CN105252180B - 一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法，包括生产线主体、随行平台、随行夹具、举升机构、焊接机器人、焊接机器人控制中心、夹具转运小车、夹具库以及生产平台控制中心，其中随行平台可在线体上流转，随行夹具位于随行平台上，举升机构位于线体两段，焊接机器人位于线体焊装工位两侧，焊接机器人控制中心控制焊接机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，转运小车负责夹具的更换，夹具库存储生产不同种类总成的夹具，生产平台控制中心控制整个生产平台的运动，包括焊装生产线主体的运行以及举升机构的运行，达到对多类小总成零件的自动化焊接生产的高柔性要求，重新设计生产能力，来实现生产任务生产能力的协调。

Description

一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法

技术领域

本发明涉及自动化焊装生产领域，尤其涉及一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法，能实现焊装生产线的重构，满足不同种类小总成在同一条生产线上完成自动化焊装的要求。

背景技术

柔性焊装生产线是随着机器人焊接技术的快速发展，自动化生产线高速可靠的运行要求，以及产品更新换代越来越快的现状而逐渐兴起的，它很好地满足了现代化生产高效可靠，根据市场需求快速调整生产任务的快速响应性，使生产更好的贴合市场需求。

当前国内外柔性焊装焊装生产线基本都运用于大型整车生产线上，满足对两三种车型的柔性生产，主要采用的是动态识别车型然后更换相应的工装实现对不同车型的定位焊接，由于是大型整车件体积比较庞大，一般采用流水线式的单线生产模式，占用空间比较大。而针对小总成零件的焊接装配，由于零件本身体积小、焊点少，难以在大型生产线上实现机器人的自动焊接，因此大部分整车生产厂还是采用工人手工焊接的方式，手工焊接方式增加人力成本，而且焊接质量会随着工人工作时长，班次的不同出现波动，无法保证产品质量的稳定性，难以满足现代化工厂高速生产，精细制造的要求。

针对小总成零件的自动化焊接要求，现在已经出现了几种自动化机器人焊接平台，主要有雪橇往复式焊装平台，旋转回转焊装平台。布置方式采用机器人岛的形式，将多个焊装平台围绕在机器人的周围，一个机器人负责多个焊装平台的焊装任务。机器人岛的形式一定程度上满足了小总成自动化焊接生产的焊接质量需求，但是由于每个焊装平台都要至少需要有一个工人同时完成上下料的要求，所以工人数量依然很多，而且上下料处于一个位置，并且周围还有好几个同样需要上下料的焊装平台，对物料的运输与存放带来了很大压力，物流比较复杂。因此，本领域的技术人员致力于开发一种可重构的自动化柔性焊装生产平台。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在小总成的情况下，优化焊装平台的上下流程，以减少工人数量，保证生产速度和质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种可重构的自动化柔性焊装生产平台，包括焊装生产线主体(1)、举升机构(2)、传送机构(3)、随行平台(4)、焊装机器人(30)、夹具库(32)、夹具转运小车(33)、生产平台控制中心(34)，夹具类型识别器(35)，线体控制系统(36)、线体单元电子控制单元(37)、举升机构电子控制单元(38)，其中随行平台(4)可在线体上流转，随行夹具位于随行平台(4)上，举升机构(2)位于线体两端，焊装机器人(30)位于线体焊装工位两侧，焊装机器人电子控制单元(31)控制焊接机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，夹具转运小车(33)负责随行平台(4)上的随行夹具的更换，夹具库(32)存储生产不同种类总成的随行夹具，线体控制系统(36)与焊装生产线主体(1)的各个线体单元电子控制单元(37)相连，通过线体单元电子控制单元(37)控制传递马达(22)，生产平台控制中心(34)与线体控制系统(36)和举升机构电子控制单元(38)相连。

进一步地，所述焊装生产线主体(1)为上下两层结构，包括可重构的四个生产线单元(9)，分为上料工位(5)、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)、下料工位(8)四部分，生产线单元(9)之间通过电气和信号接口、螺栓接头连接，每个生产线单元(9)由传递马达(22)独立驱动，生产线单元(9)被配置为能重新组合以及与生产线重构；生产线单元(9)由刚性框架结构、位于框架结构上下两层的导轨和框架结构内的传送机构(3)组成；传送机构(3)包括传递马达(22)和限位装置(23)，传递马达(22)带动摩擦轮(24)驱动随行平台(4)水平移动，随行平台(4)的限位由两个夹紧装置(25)和一个定位销(26)组成，随行平台(4)的限位被配置为保证随行平台(4)在每个工位的定位精度。

