CN100473491C - 零件装卸设备及包含所述设备的工业装卸机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于装卸零件的设备(1)以及配备有所述设备的工业装卸机(R)，由此所述设备(1)用于连接于具有端部部件(E6)的工业装卸机(R)。本发明的设备包括：连接于装卸机(R)的端部部件(E6)的刚性臂(10)，安装在所述臂(10)上因而可移动的支座(11)，并且所述支座(11)刚性地连接于持有将处理的零件的部件(T)，以及用于致动支座(11)相对于臂(10)移动的装置。在本发明的一个实施例中，所述臂旋转地连接于装卸机的端部部件(E6)，且支座可相对于所述臂旋转。装卸机(R)包括基座和端部部件(E6)之间的运动链系和如上所描述的连接于所述端部部件(E6)的设备。本发明能够以简单、安全的方式减小循环时间。

Description

零件装卸设备及包含所述设备的工业装卸机

技术领域

本发明涉及用于装卸零件的设备，例如将零件装载和卸载到冲压生产线上。所述设备用于连接于诸如多关节型机器人的工业装卸机，所述工业装卸机在基座和末端部件之间存在运动链系。

背景技术

当前，各种类型的工业装卸机被公知用于广泛的应用范围。

例如，在用于制造车辆车体零件的冲压生产线上使用机器人和其他装卸机是普遍的：所述装卸机在一个冲压和另一个冲压之间、在储藏库和冲压之间等负责加载和卸载零件。

一种类型的装卸机，由于其适应于多种不同的运动和循环的能力而被频繁使用，所述装卸机是例如具有四个或六个自由度的多关节式机器人；每个自由度都是一个关节能相对于其前一个运动进行的独立运动(转动或者移动)。

用在冲压生产线上的另一种类型的装卸机是所谓的“Doppins”，该装卸机通常由连接于冲压机的结构构成，并配备有导轨，推车在所述导轨上垂直移动；所述推车装备有关节臂系统，所述关节臂系统负责进入和退出用于加载或卸载零件的冲压机的运动。

在所有的装卸机上，在系统的自由端安装有末端部件，在冲压机下保持的情况下，所述末端部件是适于将零件装载和卸载的夹持部件；此夹持部件通常称为“夹具”，其可使用机械的、电磁的或者真空夹持系统，这取决于每种情况的具体需要。

在冲压生产线的一个工位和另一个工位之间可以有不同的处理构造：例如，单个的装卸机将零件从一个工位取出，并将其放入另一个工位，或者一对装卸机，一个用于从一个工位卸载，另一个用于将所述零件装载到下一个工位上，具有或者不具有传送带、旋转机构等的介入。

在所有的情况下，在冲压生产线上，像大多数工业操作，将循环时间最小化是可行的；其中装卸机受到关注，循环的重要部分在于涉及冲压机的工作区域的部件的取出或插入，因为在此阶段期间，冲压机必须保持打开，且因此而停止；所以，快速地取出和插入零件是可行的。

以下通过例子，结合将零件从一个冲压机取出并将所述零件插入到下一个冲压机的多关节型机器人，讨论这个问题。

具有第六个轴连接有夹具的多关节式六轴机器人可执行的操作基本有两个循环。

在一个循环中，该循环通常称为“外部”循环，首先，机器人通过在前三个轴周围结合转动，从沿平行于冲压生产线的直线轨道的冲压机中取出持有零件的夹具；其次，所述机器人使夹具关于第四和第六轴转动，以使其面对下一个冲压机；最后，所述机器人将零件插入到沿直线轨道的冲压机。

这种类型循环的优点在于，局部的取出和插入时间相对较短，因为运动是直线的；然而，总的循环时间比较长。

在另一可选择的循环中，该循环通常称为“内部”循环，其在图1中可见，机器人保持其臂伸展，并通过关于第一和第六轴同时发生的转动使持有零件的夹具执行直线的、基本水平的单一的运动，这发生在第六轴和机器人的基座之间；然而，由于围绕第六轴的转动，零件在取出和插入冲压机期间转动。

