智能制造技术应用实训平台
技术领域
本发明智能制造技术应用实训平台涉及的是智能化生产中使用的系统平台,尤其是一种适用于汽车模型生产、装配应用实训平台。
背景技术
随着工业化程度的不断深入,全自动机械化作业成为了社会发展的一大趋势。科学技术的进步和汽车模型组装产业的飞速发展情形下,对于车辆组装的要求也越来越高,不仅要求速度快,还要相对精度较高,而且还要能节约成本。
目前的汽车模型装配大多采用人工控制、生产效率低、结构不稳定并且复杂。包装码垛大都采用机械化作业,但劳动强度大,效率低,往往跟不上自动化连续式生产的需要。汽车模型车身比较难固定,定位艰难,轴尺寸较小,车轮比较难装配到轴上,影响了装配的精度和模型成型后的仿真度。
综上所述,模型汽车装配领域尚没有一套能跟得上时代发展的全自动高速生产线,高校以及技术人员的技术培训也都只能单一地进行,没有能够直观感性的认识的实训平台,因此迫切需要开发出具有高自动化水平、操作简单的应用实训平台。需要如今的包装码垛行业也大都采用机械化作业,但劳动强度大,效率低,往往跟不上自动化连续式生产的需要。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种智能制造技术应用实训平台,采用配套的码垛机、AGV小车机器人、模型汽车轮毂轮胎及车轮组装系统、车体输送线、以及成品移载输送机构,实现汽车模型的快速而准确的组装,并准确地进库。
本发明是采取以下技术方案实现的:
智能制造技术应用实训平台包括立体仓库、码垛机、AGV小车机器人、轮毂轮胎及车轮组装系统、车身组装器、车体输送线、成品移载输送机构、磁导轨和控制中心;立体仓库和码垛机相邻设置,码垛机和轮毂轮胎及车轮组装系统之间设有第一输送线,轮毂轮胎及车轮组装系统和成品移载输送机构之间设有第二输送线,车身组装器固定在车身组装台上后放置于第二输送线旁,在与车身组装器旁边的平行位置还设有车体输送线;
在地面上设有磁导轨,磁导轨为三组相交的磁导轨,磁导轨的端部分别与码垛机、轮毂轮胎及车轮组装系统以及车体输送线相邻设置;AGV小车机器人初始位置设置在三组磁导轨的交点处;
立体仓库用于存放待装配零部件;
码垛机用于从立体仓库获取带托盘的零部件;
AGV小车机器人接收控制中心发出的信号后,通过其底部的传感器检测所述磁导轨,并产生电磁感应信号沿所述磁导轨行走移动,与码垛机对接,将码垛机上的轮毂轮胎托盘送到轮毂轮胎及车轮组装系统;AGV小车机器人沿着磁导轨行走将码垛机上的车身托盘传送到车体输送线;
轮毂轮胎及车轮组装系统用于将轮毂轮胎组装成车轮,并将车轮组装在底盘上;
车体输送线用于将车身托盘输送到车身组装器,并将托盘进行回收;
车身组装器用于将车身安装在底盘上;
成品移载输送机构用于将装配好的汽车模型输送到成品库区;
控制中心用于向平台的各个组成部分,即立体仓库、码垛机、AGV小车机器人、轮毂轮胎及车轮组装系统、车身组装器、车体输送线、成品移载输送机构发送控制指令,控制中心的显示器显示各个组成部分的运行情况。
所述待装配零部件包括轮毂、轮胎、车身和底盘。
所述立体仓库包括库位和仓库架,库位均匀地设置在仓库架内,库位底部均设有托板,用于放置物件;在仓库架上还设有电子看板,所述电子看板与控制中心通过以太网相联,在电子看板上显示各个库位的库存信息。
码垛机包括码垛机基座、X轴导轨、Z轴基座、Z轴导轨、载货台和Y轴导轨;
码垛机基座由若干根纵向支撑杆和一根横向托杆组成,在纵向支撑杆下端部设有撑脚,横向托杆固定安装在纵向支撑杆上;在横向托杆上设有平行于横向托杆的X轴导轨,X轴导轨上设置用于驱动的X 轴导轨齿条和X 轴导轨滑块;在X轴导轨滑块上设有Z轴基座,在Z轴基座下部装有X轴伺服电机,X轴伺服电机的输出轴与齿轮轴心相连,齿轮与X 轴导轨齿条啮合;X轴伺服电机带动齿轮旋转,通过齿轮传动齿条,带动码垛机做水平移动,码垛机在直线导轨上运动。
在Z轴基座上与Z轴基座垂直的方向设有Z轴导轨槽,在Z轴导轨槽两边设有Z轴直线导轨,在Z轴导轨槽下部装有Z轴电机,Z轴电机与滚珠丝杠通过联轴器连接,滚珠丝杠的顶部安装在Z轴导轨槽端部;