进一步地，所述随行平台(4)包括夹具托盘(27)、两个夹具随行端口(28)以及定位接口(29)，其中随行平台(4)与随行夹具的夹具基座通过螺栓定位连接。

进一步地，所述随行夹具包括夹具基座、定位装置、夹紧装置以及与随行平台(4)相连的电气接口，其中夹具基座采用镂空结构，并通过螺栓定位连接方式与随行平台(4)相连，定位装置由定位销与定位块组成，夹紧装置由驱动气缸、自锁夹头和压块组成，气缸驱动自锁夹头被配置为对零件的夹紧。

进一步地，所述举升机构(2)包括举升支撑框架(10)、举升驱动机构(11)和举升传递机构(12)，其中举升支撑框架(10)由刚性支撑(13)、传递小车限位模块(14)和举升限位模块(15)组成；举升驱动机构(11)包括举升驱动马达(16)、与举升驱动马达(16)同轴的水平链轮链条组(17)、垂直方向的同轴双链轮链条组(18)，举升驱动马达(16)带动同轴的水平链轮链条组(17)转动，驱动垂直方向的同轴双链轮链条组(18)转动；举升传递机构(12)包括举升传递马达(19)、与举升传递马达(19)相连的主动摩擦轮(20)、以及从动摩擦轮(21)，举升传递马达(19)带动主摩擦轮(20)转动，在从动摩擦轮(21)的辅助定位下带动随行平台(4)水平移动。

本发明还提供了一种可重构的自动化柔性焊装生产平台运转方法，举升机构(2)上的夹具托盘(27)均位于最高位处，上料端的举升机构(2)、上料工位(5)处、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处均有一副随行夹具待流转，当上料工位(5)处工人上完料，同时焊装机器人(30)完成焊接任务以及下料工位(8)处下完料，上料工人接通上料端的线体控制系统(36)，对随行平台和随行夹具给电给气，随后导轨上的限位装置(23)松开，传递马达(22)启动，通过传递马达(22)带动摩擦轮(24)转动，依靠摩擦力将上料工位(5)处、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处的随行平台(4)和随行夹具流转到下一工位，同时举升机构(2)上的传递马达(22)也同时启动，将其上的随行平台(4)和随行夹具流转到上料工位(5)处，随后导轨上的限位装置(23)在夹紧装置(25)和定位销(26)的作用下，对随行平台(4)进行阻挡并定位到正确工位处，到达正确工位后驱动摩擦轮(24)的传递马达(22)停止；在焊装生产线主体(1)上层的流转过程中，下料工位(8)端的随行平台(4)将流转到下料端的举升机构(2)上、上料端的举升机构(2)的随行平台(4)流转到上料工位(5)处，然后下料端的举升机构(2)带着随行平台(4)下降至焊装生产线主体(1)下层、上料端的举升机构(2)的导轨平台下降至焊装生产线主体(1)下层，下层上的传递马达(22)启动，将位于下层的随行平台(4)运送到上料端的举升机构(2)上，同时下料端的举升机构(2)上的随行平台(4)离开举升机构(2)的运动到下层待流转，而后，上料端的举升机构(2)的将随行夹具举升到顶端等待，下料端的举升机构(2)回到顶端等待。

进一步地，当随行夹具运转到下料端的举升机构(2)上，工人将随行平台(4)与随行夹具连接的螺栓松开，然后夹具转运小车将下料端的举升机构(2)上的随行夹具举起，运送到夹具库中，并将夹具库中新的随行夹具运到下料端的举升机构(2)上，工人将新的随行夹具与随行平台(4)定位在一起；随后下料端的举升机构(2)将新的随行夹具送到生产线下层并回到顶端，然后传递马达(22)启动，带动摩擦轮(24)转动。

进一步地，当需要增加焊接机器人时，将线体下料端的举升机构(2)后移，加入一个生产线单元(9)，通过电气和信号接口与焊装生产线主体(1)的电气信号连接，通过螺栓接头与焊装生产线主体(1)定位连接。

进一步地，整线运行策略和机器人协同焊接策略包括：第一步，生产平台控制中心(34)根据生产线结构以及焊接任务设计出线体生产节拍，制定线体随行夹具流转策略、驱动导轮的传递马达(22)控制策略、举升机构(2)的控制策略；第二步，制定出焊装机器人(30)的控制策略，随后生产平台控制中心(34)通过线体控制系统(36)控制驱动导轮的传递马达(22)和举升机构电子控制单元(38)控制举升机构(2)；第三步，生产平台控制中心(34)将制定出的焊接机器人控制策略传至焊装机器人电子控制单元(31)，通过焊装机器人电子控制单元(31)对焊装机器人(30)运行轨迹以及焊接动作的控制。