在这种情况下，由于机器人执行单一运动的事实，所以总的循环时间相对短；然而，零件的部分的取出和插入时间较长，因为零件的转动使其在冲压机下停留较长时间。零件在冲压机中取出和插入期间转动的另一种不便是，由冲压机柱本身表现的障碍必须被考虑，这可使持有零件的夹具的转动困难。

肯定地，当要减小循环时间时，用于从冲压机加载和卸载的传统的解决方案表现出了局限性。

而且，在以上两种情况下，当零件从一个冲压机传递到另一个冲压机时，其转动180度。

最近几年中，提出了一些设备或辅助设备用于与多关节型机器人的第六轴连接，这部分地解决了这些问题。

欧洲专利申请EP666150A1描述了连接于机器人的腕关节的机构，并取代了第六轴到刚性杆的末端的转动。这种机构可能使当零件从一个冲压机传递到另一个冲压机时，能保持零件的方向，并且产生线性的取出和插入运动；然而，为此运动，机器人被迫显著地退回，这使得其相当慢，尤其如果在冲压机之间的距离较大时。所述机构的另一个不方便在于，由于在机器人的第六轴的周围没有转动的可能性，故为了横向地进入冲压机，杆必须相当长，这引起重量、刚性和类似的问题。

另一种公知的设备包括两根杆，所述杆在其端部彼此连接；第一根杆通过其另一端连接于机器人的第六轴，而第二根杆的另一端连接于要被装卸的零件的夹具。在两根杆之间的关节上设有电机，这使得可能操作夹具相对于第二根杆的转动。

此系统使得如图1所表示的零件通过内部转动传递，但是通过线性取出和插入到冲压机成为可能，因为围绕不同的轴旋转的组合使得在取出或插入阶段期间，使持有零件的夹具向与机器人臂的转向相反的方向转动，从而保持零件的方向，并且在一个冲压机和另一个冲压机之间执行近似的直线运动是可能的。

但是，此系统是相对复杂的，因为它意味着两根杆彼此连接，具有随之而来的有关组件刚性的不便利。

同时，不考虑机器人的运动，为了能够使冲压机的打开和关闭运动与零件的插入和取出部分地重叠，确保夹具处于有限的高度也是可行的；更理想地，在安全和节省方面，如果事故发生，为了使对冲压机的损毁尽可能最小，夹具和在冲压机的工作区域内穿过的装卸机的任何其他部分使用与它们的功能相适合的轻便的低硬度材料制成。

在所描述的具有两个连接杆的系统中，刚性要求使得降低组件的高度是困难的；而且，具有电机的关节在冲压机的工作区域内穿过，如果事故发生，则具有随之发生的严重损毁的危险。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供将从冲压机部分的取出和插入时间最小化而不增加总的循环时间的装置，以在安全性和可靠性方面的技术优势的方式，减小上文所描述的技术的不便利性。

根据此目的，在第一方面，本发明涉及用于处理零件的、用于连接于在基座和末端部件之间呈现运动链系的工业装卸机的设备，所述设备的特征在于其包括：刚性臂，其被设计成连接到装卸机的末端部件；支座，其被安装于刚性臂，以使其可转动，并且所述支座被设计成刚性地连接于用于夹持要被装卸的零件的部件；以及用于致动与臂有关的支座的运动的装置。

所述设备的特性使得提供具有附加自由度的装卸机成为可能，通过所述装卸机，零件可以直线运动，并因此以减小的时间、还以与减小的总时间相适合的方式取出和插入诸如冲压机的工位；而且，这以机械的简单和可靠的方式完成，具有避免穿透工位内非常坚硬的或者体积较大的零件的可能性。