在Z轴导轨中部设有载货台,在载货台上固定安装有货叉,载货台底部设有货叉电机,货叉电机的输出轴上套有货叉齿轮,货叉齿轮与货叉齿条相啮合,货叉齿轮与货叉链条相啮合,从而带动货叉做伸缩运动;
Z轴电机带动滚珠丝杠的丝杆旋转,滚珠丝杠的螺母将丝杠的旋转运动转换为直线移动,螺母带动货叉在Z轴导轨上作上下移动。
所述货叉采用三级直线差动式伸缩货叉,包括上叉、中叉和下叉,货叉齿轮与固定在货叉中叉的货叉齿条相啮合;货叉链条一端固定在上叉上,另一端固定在载货台上,通过齿轮、齿条和链条相互配合实现货叉的伸缩运动。
货叉的宽度与立体库内待装配物件托盘宽度一致,货叉上设有的凸条与物件托盘底部的凹槽相匹配,使物件托盘能卡嵌在轨道凸起上;
在载货台边上设有接近开关,用以启动货叉电机工作。
X轴导轨的长度与横向托杆长度相同。
所述纵向支撑杆至少设有三根。
AGV小车机器人采用市售的带磁导条和万向轮的AGV小车,所述AGV小车
包括车体、装载装置、小车控制柜、驱动组件和至少两组万向轮,所述装载装置设置于所述车体的上端面,所述小车控制柜的底部设有滑轮,所述小车控制柜通过所述AGV小车内部设有的导轨采用抽屉形式可抽出地设置于所述AGV小车的内部,所述驱动组件设置于所述车体的底部,所述驱动组件包括驱动电机和驱动轮,所述驱动轮连接于所述驱动电机的输出端;至少两组所述万向轮分别安装于所述车体的前端和后端的底部,所述AGV小车由所述万向轮和所述驱动轮支撑于地面,并沿磁导轨限位导向移动。
所述AGV小车还包括触摸屏,所述触摸屏设置于所述装载装置的一侧,所述触摸屏连接于所述小车控制柜,其界面设置有控制所述AGV小车启动、停止及运行速度的指令。
所述AGV小车还包括电源,所述电源内置安装于所述车体内。
轮毂轮胎及车轮组装系统包括组装架,所述组装架分为左组装架、中组装架和右组装架三部分,在左组装架和右组装架中间分别设有安装台,在两安装台上对称地设有轮胎轮毂组装机,中组装架中部设有输送台,在输送台上装有输送台皮带输送线,所述输送台皮带输送线贯穿整个组装架;在左组装架和右组装架的顶部设有吊杆,在吊杆中部装有车轮装配机,车轮装配机位于轮胎轮毂组装机的后部。
轮胎轮毂组装机包括基座、串杆上料机构和轮毂轮胎压装机构;
串杆上料机构包括轮胎轮毂串架台、定位台、定位推动气缸和选择推动气缸,轮胎轮毂串架台设置在基座上,在轮胎轮毂串架台一侧设有选择推动气缸,选择推动气缸推动轮胎轮毂串架台在基座上沿轮胎轮毂串架台同轴方向做直线往复运动;
定位台设置在轮胎轮毂串架台下方的空槽内,在定位台的一侧设有定位推动气缸,定位推动气缸推动定位台沿着与轮胎轮毂串架台轴线的垂直方向作直线往复运动;所述定位台的外侧设有第一双V型定位块,在基座上固定有与定位台上的第一双V型定位块相对应的双V型定位块,两者位置相对,构成轮毂夹口和轮胎夹口;
在基座上与轮胎轮毂串架台相平行的位置设有轮毂轮胎压装机构,轮毂轮胎压装机构包括安装底座和拾取/压装臂,在安装底座上设有电动滑台,在电动滑台上装有压装气缸;
所述拾取/压装臂包括L形安装座和真空吸盘,压装气缸的推杆与L形安装座相连,真空吸盘通过吸盘安装座安装在L形安装座下侧部,真空吸盘与基座相垂直;
轮胎轮毂串架台包括串架台基座、串架台外框、轮毂串柱和轮胎串柱,所述串架台基座设置在基座上,串架台基座一端与选择推动气缸的推动杆相连,串架台外框通过分布在其下部的固定块与串架台基座相对固定;轮毂串柱和轮胎串柱相邻设置,轮毂串柱和轮胎串柱的上端卡装在串架台外框上部开有的串柱孔内;轮毂串柱和轮胎串柱的下端与串架台基座上部相平齐;在串架台基座上轮毂串柱和轮胎串柱的下端相对部分开有轮毂储存孔和轮胎储存孔。
所述轮毂串柱和轮胎串柱均设有两对,分别放置不同类型的轮毂与轮胎,使用时通过选择推动气缸实现类型选择。
车轮装配机包括抓取装置、旋转装置和移动装置,旋转装置与抓取装置相连;所述旋转装置采用旋转气缸;
所述抓取装置包括抓取座和气爪,抓取座为L形;抓取座安装在旋转气缸的转台上,气爪安装在抓取座远离转台的一边端部,用于抓取与安装车轮;
所述移动装置包括Z向气缸、Y向电缸和X向电缸,Z向气缸与Z向导轨相连,在Z向导轨上设有Z向滑块,Z向气缸的推动杆与Z向滑块相抵,推动Z向滑块做上下往复移动;所述旋转气缸安装在Z向滑块上;