进一步地，当焊装生产线主体(1)完成结构重构后，如图2所示，焊接生产线进入一个焊装节拍的初始状态，此时，上料工位(5)，第一焊装工位(6)，第二焊装工位(7)和下料工位(8)处均有一副随行平台(4)并处于夹紧定位状态，另有一副随行平台(4)位于线体下层待流转，当工人装完料后，生产平台控制中心(34)收到装料完成指令(40)、从焊装机器人返回的焊装完成信号(42)以及夹具类型识别器获得的夹具类型信号(39)，生产平台控制中心(34)首先向线体控制系统(36)发送线体运行信号(44)，生产平台控制中心(34)随即向各个线体单元电子控制单元(37)发送随行平台流转指令(46)，线体单元电子控制单元(37)依据随行平台流转指令(46)，生成生产线单元控制信号(47)控制随行平台(4)的定位接口(29)松开，传递马达(22)启动，带动随行平台(4)向下一工位流转，当到达下一工位限位装置处时，线体单元电子控制单元(37)控制传递马达(22)停止转动，定位接口(29)通电夹紧定位，即完成随行平台在四个工位处的工位间流转；当随行平台(4)夹紧定位之后，生产平台控制中心(34)收到来自线体控制系统(36)的随行平台定位完成反馈信号(45)，一方面根据夹具类型识别器(35)获得的夹具类型信号(39)，生成焊接策略(41)传给焊装机器人电子控制单元(31)控制焊装机器人(30)的运动轨迹和焊装动作；另一方面控制上料端的举升传递机构(12)下降至下层等待，下料端的举升传递机构(12)下降，将从下料工位流转过来的随行平台(4)转运至下层，随后生产平台控制中心(34)控制各个线体单元电子控制单元(37)使下层传递马达(22)启动，将随行平台(4)转运至在下层等待的上料端的举升传递机构(12)上，然后生产平台控制中心(34)生成一个举升信号(48)传给上料端的举升机构电子控制单元(38)，上料端的举升机构电子控制单元(38)生成举升控制策略(49)控制举升驱动马达转动，将随行平台(4)转运至上层等待焊装工位、装料工位以及下料工位完成后进入下一流转周期。

针对小总成零件的体积小，形状与焊点数的多样性，本发明提出一种可重构的自动化柔性焊装生产平台，可实现对多类小总成零件的自动化焊接生产的高柔性要求；同时，可以根据小总成零件的焊点数量的多少，仅需要通过对生产平台的重构，增加或者减少焊装工位和机器人，重新设计生产能力，来实现生产任务生产能力的协调。

可重构的自动化柔性焊装生产平台，包括生产线主体、随行平台、随行夹具、举升机构、焊接机器人、焊接机器人控制中心、夹具转运小车、夹具库以及生产平台控制中心。其中随行平台可在线体上流转，随行夹具位于随行平台上，举升机构位于线体两段，焊接机器人位于线体焊装工位两侧，焊接机器人控制中心控制焊接机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，转运小车负责夹具的更换，夹具库存储生产不同种类总成的夹具，生产平台控制中心控制整个生产平台的运动，包括焊装生产线主体的运行以及举升机构的运行。

其中生产线主体为上下两层结构，由可重构的四个生产线单元、电气自动控制系统(AEAC)组成，分为上料工位、第一焊装工位、第二焊装工位、下料工位四部分，生产线单元之间通过电气和信号接口、螺栓接头链接，动力可选择通过皮带传递，也可以选择每个生产线单元独立驱动，可实现生产线单元的重组与生产线的重构；生产线单元由刚性框架结构、位于框架结构上下两面的导轨、导轨内布置的依靠摩擦驱动随行平台的导轮、驱动导轮的电机、驱动传动带；电气自动控制系统(AEAC)由位于线体上料工位和下料工位处的线上固定端口，以及位于每个随行平台上的随行端口组成，通过位于线体上料工位与下料工位端的线上接口实现对随行平台上的随行夹具的电源与气源以及信号的接通与释放，从而实现对夹具夹头的夹紧与打开控制；

随行平台包括夹具托盘、AEAC随行端口以及与夹具相连的AEAC夹具接口，其中随行平台的夹具托盘与随行夹具的夹具基座通过螺栓定位连接，可实现生产线上随行夹具的更换，从而实现新品种小总成的生产；

随行夹具包括夹具基座、定位装置、夹紧装置以及与随行平台相连的AEAC夹具接口，其中夹具基座采用镂空结构以减少随行夹具重量，并通过螺栓定位连接方式与随行平台相连，定位装置由定位销与定位块组成，夹紧装置由驱动气缸、夹头和压块组成，气缸驱动夹头自锁实现对零件的夹紧；