优选地，刚性臂设计为与装卸机的端部部件一致地旋转；这样，在装卸机的从一个冲压机到另一个冲压机的转动运动期间，所述臂保持平行于连接冲压机的线。

在第一个实施例中，支座安装于允许转动运动的刚性臂上。

支座相对于臂的转动使得在装卸机端部部件的转动期间，夹具夹持零件以保持其方向。

在该实施例中，刚性臂可连接其一端于装卸机的端部部件上，并且支座安装在所述臂的相对端，以使其可转动；支座相对于臂的旋转轴优选地平行于装卸机的端部部件的旋转轴。

致动支座运动的装置有利地包括安装在臂上的电机，该电机靠近臂与装卸机的端部部件的相连接处；设备可附加地包括在驱动电机和支座之间贯穿臂的长度的传动装置。

电机靠近装卸机安装以防止其穿透冲压机的工作区域。

根据第二个实施例，安装在刚性臂上的支座可沿着所述臂移动。因此，支座可执行适于在冲压机中线性的取出或插入零件的运动。

有益地，刚性臂可相对于装卸机的端部部件线性地移动。因此，零件的绝对位移是更快的。

在该实施例中，设备优选地包括可滑动地连接于刚性臂的导引部件，所述导引部件用于被固定，以便其可与装卸机的端部部件一致地转动。

放置于装卸机和刚性臂之间的导引部件能产生组合运动，其导致所述臂以大于由装卸机提供的速度，平行于连接冲压机的线的移动。

在一个实施例中，致动支座运动的装置可包括传动装置，其从电机致动支座相对于臂和臂相对于导引部件的运动；有益地，传动装置以这样一种方式起作用，以致臂相对于导引部件的位移的相对速度与支座相对于臂的位移的相对速度是同样的。

由于这些特征，支座将零件从臂的一端移动到另一端，同时零件相对于装卸机的端部部件移动，在这样一种方式下，零件的速度为不同部件速度的总和。

在该实施例中，优选地，电机设计为连接于装卸机；因此，臂和支座的移动是不受妨碍的。

本发明还涉及呈现基座和端部部件之间的运动链系的工业装卸机，其特征在于其包括上文所描述类型的、连接于所述端部部件的设备。

优选地，装卸机包括具有至少两轴的多关节型机器人。

附图说明

为了有助于更好的理解所描述的内容，我们附上一些附图，所述附图示意性地，且仅通过非限制性的图示表现本发明实际的实施例。

附图中：

图1为依据现有技术，准备在两个冲压机之间传递零件的装卸机的示意性的平面图；

图2为根据本发明的第一实施例的设备的立体图；

图3为表示具有图2所示设备的装卸机的运动的图解；

图4为根据本发明的第二实施例的设备的示意性的正视图；和

图5为表示具有图4所示设备的装卸机的运动的示意性的平面图。

具体实施方式

图1表示了现有技术的状态，并表示了两个冲压机P1和P2的平面图，在所述两个冲压机之间，必须使用机器人R传递(未显示)零件，例如，在专利申请EP66615A1中所描述的六轴关节式机器人。

诸如图1所示的多关节型机器人的装卸机呈现了在固定基座和端部部件之间具有各种自由度的运动链系；所述端部部件可以是旋转轴，具有线性位移的自由度的主体等。

图1以非常概略的方式仅仅显示了机器人R的特性，所述机器人R为理解冲压机之间的运动所必须的；对于这种类型的机器人的结构更加详细的描述，例如可以参照所引用的专利申请。

正如从图1中可见，其显示了机器人R的三个连续位置，传统地，夹持端部部件T连接于机器人R的第六轴，在这种情况下，所述夹持端部部件是具有真空夹持系统的夹具，以便夹持将传递的零件。

将零件从冲压机P1传递到冲压机P2的“内部”类型的运动执行如下。在图的左方，夹具T处于从冲压机P1拾取零件的位置；接着，通过按照图示箭头所示的方向，同时围绕第一轴E1和第六轴E6的转动，机器人使得夹具沿着基本水平的轨道移动，所述轨道处于机器人的第六轴和基座之间。在图的右方所示的位置，机器人已经完成运动，并且夹具将旋转了180°位置的零件释放在冲压机P2上。