Y向电缸的Y向滑轨上设有Y向滑块,Y向滑块沿Y向滑轨做直线往复移动,所述Z向气缸安装在Y向滑块上;
X向电缸的X向滑轨上设有X向滑块,X向滑块沿X向滑轨做直线往复移动;在Y向滑轨的一侧安装有X向滑块安装座,X向滑块安装在X向滑块安装座上。
车体输送线包括输送装置和移载装置;输送装置与移载装置相邻设置;
所述输送装置包括输送架和输送台,输送架由立柱、横杆和底脚组成,立柱底部与底脚相连,相邻立柱通过下部的横杆相连接;输送台安装在输送架上;在输送台上装有两层皮带输送线,分别为上层皮带输送线和下层皮带输送线,在靠近上层皮带输送线的尾端处设有止动气缸,止动气缸的活塞杆与上层皮带输送线相连;上层皮带输送线用来输送车体,下层皮带输送线用来输送空托盘;
移载装置包括移载立柱、移载台面和移载物架,移载台面安装在移载立柱上,在移载台面中部设有移载物架调节气缸;
所述移载物架具有两层托板,分别为上托板和下托板,上托板和下托板之间通过固定板相连接;上托板上设有滑轨,在滑轨中间装有传送带;滑轨通过安装在上托板侧边的电机驱动;滑轨两侧设有挡板,以防物件偏移;
移载物架调节气缸的推杆与移载物架底板相对应,推杆旁的台面上还设有两个导向支撑装置,所述导向支撑装置包括两个直线轴承和导向轴,两个直线轴承对称固定在移载台面上以及下托板底部,导向轴两端分别套入直线轴承内;
所述移载物架调节气缸采用带导杆气缸。
下层皮带输送线端部设有传感器,当下层皮带输送线上的托盘数量达到4个时,将信号发送到控制中心,发出声音或灯光提示把托盘搬走。
成品移载输送机构包括成品库存架和成品移载输送机;
成品移载输送机具有成品移载机架,在成品移载机架一端通过电机座安装有成品移载伺服电机,在成品移载机架上设有丝杠基座,成品移载滚珠丝杠安装在丝杠基座内,在成品移载滚珠丝杠的螺母支座上固定安装有成品移载工作台;在成品移载工作台上安装有成品移载皮带输送线;
成品库存架包括成品库框架和库存区,库存区设置在成品库框架上部,所述库存区至少设有4个储存槽,所述储存槽内装有流利条,使得托盘进入时依靠惯性往内部滑,以便成品车辆码放合理到位,不会因为外界力而摇晃移动。
所述成品库框架采用型材。
第一输送线和第二输送线均采用皮带输送线。
车身组装器包括车身组装底座、车身组装头、车身组装转动轴和车身组装本体,所述车身组装本体安装在车身组装底座上,在车身组装本体端部通过车身组装转动轴连接有车身组装头,所述车身组装头采用真空吸盘。
在模型汽车轮毂轮胎及车轮组装系统以及成品移载输送机构分别设有信息看板,能实时查看装配信息,并显示从控制中心接收到的指令信息。
在平台上还设有实时监视看板,能显示平台各个组件的工作运行情况。
在平台上还设有虚拟加工/编程区,能根据平台运行情况,实时变更加工、运行过程,并将变更指令传送到控制中心,由控制中心发出指令到各个组件。
本发明系统设计合理、结构紧凑,轮毂轮胎组装机通过设置的定位推动气缸能精确地获取配套的轮毂和轮胎,并使用电动滑台将真空吸盘推动到合适位置,利用一个真空吸盘即可完成轮毂轮胎的组装,快速而且精确,适合小型轮毂轮胎安装使用。车轮装配机通过Z向气缸、Y向电缸和X向电缸的配合,实现了气爪的前后、左右、上下位置的移动;通过旋转气缸的旋转带动气爪旋转到车轮的抓取和装配的位置,不仅快速,而且准确度高,两个车轮装配机同时使用可以同时安装一根轴上的两个车轮,紧凑的装配机结构使得车轮安装更加简单也更容易固定。轮毂轮胎以及车轮的组装在一个组装架内即可完成,省时省力,高效智能。
附图说明
以下将结合附图对发明作进一步说明:
图1是本发明智能制造技术应用实训平台的结构示意图;
图2是本发明智能制造技术应用实训平台的工作流程图;
图3是本发明智能制造技术应用实训平台的码垛机的结构示意图;
图4是本发明智能制造技术应用实训平台的码垛机的码垛机与立体仓库一起使用的使用状态示意图;
图5是本发明智能制造技术应用实训平台的AGV小车机器人结构示意图;
图6是本发明智能制造技术应用实训平台的轮毂轮胎及车轮组装系统的结构示意图;
图7是轮毂轮胎及车轮组装系统的轮毂轮胎组装机的结构示意图1;
图8是轮毂轮胎及车轮组装系统的轮胎轮毂组装机的结构示意图2;
图9是轮毂轮胎及车轮组装系统的车轮装配机的结构示意图1;