举升机构包括举升结构支架、举升机构举升平台、举升传动装置，其中举升平台由举升平台基座、位于基座上的导轨、位于导轨内的随行平台导轮、导轮驱动电机、传动带组成，可实现对随行平台的传送；举升传动装置由举升驱动电机、位于举升结构支架内可上下移动的举升叉结构、上限位块、下限位块组成，可实现对举升平台的举升与降落，举升机构位于焊装生产线主体两段，完成随行平台和随行夹具的流转下降和举升；

本发明的可重构的自动化柔性焊装生产平台的整线运行方式为：初始时，举升机构的举升平台均位于最高位处，上料端举升机、上料工位处、第一焊装工位、第二焊装工位与下料工位处均有一副随行夹具待流转，当上料工位处工人上完料，同时焊装工位处机器人完成焊接任务以及下料工位处下完料，上料工人接通上料端AEAC系统，对随行平台和随行夹具给电给气，从而实现对零件的夹紧，随后导轨上的随行平台挡销松开，驱动导轮的电机启动，通过传动带带动导轮转动，依靠摩擦力将料工位处、第一焊装工位、第二焊装工位与下料工位处的随行平台和随行夹具流转到下一工位，同时举升机上的举升平台上的导轮驱动电机也同时启动，将其上的随行平台和随行夹具流转到上料工位处，随后导轨上的随行平台挡销打开实现对随性平台的阻挡并定位到正确工位处，到达正确工位后驱动导轮的电机停止，从而实现随行夹具在生产线上层的流转；在生产线上层的流转过程中，下料工位端的随行平台将流转到下料端举升机的举升平台上、上料端举升机的举升平台上的随行平台流转到上料工位处，然后下料端举升机的举升平台带着随行平台下降至生产线下层、上料端举升机的举升平台下降至生产线下层，下层导轨上的导轮驱动电机启动，将位于下层的随行平台运送到上料端举升机的举升平台上，同时下料端的举升机的举升平台上的随行平台离开举升机的举升平台运动到下层待流转，而后，上料端举升机的举升平台将随行夹具举升到顶端等待，下料端举升机平台回到顶端等待，从而实现生产线下层的随行夹具流转，以及随行夹具的举升和下降，从而实现整条生产线的随行夹具流转。

当生产线需要生产新种类的零件时，可以通过更换夹具实现对新零件的生产，具体过程为，当随行夹具运转到下料端举升机的举升平台上，工人将随行平台与随行夹具连接的螺栓松开，然后夹具转运小车将下料举升机的举升平台上的随行夹具举起，运送到夹具库中，并将夹具库中新的随行夹具运到下料端举升机随行平台上，工人将新的随行夹具与随行平台定位在一起，实现单幅夹具的更换过程；随后下料端举升机的举升平台将新的随行夹具送到生产线下层并回到顶端，然后驱动导轮的电机启动，带动导轮转动实现随行夹具的单次流转，即可实现对下一个随行夹具的更换，如此即可完成对整条生产线随行夹具的更换。

可重构的自动化柔性焊装生产平台的重构策略为：当需要焊接的零件发生变化，由于焊点数的要求需要增加或者减少焊装工位和焊接机器人时，可通过增加或者减少生产线单元来实现自动化柔性焊装生产平台的重构，满足不同的生产需求，实现焊点数、机器人生产效能与各工位时间的完美协调；当需要增加焊接机器人时，将线体下料端的举升机构后移，加入一个生产线单元，通过电气和信号接口实现与焊装生产线主体的电气信号连接，通过螺栓接头实现与焊装生产线主体的定位连接，从而实现焊装生产平台的结构重构；同时，由于焊接任务的改变，可重构的自动化柔性焊装生产平台的整线运行策略和机器人协同焊接策略也需要调整，首先生产平台控制中心根据生产线结构以及焊接任务设计出线体生产节拍，从而制定线体随行夹具流转策略、驱动导轮的电机控制策略、举升机构的控制策略，然后制定出焊接机器人的控制策略，通过焊接机器人控制中心实现对机器人动作以及焊接动作的控制，从而实现焊装生产平台的控制策略重构。

采用本发明可重构双层线体结构的机器人焊装生产平台，可满足对小总成零件的焊装要求，实现小零件的自动化焊装生产过程。当需要焊接的零件发生变化，由于焊点数的要求需要增加或者减少焊装工位和焊接机器人时，可通过增加或者减少生产线单元来实现自动化柔性焊装生产平台的重构，满足不同的生产需求，实现焊点数、机器人生产效能与各工位时间的完美协调。

本发明采用双层线体布置，采用举升机构协助完成夹具平台的流转，节约了空间，同时采用线体形式，将上料工位和下料工位很好地分开，减少的物料混乱程度，使物料运输更加简洁通畅。