如已经提到的，在此传统的运动中，当零件离开一个冲压机并进入另一个冲压机时，其转动存在不方便性，在这样的方式下，冲压机必须保持打开的时间相对较长。

为了减小这种不方便性，根据本发明的实施例，图2中所示的辅助设备1连接于机器人的第六轴：在这个实施例中，辅助设备1包括刚性臂10，所述刚性臂在靠近其一个端部处旋转地固定于机器人的E6轴，并且在相对端出现的是设计将连接于端部部件T的转动支座11。

支座11可相对于由电机12致动的臂10转动，优选地，如图2所示，所述电机12可在靠近机器人的第六轴E6的端部固定在臂10本身上。电机12的旋转可借助于例如楔形齿皮带、杠杆或蜗杆的任何合适的类型的传动装置(未显示)，通过臂的整个长度传递到支座11。

在这种方式下，机器人设置有由第六轴E6独立驱动的附加自由度或“第七轴”。

由于所述“第七轴”，在图1中设备1连接于机器人的第六轴E6的情况下，如下文参照图3所阐明的，在两个冲压机之间以“内部”类型的转动和线性的取出与插入冲压机来传递零件是可能的；该图表示了安装了图2所示的设备，传递零件50的机器人R的运动的不同位置。

在图3的左方，表示了处于从冲压机P1拾取零件50的位置的机器人。在取出运动中，机器人的轴E1和E6以如图1所描述的类似的方式，分别按照箭头F1和F6所示方向转动；另外，在设备1上，支持带有零件50的夹具的支座11在箭头FA所示的方向上转动，该转动与轴E6的转动同步，在这样的方式下，所述支座11的转动FA补偿轴E6的转动，并且由于两个转动的结合，故零件不会相对于冲压机转动，而是平行于连接两个冲压机的线被传递。

因此，从冲压机P1取出零件是线性的，并且取出时间小于图1的情况。

由于支座11的转动FA补偿了轴E6的转动，故将零件插入冲压机P2以与零件50的线性运动类似的方式进行。因此，将零件插入冲压机的时间小于图1的情况。

另外，零件50以其在冲压机P1相同的方向插入冲压机P2；换句话说，与图1所出现的情况相反，零件不会左转180°。

我们还应该注意到，必须在冲压机下的空间移动的臂10可以由诸如铝的具有相对较低硬度的材料制成，同时所述臂10是足够硬的，而不会具有阻止或妨碍冲压机伴随取出和插入零件操作的打开和关闭的高度，因为其没有中间连接；对于其部件，电机总是保持在冲压机的外部。

图4显示了根据本发明的设备的第二个实施例。

在此图中，辅助设备2包括刚性臂20，试图夹持夹具或端部部件T的支座21可以相对于所述刚性臂20移动。电机(未显示)使得如箭头A所示贯穿臂20的长度移动支座成为可能。

臂20以这样一种方式连接于机器人的第六轴E6，以使其与所述轴一起转动，并且还能够相对于所述轴移动：为此目的，其具有旋转连接于轴E6的导引部件23，相对于所述轴E6，所述臂20可以箭头B所示移动。通过导引部件23致动臂的运动可由同样的电机完成，带有适当的传动装置的所述电机使支座21移动。

优选地，驱动电机不安装在臂20上，而是安装在装卸机上；电机的旋转通过适当的例如滑轮和楔形齿皮带的传动装置传递至臂20和支座21。优选地，支座21相对于臂20的运动，以及臂20相对于导引部件23的运动可以同样的速度进行。

通过将图4所示的设备加入到诸如图1所示的机器人也可以实现线性取出和插入轨迹的结合，在这种情况下，通过臂20相对于第六轴的位移和支座21相对于臂20的位移，提供整个循环时间的减少。