图10是轮毂轮胎及车轮组装系统的车轮装配机的结构示意图2;
图11是车身组装器的结构示意图;
图12是车体输送线的结构示意图1;
图13是车体输送线的结构示意图2;
图14是成品移载输送机构的结构示意图;
图15是成品移载输送机构的成品移载输送机的结构示意图;
图16是本发明的控制中心的实施例结构示意图;
图17是本发明的虚拟加工、编程区的实施例结构示意图。
图中:1、立体仓库,2、码垛机,3、AGV小车机器人,4、轮毂轮胎及车轮组装系统,5、车身组装器,6、车体输送线,7、成品移载输送机构,8、磁导轨,9、控制中心,10、实时监视看板,11、虚拟加工/编程区;
2-1、纵向支撑杆,2-2、撑脚,2-3、横向托杆,2-4、X轴导轨,2-5、X轴导轨滑块,2-6、Z轴导轨槽,2-7、载货台,2-8、货叉;
3-1、车体,3-2、装载装置,3-3、小车控制柜,3-4、驱动组件,3-5、万向轮,3-6、触摸屏,3-7、导轨,3-8、电源;
4-1、左组装架,4-2、中组装架,4-3、右组装架,4-4、输送台,4-5、输送台皮带输送线;
4-6-1、基座,4-6-2、轮胎轮毂串架台,4-6-3、定位台,4-6-4、定位推动气缸,4-6-5、选择推动气缸,4-6-6、双V型定位块,4-6-7、轮毂夹口,4-6-8、轮胎夹口,4-6-9、安装底座,4-6-10、电动滑台,4-6-11、压装气缸,4-6-12、L形安装座,4-6-13、真空吸盘,4-6-14、串架台基座,4-6-15、串架台外框,4-6-16、轮毂串柱,4-6-17、轮胎串柱;
4-7-1、旋转气缸,4-7-2、抓取座,4-7-3、气爪,4-7-4、Z向气缸,4-7-5、Y向电缸,4-7-6、X向电缸,4-7-4-1、Z向滑块,4-7-5-1、Y向滑块,4-7-6-1、X向滑块;
5-1、车身组装底座,5-2、车身组装本体,5-3、车身组装头,5-4、车身组装转动轴;
6-1、立柱,6-2、横杆,6-3、底脚,6-4、上层皮带输送线,6-5、下层皮带输送线,6-6、止动气缸,6-7、移载立柱,6-8、移载台面,6-9、移载物架调节气缸,6-10、上托板,6-11、下托板,6-12、固定板,6-13、直线轴承,6-14、导向轴;
7-1、成品移载机架,7-2、电机座,7-3、成品移载伺服电机,7-4、丝杠基座,7-5、成品移载滚珠丝杠,7-6、成品移载工作台,7-7、成品移载皮带输送线,7-8、成品库框架,7-9、库存区,7-10、流利条;
9-1、控制柜,9-2、控制柜门,9-3、控制柜指示灯,9-4、扬声器;
11-1、服务器,11-2、键盘。
具体实施方式
参照附图1,本发明智能制造技术应用实训平台包括立体仓库1、码垛机2、AGV小车机器人3、轮毂轮胎及车轮组装系统4、车身组装器5、车体输送线6、成品移载输送机构7、磁导轨8和控制中心9;立体仓库1和码垛机2相邻设置,码垛机2和轮毂轮胎及车轮组装系统4之间设有第一输送线,轮毂轮胎及车轮组装系统4和成品移载输送机构7之间设有第二输送线,车身组装器5固定在车身组装台上后放置于第二输送线旁,在与车身组装器5旁边的平行位置还设有车体输送线6;
在地面上设有磁导轨8,磁导轨8为三组相交的磁导轨,磁导轨8的端部分别与码垛机2、轮毂轮胎及车轮组装系统4以及车体输送线6相邻设置;AGV小车机器人3初始位置设置在三组磁导轨的交点处;
立体仓库1用于存放待装配零部件;
码垛机2用于从立体仓库1获取带托盘的零部件;
AGV小车机器人3接收控制中心9发出的信号后,通过其底部的传感器检测所述磁导轨8,并产生电磁感应信号沿所述磁导轨8行走移动,与码垛机2对接,将码垛机2上的轮毂轮胎托盘送到轮毂轮胎及车轮组装系统4;AGV小车机器人3沿着磁导轨8行走将码垛机2上的车身托盘传送到车体输送线6;
轮毂轮胎及车轮组装系统4用于将轮毂轮胎组装成车轮,并将车轮组装在底盘上;
车体输送线6用于将车身托盘输送到车身组装器5,并将托盘进行回收;
车身组装器5用于将车身安装在底盘上;
成品移载输送机构7用于将装配好的汽车模型输送到成品库区;