本发明将随行平台与随行夹具分开，采用螺栓连接的形式链接，他提高了线体夹具更换的灵活性，同时使线体可以满足不同零件的生产需求，提高了焊装生产线的柔性化程度。

本发明采用夹具转运小车完成夹具库与生产线的夹具更换任务，使夹具更换更加快速简便，同时夹具存放在夹具库中更加有序安全，保证了夹具更换的可靠性、快速性。

小总成零件自动化焊装生产时，为了实现高节拍的生产效率以及不同零件焊接装配生产的高柔性要求，系统应该有较好的焊接可扩展性；而且由于小总成零件的多样性，生产物流要求简洁通畅，夹具更换要快速可靠性，人员投入要少。因此，采用机器人自动化焊装，采用可重构双层线体单元、随行夹具与随行平台可分离的布置形式，增加夹具库和转运小车，实现了面向多类型小总成自动化焊装生产线的高柔性焊接性能、还能将自动化程度高和人员投入少有机的融合在一起，实现焊点数、机器人生产效能与各工位时间的完美协调，是一种理想的小总成自动化焊装生产线，具有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的可重构的自动化柔性焊装生产平台结构框图；

图2是本发明一个较佳实施例的可重构的自动化柔性焊装生产平台的重构控制方法图；

图3是本发明一个较佳实施例的本发明一个较佳实施例的可重构的自动化柔性焊装生产平台整体侧视图；

图4是本发明一个较佳实施例的举升驱动马达和举升驱动机构图；

图5是本发明一个较佳实施例的举升驱动机构和举升支撑框架图；

图6是本发明一个较佳实施例的随行平台限位模块图；

图7是本发明一个较佳实施例的举升限位模块图；

图8是本发明一个较佳实施例的链轮链条组和双链轮链条组图；

图9是本发明一个较佳实施例的举升传递马达、主动摩擦轮和从动摩擦轮图；

图10是本发明一个较佳实施例的限位装置和摩擦轮图；

图11是本发明一个较佳实施例的夹紧装置图；

图12是本发明一个较佳实施例的夹紧装置和定位销关系图；

图13是本发明一个较佳实施例的夹具托盘、夹具随行端口和定位接口图；

图14是本发明一个较佳实施例的随行平台和定位接口关系图；

图15是本发明一个较佳实施例的摩擦轮位置图；

图中：1为焊装生产线主体(简称线体)，2为举升机构，3为传送机构，4为随行平台，5为上料工位，6为第一焊装工位，7为第二焊装工位，8为下料工位，9为生产线单元(9a～9d)，10为举升支撑框架，11为举升驱动机构，12为举升传递机构，13为刚性支撑，14为传递小车限位模块，15为举升限位模块，16为举升驱动马达，17为水平链轮链条组，18为同轴双链轮链条组，19为举升传递马达，20为主动摩擦轮，21为从动摩擦轮，22为传递马达，23为限位装置，24为摩擦轮，25为夹紧装置，26为定位销，27为夹具托盘，28为夹具随行端口，29为定位接口，30为焊装机器人，31为焊装机器人电子控制单元，32为夹具库，33为夹具转运小车，34为生产平台控制中心，35为夹具类型识别器，36为线体控制系统，37为线体单元电子控制单元(37a～37d),38为举升机构电子控制单元，39为夹具类型信号，40为装料完成指令，41为焊装策略，42为焊装完成信号，43为焊装控制信号，44为线体运行信号，45为随行平台定位完成反馈信号，46为随行平台流转指令(46a～46d)，47为生产线单元控制信号(47a～47d)，48为举升信号，49为举升控制策略。

具体实施方式

如图1和图3所示，可重构的自动化柔性焊装生产平台，包括焊装生产线主体1、举升机构2、传送机构3、随行平台4、焊接机器人、夹具转运小车、夹具库。其中随行平台4可在线体上流转，随行夹具位于随行平台4上，举升机构2位于线体两端，焊接机器人位于线体焊装工位两侧，焊接机器人控制中心控制焊接机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，转运小车负责随行平台4上的随行夹具的更换，夹具库存储生产不同种类总成的随行夹具，生产平台控制中心控制整个生产平台的运动，焊装生产线主体1的运行以及举升机构2的运行。

其中焊装生产线主体1为上下两层结构，由可重构的四个生产线单元9组成，分为上料工位5、第一焊装工位6、第二焊装工位7、下料工位8四部分，生产线单元9之间通过电气和信号接口、螺栓接头连接，动力可选择通过皮带传递，也可以选择每个生产线单元独立驱动，可实现生产线单元9的重新组合与生产线的重构；生产线单元9由由刚性框架结构、位于框架结构上下两层的导轨和框架结构内的传送机构3组成；如图10所示，传送机构3包括传递马达22、限位装置23，传递马达22带动摩擦轮24(如图15所示)驱动随行平台4水平移动，如图12所示，传递小车的限位由两个夹紧装置25(如图11所示)和一个定位销26组成，可以保证传递小车在每个工位的定位精度；

