅲ(25)，举升机构支座(22)通过滑块ⅴ(23)连接在直线导轨ⅴ(17)上，用于对纵向定位机构ⅱ(15)的纵向移动和承重，伺服电机和齿轮机构ⅲ(25)和直线齿轮ⅲ(16)配合，用于对纵向定位机构ⅱ(15)的移动和定位；气动夹爪(21)安装在举升机构(24)上，通过举升机构(24)调整气动夹爪定位面的高度。
6.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述伺服电机和齿轮机构ⅰ(11)和伺服电机和齿轮机构ⅱ(18)用于调整横向定位机构ⅰ(1)在基准座(9)上横向移动和定位。
7.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述通过伺服电机和齿轮机构ⅲ(25)用于调整纵向定位机构ⅰ(10)在纵向基准板(20)上的纵向移动和定位。
8.根据权利要求1所述的一种柔性机器人补焊夹具平台，其特征在于：所述举升机构(24)调用于整气动夹爪(21)在高度方向的移动和定位。
技术总结