控制中心9用于向平台的各个组成部分,即立体仓库1、码垛机2、AGV小车机器人3、轮毂轮胎及车轮组装系统4、车身组装器5、车体输送线6、成品移载输送机构7发送控制指令,控制中心9的显示器显示各个组成部分的运行情况。
在轮毂轮胎及车轮组装系统4还设有汽车底盘扫码器,汽车底盘扫码器将汽车底盘型号传送到控制中心9,由控制中心9发指令给轮毂轮胎及车轮组装系统4,选择对应型号的轮毂轮胎。
在第二输送线上还设有车轮检测设备,用于检测车轮安装是否合格,如果合格则继续进行车身安装,如果不合格,则将不合格车轮车底送入第二输送线的废件分支输送线进行回收。
在车身组装器5之前还设有汽车底盘扫码器,汽车底盘扫码器将汽车底盘型号传送到控制中心9,由控制中心9发指令给车身组装器5,抓取对应型号的车身进行压装。
参照附图2,本发明智能制造技术应用实训平台的实训方法,包括如下步骤:
1)码垛机2从立体仓库1取得轮毂轮胎托盘,AGV小车机器人3将轮毂轮胎托盘运送到轮毂轮胎及车轮组装系统4;码垛机2从立体仓库1取得车底托盘,通过第一输送线将车底托盘传送到轮毂轮胎及车轮组装系统4;码垛机2从立体仓库1取得车身托盘后,AGV小车机器人3将车身托盘运送到车体输送线6,车体输送线6将车身托盘上的车身输送到第二输送线上;
2)轮毂轮胎及车轮组装系统4中的利用取得的轮毂轮胎进行组装,组装成车轮后再将车轮安装到车底的车轴上;
3)车身组装器5将车身压装在经过步骤2)得到的车底上,通过第二输送线送至成品移载输送机构7;
4)成品移送机构将成品输送到成品库区后,完成一轮循环。
在步骤1)中,在轮胎轮毂组装机设有的汽车底盘扫码器在汽车底盘输送过来时,扫码并将汽车底盘型号传送到控制中心9,由控制中心9发指令给轮胎轮毂组装机,选择对应型号的轮毂轮胎。
在步骤3)中,在车身组装器5组装前,通过第二输送线上设有的车轮检测设备,检测上一步车轮安装是否合格,如果合格则继续进行车身安装,如果不合格,则将不合格车轮车底送入第二输送线的废件分支输送线进行回收。
在步骤3)中,在车身组装器5前设有的汽车底盘扫码器,将即将进行车身安装的汽车底盘型号传送到控制中心,由控制中心9发指令给车身组装器5,抓取对应型号的车身进行压装。
参照附图3~4,所述立体仓库包括库位和仓库架,库位均匀地设置在仓库架内,库位底部均设有托板,用于放置物件;在仓库架上还设有电子看板,所述电子看板与控制中心通过以太网相联,在电子看板上显示各个库位的库存信息。
码垛机包括码垛机基座、X轴导轨2-4、Z轴基座、Z轴导轨、载货台2-7和Y轴导轨;
码垛机基座由若干根纵向支撑杆2-1和一根横向托杆2-3组成,在纵向支撑杆2-1下端部设有撑脚2-2,横向托杆2-3固定安装在纵向支撑杆2-1上;在横向托杆2-3上设有平行于横向托杆2-3的X轴导轨2-4,X 轴导轨2-4上设置用于驱动的X 轴导轨齿条和X 轴导轨滑块2-5;在X轴导轨滑块2-5上设有Z轴基座,在Z轴基座下部装有X轴伺服电机,X轴伺服电机的输出轴与齿轮轴心相连,齿轮与X 轴导轨齿条啮合;X轴伺服电机带动齿轮旋转,通过齿轮传动齿条,带动码垛机做水平移动,码垛机在直线导轨上运动。
在Z轴基座上与Z轴基座垂直的方向设有Z轴导轨槽2-6,在Z轴导轨槽2-6两边设有Z轴直线导轨,在Z轴导轨槽2-6下部装有Z轴电机,Z轴电机与滚珠丝杠通过联轴器连接,滚珠丝杠的顶部安装在Z轴导轨槽2-6端部;
在Z轴导轨中部设有载货台2-7,在载货台2-7上固定安装有货叉2-8,载货台2-7底部设有货叉电机,货叉电机的输出轴上套有货叉齿轮,货叉齿轮与货叉齿条相啮合,货叉齿轮与货叉链条相啮合,从而带动货叉2-8做伸缩运动;
Z轴电机带动滚珠丝杠的丝杆旋转,滚珠丝杠的螺母将丝杠的旋转运动转换为直线移动,螺母带动货叉在Z轴导轨上作上下移动。
所述货叉2-8采用三级直线差动式伸缩货叉,包括上叉、中叉和下叉,货叉齿轮与固定在货叉中叉的货叉齿条相啮合;货叉链条一端固定在上叉上,另一端固定在载货台上,通过齿轮、齿条和链条相互配合实现货叉的伸缩运动。
货叉2-8的宽度与立体库内待装配物件托盘宽度一致,货叉2-8上设有的凸条与物件托盘底部的凹槽相匹配,使物件托盘能卡嵌在轨道凸起上;
在载货台2-7边上设有接近开关,用以启动货叉电机工作。