如图13，图14所示，随行平台4包括夹具托盘27、两个夹具随行端口28以及定位接口29，其中随行平台4与随行夹具的夹具基座通过螺栓定位连接，可实现生产线上随行夹具的更换，从而实现新品种小总成的生产；

随行夹具包括夹具基座、定位装置、夹紧装置以及与随行平台4相连的电气接口，其中夹具基座采用镂空结构以减少随行夹具重量，并通过螺栓定位连接方式与随行平台4相连，定位装置由定位销与定位块组成，夹紧装置由驱动气缸、自锁夹头和压块组成，气缸驱动自锁夹头实现对零件的夹紧；

如图5所示，举升机构2包括举升支撑框架10、举升驱动机构11和举升传递机构12(如图4所示)，其中举升支撑框架10由刚性支撑13、传递小车限位模块14(如图6所示)和举升限位模块15组成(如图7所示)；如图8所示，举升驱动机构11包括举升驱动马达16、与举升驱动马达16同轴的水平链轮链条组17、垂直方向的同轴双链轮链条组18，举升驱动马达16带动同轴的水平链轮链条组17转动，从而驱动垂直方向的同轴双链轮链条组18转动，实现对随行平台4的举升与降落；如图9所示，举升传递机构12包括举升传递马达19、与举升传递马达19相连的主动摩擦轮20、以及从动摩擦轮21，举升传递马达19带动主摩擦轮20转动，在从动摩擦轮21的辅助定位下带动随行平台4水平移动，从而实现对随行平台4的水平传送；

本发明的可重构的自动化柔性焊装生产平台的整线运行方式为：初始时，举升机构2上的夹具托盘27均位于最高位处，上料端的举升机构2、上料工位5处、第一焊装工位6、第二焊装工位7与下料工位8处均有一副随行夹具待流转，当上料工位5处工人上完料，同时焊装工位处机器人完成焊接任务以及下料工位8处下完料，上料工人接通上料端AEAC系统，对随行平台和随行夹具给电给气，从而实现对零件的夹紧，随后导轨上的限位装置23松开，传递马达22启动，通过传递马达22带动摩擦轮24转动，依靠摩擦力将上料工位5处、第一焊装工位6、第二焊装工位7与下料工位8处的随行平台4和随行夹具流转到下一工位，同时举升机构2上的传递马达22也同时启动，将其上的随行平台4和随行夹具流转到上料工位5处，随后导轨上的限位装置23作用，在夹紧装置25和定位销26的作用下，实现对随行平台4的阻挡并定位到正确工位处，到达正确工位后驱动摩擦轮24的传递马达22停止，从而实现随行夹具在焊装生产线主体1上层的流转；在焊装生产线主体1上层的流转过程中，下料工位8端的随行平台4将流转到下料端的举升机构2上、上料端的举升机构2的随行平台4流转到上料工位5处，然后下料端的举升机构2带着随行平台4下降至焊装生产线主体1下层、上料端的举升机构2的导轨平台下降至焊装生产线主体1下层，下层上的传递马达22启动，将位于下层的随行平台4运送到上料端的举升机构2上，同时下料端的举升机构2上的随行平台4离开举升机构2的运动到下层待流转，而后，上料端的举升机构2的将随行夹具举升到顶端等待，下料端的举升机构2回到顶端等待，从而实现焊装生产线主体1下层的随行夹具流转，以及随行夹具的举升和下降，从而实现整条生产线的随行夹具流转。

可重构的自动化柔性焊装生产平台的夹具切换过程为：当随行夹具运转到下料端的举升机构2上，工人将随行平台4与随行夹具连接的螺栓松开，然后夹具转运小车将下料端的举升机构2上的随行夹具举起，运送到夹具库中，并夹具库中新的随行夹具运到下料端的举升机构2上，工人将新的随行夹具与随行平台4定位在一起，实现单幅夹具的更换过程；随后下料端的举升机构2将新的随行夹具送到生产线下层并回到顶端，然后传递马达22启动，带动摩擦轮24转动实现随行夹具的单次流转，即可实现对下一个随行夹具的更换，如此即可完成对整条生产线随行夹具的更换。