图5表示了机器人将零件50从一个冲压机传递到另一个冲压机的操作的两个端部位置，其中机器人的第六轴E6连接于如图4所示的设备之一。

在图5的左方，表示机器人处于从一个冲压机拾取零件50的位置。在取出运动中，机器人的轴E1和E6按照箭头F1和F2所示方向转动，在这样的方式下，设备2的臂20保持其方向；另外，在设备2上，支持夹具T的支座21沿着臂20的长度移动到右方，同时臂20相对于轴E6朝着右方移动。因此，零件50以线性方式从冲压机取出。

当机器人环绕轴E1(图5右方表示的位置)完成其转动时，臂20以这样的方式移动，以致E6轴从所述臂20的一端移动到另一端，并且具有夹具T的支座21也到达了臂20的相对端，而且将零件50加载到另一个冲压机上也以线性方式完成。

同样在这种情况下，防止了电机和其他较硬部件进入冲压机的工作区域，尽管臂20的高度通常大于图2中的设备的臂10的高度；并且零件50也保持了方向。

我们应该强调，所描述的设备的所有结构性的细节，诸如材料、传动装置、电机和类似的任何类型，都取决于每种情况的特定需要，而且，这方面的专家可用其他等同的部件替换所描述的技术部件，而无须放弃由所附权利要求确定的保护范围。

同样地，显然根据本发明的设备和与其连接的装卸机可结合任何适于它们的功能的其它部件，例如所述部件可以是传感器、控制和同步部件等。

在包含于该描述的例子中，我们已经描述了连接于关节式六轴机器人的第六轴的设备；然而，明显地，然后其他的机器人，诸如四轴或者两轴机器人，适于连接根据本发明的设备。

在同样的方式，如在前述图中一样，所述设备可以与在两个工位之间加载和卸载的装卸机联合，而且与仅仅加载或仅仅卸载的装卸机联合，或者与工作于冲压机和贮藏室之间的装卸机联合等。

同时，根据本发明的一些设备可连接于将零件加载和卸载于冲压机上的另一种类型的装卸机，所述冲压机的端部部件不是旋转轴，但其具有线性位移：在例如图4所示设备的情况下，导引部件23将连接于装卸机的运动链系的端部部件，并且可实现零件取出或插入冲压机的更大速度。

最后，我们应该提及的是所描述的设备不仅可用于冲压机中的加载和/或卸载操作，而且可用于具有兼容特性的装卸机的任何其他的操作。

Claims (6)

1、一种装卸零件的设备(1；2)，用于连接于在基座和端部部件(E6)之间存在运动链系的工业装卸机(R)，其包括：刚性臂(10；20)，其设计成与所述装卸机(R)的端部部件(E6)一体地转动，支座(11；21)，其安装在刚性臂(10；20)上，因而可以转动，并可用于刚性地连接于用于将要装卸的零件的夹持部件(T)，和装置，其用于致动支座(11；21)相对于刚性臂(10；20)的移动，其特征在于，所述的用于致动支座(11)的运动的装置包括安装于臂(10)的电机(12)，所述电机(12)靠近臂(10)与装卸机(R)的端部部件(E6)的连接处，和传动装置，所述传动装置在致动电机(12)和支座(11)之间贯穿臂(10)的长度。

2、按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于致动支座(11；21)相对于刚性臂(10；20)的移动的装置包括用于转动支座(11)的装置，该转动与端部部件(E6)的转动同步并且方向相反，在这样的方式下，所述支座(11)的转动补偿了端部部件(E6)的转动，并且由于两个转动的结合，夹持部件(T)不会转动。

3、按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传动装置包括从楔形齿皮带、杠杆或蜗杆中选择的机构。

4、一种工业装卸机(R)，其在基座和端部部件(E6)之间存在运动链系，其特征在于，其包括根据权利要求1至3中任何一项所述的、连接于所述端部部件(E6)的设备(1；2)。

5、按照权利要求4所述的装卸机，其特征在于，该装卸机包括具有至少两轴(E1，E6)的多关节式机器人(R)。

6、按照权利要求5所述的装卸机，其特征在于，该装卸机包括具有四或六轴(E1-E6)的多关节式机器人(R)。

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