X轴导轨2-4的长度与横向托杆2-3长度相同。
所述纵向支撑杆2-1至少设有三根。
用于智能制造技术应用实训平台的码垛机使用时,根据控制中心9发出的指令使X轴导轨滑块2-5带动Z轴基座在X轴导轨2-4上移动,Z轴电机带动货叉2-8在Z轴导轨上作上下移动,将货叉2-8移动到所需码垛的物件托盘下方后调整货叉2-8与物件托盘的距离,使物件托盘卡嵌在货叉2-8的轨道凸起上,进行移动,将装有轮胎和轮毂的物件托盘以及装有车身的物件托盘放入设置在立体仓库1端部的AGV小车机器人3上部输送线,将底盘物件托盘输送到车体输送线6。
参照附图5,AGV小车机器人3采用市售的带磁导条和万向轮的AGV小车,所述AGV小车包括车体3-1、装载装置3-2、小车控制柜3-3、驱动组件3-4和至少两组万向轮3-5,所述装载装置3-2设置于所述车体3-1的上端面,所述小车控制柜3-3的底部设有滑轮,所述小车控制柜3-3通过AGV小车中设有的导轨采用抽屉形式可抽出地设置于所述AGV小车的内部,所述驱动组件3-4设置于所述车体3-1的底部,所述驱动组件3-4包括驱动电机和驱动轮,所述驱动轮连接于所述驱动电机的输出端;至少两组所述万向轮分3-5别安装于所述车体3-1的前端和后端的底部,所述AGV小车由所述万向轮3-5和所述驱动轮支撑于地面,并沿所述磁导轨限位导向移动。
所述AGV小车还包括触摸屏3-6,所述触摸屏3-6设置于所述装载装置3-2的一侧,所述触摸屏3-6连接于所述小车控制柜3-3,其界面设置有控制所述AGV小车启动、停止及运行速度的指令。
所述AGV小车还包括电源3-8,所述电源3-8内置安装于所述车体3-1内。
参照附图6~10,轮毂轮胎及车轮组装系统4包括组装架,所述组装架分为左组装架4-1、中组装架4-2和右组装架4-3三部分,在左组装架4-1和右组装架4-3中间分别设有安装台,在两安装台上对称地设有轮胎轮毂组装机,中组装架4-2中部设有输送台4-4,在输送台4-4上装有输送台皮带输送线4-5,所述输送台皮带输送线4-5贯穿整个组装架;在左组装架4-1和右组装架4-3的顶部设有吊杆,在吊杆中部装有车轮装配机,车轮装配机位于轮胎轮毂组装机的后部。
轮胎轮毂组装机包括基座4-6-1、串杆上料机构和轮毂轮胎压装机构;
串杆上料机构包括轮胎轮毂串架台4-6-2、定位台4-6-3、定位推动气缸4-6-4和选择推动气缸4-6-5,轮胎轮毂串架台4-6-2设置在基座4-6-1上,在轮胎轮毂串架台4-6-2一侧设有选择推动气缸4-6-5,选择推动气缸4-6-5推动轮胎轮毂串架台4-6-2在基座4-6-1上沿轮胎轮毂串架台4-6-2同轴方向做直线往复运动;
定位台4-6-3设置在轮胎轮毂串架台4-6-2下方的空槽内,在定位台4-6-3的一侧设有定位推动气缸4-6-4,定位推动气缸4-6-4推动定位台4-6-3沿着与轮胎轮毂串架台4-6-2轴线的垂直方向作直线往复运动;所述定位台4-6-3的外侧设有第一双V型定位块,在基座4-6-1上固定有与定位台4-6-3上的第一双V型定位块相对应的双V型定位块4-6-6,两者位置相对,构成轮毂夹口4-6-7和轮胎夹口4-6-8;
在基座4-6-1上与轮胎轮毂串架台4-6-2相平行的位置设有轮毂轮胎压装机构,轮毂轮胎压装机构包括安装底座4-6-9和拾取/压装臂,在安装底座4-6-9上设有电动滑台4-6-10,在电动滑台4-6-10上装有压装气缸4-6-11;
所述拾取/压装臂包括L形安装座4-6-12和真空吸盘4-6-13,压装气缸4-6-11的推杆与L形安装座4-6-12相连,真空吸盘4-6-13通过吸盘安装座安装在L形安装座4-6-12下侧部,真空吸盘4-6-13与基座4-6-1相垂直;