可重构的自动化柔性焊装生产平台的重构策略为：当需要增加焊接机器人时，将线体下料端的举升机构2后移，加入一个生产线单元9，通过电气和信号接口实现与焊装生产线主体1的电气信号连接，通过螺栓接头实现与焊装生产线主体1的定位连接，从而实现焊装生产平台的结构重构；同时，由于焊接任务的改变，可重构的自动化柔性焊装生产平台的整线运行策略和机器人协同焊接策略也需要调整，首先生产平台控制中心根据生产线结构以及焊接任务设计出线体生产节拍，从而制定线体随行夹具流转策略、驱动导轮的传递马达22控制策略、举升机构2的控制策略，然后制定出焊接机器人的控制策略，通过焊接机器人控制中心实现对机器人动作以及焊接动作的控制，从而实现焊装生产平台的控制策略重构。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可重构的自动化柔性焊装生产平台，其特征在于，包括焊装生产线主体(1)、举升机构(2)、传送机构(3)、随行平台(4)、焊装机器人(30)、夹具库(32)、夹具转运小车(33)、生产平台控制中心(34)，夹具类型识别器(35)，线体控制系统(36)、线体单元电子控制单元(37)、举升机构电子控制单元(38)，其中随行平台(4)可在线体上流转，随行夹具位于随行平台(4)上，举升机构(2)位于线体两端，焊装机器人(30)位于线体焊装工位两侧，焊装机器人电子控制单元(31)控制焊装机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，夹具转运小车(33)负责随行平台(4)上的随行夹具的更换，夹具库(32)存储生产不同种类总成的随行夹具，线体控制系统(36)与焊装生产线主体(1)的各个线体单元电子控制单元(37)相连，通过线体单元电子控制单元(37)控制传递马达(22)，生产平台控制中心(34)与线体控制系统(36)和举升机构电子控制单元(38)相连；

所述焊装生产线主体(1)为上下两层结构，包括可重构的四个生产线单元(9)，分为上料工位(5)、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)、下料工位(8)四部分，生产线单元(9)之间通过电气和信号接口、螺栓接头连接，每个生产线单元(9)由传递马达(22)独立驱动，生产线单元(9)被配置为能重新组合以及与生产线重构；生产线单元(9)由刚性框架结构、位于框架结构上下两层的导轨和框架结构内的传送机构(3)组成；传送机构(3)包括传递马达(22)和限位装置(23)，传递马达(22)带动摩擦轮(24)驱动随行平台(4)水平移动，随行平台(4)的限位由两个夹紧装置(25)和一个定位销(26)组成，随行平台(4)的限位被配置为保证随行平台(4)在每个工位的定位精度。

2.如权利要求1所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台，其特征在于，所述随行平台(4)包括夹具托盘(27)、两个夹具随行端口(28)以及定位接口(29)，其中随行平台(4)与随行夹具的夹具基座通过螺栓定位连接。

3.如权利要求2所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台，其特征在于，所述随行夹具包括夹具基座、定位装置、夹紧装置以及与随行平台(4)相连的电气接口，其中夹具基座采用镂空结构，并通过螺栓定位连接方式与随行平台(4)相连，定位装置由定位销与定位块组成，夹紧装置由驱动气缸、自锁夹头和压块组成，气缸驱动自锁夹头被配置为对零件的夹紧。

4.如权利要求1所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台，其特征在于，所述举升机构(2)包括举升支撑框架(10)、举升驱动机构(11)和举升传递机构(12)，其中举升支撑框架(10)由刚性支撑(13)、传递小车限位模块(14)和举升限位模块(15)组成；举升驱动机构(11)包括举升驱动马达(16)、与举升驱动马达(16)同轴的水平链轮链条组(17)、垂直方向的同轴双链轮链条组(18)，举升驱动马达(16)带动 同轴的水平链轮链条组(17)转动，驱动垂直方向的同轴双链轮链条组(18)转动；举升传递机构(12)包括举升传递马达(19)、与举升传递马达(19)相连的主动摩擦轮(20)、以及从动摩擦轮(21)，举升传递马达(19)带动主动摩擦轮(20)转动，在从动摩擦轮(21)的辅助定位下带动随行平台(4)水平移动。

5.一种如权利要求1所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台的运转方法，其特征在于，举升机构(2)上的夹具托盘(27)均位于最高位处，上料端的举升机构(2)、上料工位(5)、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处均有一副随行夹具待流转，当上料工位(5)工人上完料，同时焊装机器人(30)完成焊接任务以及下料工位(8)处下完料，上料工人接通上料端的线体控制系统(36)，对随行平台和随行夹具给电给气，随后导轨上的限位装置(23)松开，传递马达(22)启动，通过传递马达(22)带动摩擦轮(24)转动，依靠摩擦力将上料工位(5)、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处的随行平台(4)和随行夹具流转到下一工位，同时举升机构(2)上的传递马达(22)也同时启动，将其上的随行平台(4)和随行夹具流转到上料工位(5)，随后导轨上的限位装置(23)在夹紧装置(25)和定位销(26)的作用下，对随行平台(4)进行阻挡并定位到正确工位处，到达正确工位后驱动摩擦轮(24)的传递马达(22)停止；在焊装生产线主体(1)上层的流转过程中，下料工位(8)端的随行平台(4)将流转到下料端的举升机构(2)上、上料端的举升机构(2)的随行平台(4)流转到上料工位(5)，然后下料端的举升机构(2)带着随行平台(4)下降至焊装生产线主体(1)下层、上料端的举升机构(2)的导轨平台下降至焊装生产线主体(1)下层，下层上的传递马达(22)启动，将位于下层的随行平台(4)运送到上料端的举升机构(2)上，同时下料端的举升机构(2)上的随行平台(4)离开举升机构(2)运动到下层待流转，而后，上料端的举升机构(2)将随行夹具举升到顶端等待，下料端的举升机构(2)回到顶端等待。