轮胎轮毂串架台4-6-2包括串架台基座4-6-14、串架台外框4-6-15、轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17,所述串架台基座4-6-14设置在基座4-6-1上,串架台基座4-6-14一端与选择推动气缸4-6-5的推动杆相连,串架台外框4-6-15通过分布在其下部的固定块与串架台基座4-6-14相对固定;轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17相邻设置,轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17的上端卡装在串架台外框4-6-15上部开有的串柱孔内;轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17的下端与串架台基座4-6-14上部相平齐;在串架台基座46-14上轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17的下端相对部分开有轮毂储存孔和轮胎储存孔。
所述轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17均设有两对,分别放置不同类型的轮毂与轮胎,使用时通过选择推动气缸4-6-5实现类型选择。
车轮装配机包括抓取装置、旋转装置和移动装置,旋转装置与抓取装置相连;所述旋转装置采用旋转气缸4-7-1;
所述抓取装置包括抓取座4-7-2和气爪4-7-3,抓取座4-7-2为L形;抓取座4-7-2安装在旋转气缸4-7-1的转台上,气爪4-7-3安装在抓取座4-7-2远离转台的一边端部,用于抓取与安装车轮;
所述移动装置包括Z向气缸4-7-4、Y向电缸4-7-5和X向电缸4-7-6,Z向气缸4-7-4与Z向导轨相连,在Z向导轨上设有Z向滑块4-7-4-1,Z向气缸4-7-4的推动杆与Z向滑块4-7-4-1相抵,推动Z向滑块4-7-4-1做上下往复移动;所述旋转气缸4-7-1安装在Z向滑块4-7-4-1上;
Y向电缸4-7-5的Y向滑轨上设有Y向滑块4-7-5-1,Y向滑块4-7-5-1沿Y向滑轨做直线往复移动,所述Z向气缸4-7-4安装在Y向滑块4-7-5-1上;
X向电缸4-7-6的X向滑轨上设有X向滑块4-7-6-1,X向滑块4-7-6-1沿X向滑轨做直线往复移动;在Y向滑轨4-7-5-1的一侧安装有X向滑块安装座,X向滑块4-7-6-1安装在X向滑块安装座上。
轮毂轮胎及车轮组装系统4的工作方法,包括如下步骤:
1)AGV小车机器人3将待安装车轮的车身及托盘送到输送台皮带输送线4-5上;
2)轮毂轮胎组装机开始工作,进行第一对轮毂轮胎的组装;
3)第一对轮毂轮胎的组装完成后,车身及托盘被输送台皮带输送线传输4-5到安装车轮的位置,车轮装配机进行第一对车轮的装配,将第一对车轮装配在车身上;
4)在步骤3)进行的同时,轮毂轮胎组装机继续进行第二对轮毂轮胎的组装;
5)第一对车轮装配完成后,车身及托盘被输送台皮带输送线4-5传输到安装第二对车轮的位置,车轮装配机进行第二对车轮的装配,将第二对车轮装配在车身上;
6)AGV小车机器人3将待安装车轮的车身及托盘送到输送台皮带输送线4-5上后,轮毂轮胎及车轮组装系统4进入下一次组装循环。
所述轮毂轮胎组装机的组装方法,包括如下步骤:
2-1)定位推动气缸4-6-4带动定位台向串架台基座4-6-14方向运动到轮毂串柱4-6-16和轮胎串柱4-6-17下方时,停止移动;
2-2)轮毂和轮胎向取件台上轮毂储存孔和轮胎储存孔掉落,定位推动气缸4-6-4推动定位台4-6-3向双V型定位块4-6-6方向移动;
2-3)定位台4-6-3与双V型定位块4-6-6将轮毂和轮胎并夹紧后,通过电动滑台4-6-10移动轮毂轮胎压装机构;当拾取/压装臂移动到轮毂上方后,压装气缸4-6-11带动真空吸盘4-6-13向下运动,吸住轮毂;压装气缸4-6-11回退,电动滑台4-6-10带着轮毂轮胎压装机构向轮胎方向移动,到达压装位置后,压装气缸4-6-11向下运动,使真空吸盘4-6-13上的轮毂压装在轮胎中部,压装完成后,进入下一次取件压装。
所述车轮装配机的装配方法,包括如下步骤:
1)调整气爪位置正对压装好的轮毂轮胎;
具体的是X向电缸4-7-6推动X向滑块4-7-6-1沿X向导轨做直线往复移动,从而带动Y向导轨做直线往复移动,实现气爪位置的在X方向(前后)的调节;Y向电缸4-7-5推动Y向滑块4-7-5-1沿Y向导轨做直线往复移动,从而带动旋转气缸4-7-1在Y方向做直线往复移动,实现气爪位置的Y方向(左右)的调节;Z向气缸4-7-4推动Z向滑块4-7-4-1做上下往复移动,从而带动旋转气缸4-7-1做直线往复移动,实现气爪位置的上下调节;旋转气缸4-7-1旋转带动抓取装置旋转,实现车轮的抓取;