6.如权利要求5所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台的运转方法，其特征在于，当随行夹具运转到下料端的举升机构(2)上时，工人将随行平台(4)与随行夹具连接的螺栓松开，然后夹具转运小车将下料端的举升机构(2)上的随行夹具举起，运送到夹具库中，并将夹具库中新的随行夹具运到下料端的举升机构(2)上，工人将新的随行夹具与随行平台(4)定位在一起；随后下料端的举升机构(2)将新的随行夹具送到生产线下层并回到顶端，然后传递马达(22)启动，带动摩擦轮(24)转动。

7.如权利要求5所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台的运转方法，其特征在于，当需要增加焊装机器人时，将线体下料端的举升机构(2)后移，加入一个生产线单元(9)，通过电气和信号接口与焊装生产线主体(1)的电气信号连接，通过螺栓接头与焊装生产线主体(1)定位连接。

8.如权利要求5所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台的运转方法，其特征在于，整线运行策略和机器人协同焊接策略包括：第一步，生产平台控制中心(34)根 据生产线结构以及焊接任务设计出线体生产节拍，制定线体随行夹具流转策略、驱动摩擦轮的传递马达(22)控制策略、举升机构(2)的控制策略；第二步，制定出焊装机器人(30)的控制策略，随后生产平台控制中心(34)通过线体控制系统(36)控制驱动摩擦轮的传递马达(22)和举升机构电子控制单元(38)控制举升机构(2)；第三步，生产平台控制中心(34)将制定出的焊装机器人控制策略传至焊装机器人电子控制单元(31)，通过焊装机器人电子控制单元(31)对焊装机器人(30)运行轨迹以及焊接动作的控制。

9.如权利要求5所述的可重构的自动化柔性焊装生产平台的运转方法，其特征在于，当焊装生产线主体(1)完成结构重构后，焊接生产线进入一个焊装节拍的初始状态，此时，上料工位(5)，第一焊装工位(6)，第二焊装工位(7)和下料工位(8)处均有一副随行平台(4)并处于夹紧定位状态，另有一副随行平台(4)位于线体下层待流转，当工人装完料后，生产平台控制中心(34)收到装料完成指令(40)、从焊装机器人返回的焊装完成信号(42)以及夹具类型识别器获得的夹具类型信号(39)，生产平台控制中心(34)首先向线体控制系统(36)发送线体运行信号(44)，生产平台控制中心(34)随即向各个线体单元电子控制单元(37)发送随行平台流转指令(46)，线体单元电子控制单元(37)依据随行平台流转指令(46)，生成生产线单元控制信号(47)控制随行平台(4)的定位接口(29)松开，传递马达(22)启动，带动随行平台(4)向下一工位流转，当到达下一工位限位装置处时，线体单元电子控制单元(37)控制传递马达(22)停止转动，定位接口(29)通电夹紧定位，即完成随行平台在四个工位处的工位间流转；当随行平台(4)夹紧定位之后，生产平台控制中心(34)收到来自线体控制系统(36)的随行平台定位完成反馈信号(45)，一方面根据夹具类型识别器(35)获得的夹具类型信号(39)，生成焊接策略(41)传给焊装机器人电子控制单元(31)控制焊装机器人(30)的运动轨迹和焊装动作；另一方面控制上料端举升传递机构(12)下降至下层等待，下料端的举升传递机构(12)下降，将从下料工位流转过来的随行平台(4)转运至下层，随后生产平台控制中心(34)控制各个线体单元电子控制单元(37)使下层传递马达(22)启动，将随行平台(4)转运至在下层等待的上料端的举升传递机构(12)上，然后生产平台控制中心(34)生成一个举升信号(48)传给上料端的举升机构电子控制单元(38)，上料端的举升机构电子控制单元(38)生成举升控制策略(49)控制举升驱动马达转动，将随行平台(4)转运至上层，等待焊装工位、装料工位以及下料工位完成后进入下一流转周期。