2)气爪4-7-3正确抓取到一对压装好的轮毂轮胎后,通过步骤1)中的方法对气爪位置进行改变,使气爪4-7-3正对需要安装轮胎的轮轴,进行安装;
3)安装完以后,气爪4-7-3松开,输送台皮带输送线4-5将车身及托盘向后移动,进行下一轮安装。
参照附图12~13,车体输送线6包括输送装置和移载装置;输送装置与移载装置相邻设置;
所述输送装置包括输送架和输送台,输送架由立柱6-1、横杆6-2和底脚6-3组成,立柱6-1底部与底脚6-3相连,相邻立柱6-1通过下部的横杆6-2相连接;输送台安装在输送架上;在输送台上装有两层皮带输送线,分别为上层皮带输送线6-4和下层皮带输送线6-5,在靠近上层皮带输送线6-4的尾端处设有止动气缸6-6,止动气缸6-6的活塞杆与上层皮带输送线6-4相连;上层皮带输送线6-4用来输送车体,下层皮带输送线6-5用来输送空托盘;
移载装置包括移载立柱6-7、移载台面6-8和移载物架,移载台面6-8安装在移载立柱6-7上,在移载台面6-8中部设有移载物架调节气缸6-9;
所述移载物架具有两层托板,分别为上托板6-10和下托板6-11,上托板6-10和下托板6-11之间通过固定板6-12相连接;上托板6-10上设有滑轨,在滑轨中间装有传送带;滑轨通过安装在上托板6-10侧边的电机驱动;滑轨两侧设有挡板,以防物件偏移;
移载物架调节气缸6-9的推杆与移载物架底板相对应,推杆旁的台面上还设有两个导向支撑装置,所述导向支撑装置包括两个直线轴承6-13和导向轴6-14,两个直线轴承6-13对称固定在移载台面6-8上以及下托板6-11底部,导向轴6-14两端分别套入直线轴承6-13内;
所述移载物架调节气缸6-9采用带导杆气缸。
下层皮带输送线6-5端部设有传感器,当下层皮带输送线6-5上的托盘数量达到4个时,将信号发送到控制中心9,发出声音或灯光提示把托盘搬走。
车体输送线6工作时,装有车体的托盘输送到上层皮带输送线6-4后,通过上层皮带输送线6-4向移载装置方向输送;当到达上层皮带输送线6-4上的止动气缸6-6位置时,由机器人将车体搬走;止动气缸6-6停止止动,空托盘继续向移载装置方向输送;当空托盘到达移载装置并传送到上托板6-10后,移载物架调节气缸6-9带动上托板6-10向下运动,直到上托板6-10与下层皮带输送线6-5相水平,此时空托盘被转移到下层皮带输送线6-5上;由下层皮带输送线6-5将空托盘向远离移载装置方向输送至回收台。如此往复运行,实现车体的输送。
参照附图14~15,成品移载输送机构7包括成品库存架和成品移载输送机;
成品移载输送机具有成品移载机架7-1,在成品移载机架7-1一端通过电机座7-2安装有成品移载伺服电机7-3,在成品移载机架7-1上设有丝杠基座7-4,成品移载滚珠丝杠7-5安装在丝杠基座7-4内,在成品移载滚珠丝杠7-5的螺母支座上固定安装有成品移载工作台7-6;在成品移载工作台7-6上安装有成品移载皮带输送线7-7;
成品库存架包括成品库框架7-8和库存区7-9,库存区7-9设置在成品库框架7-8上部,所述库存区7-9至少设有4个储存槽,所述储存槽内装有流利条7-10,使得托盘进入时依靠惯性往内部滑,以便成品车辆码放合理到位,不会因为外界力而摇晃移动。
成品输送装置工作时,通过第二输送线从上一个工位传来的汽车模型成品连同托盘被输送到成品移载输送机的成品移载皮带输送线7-7上;通过成品移载伺服电机7-3带动成品移载滚珠丝杠7-5动作,从而带动成品移载皮带输送线7-7变换所需要输送汽车模型成品的位置;到达要输送的位置后,由成品移载皮带输送线7-7将汽车模型成品及其托盘输送到成品库存架的库存区7-9中。
第一输送线和第二输送线均采用皮带输送线。
参照附图11,车身组装器5包括车身组装底座5-1、车身组装头5-3、车身组装转动轴5-4和车身组装本体5-2,所述车身组装本体5-2安装在车身组装底座5-1上,在车身组装本体5-2端部通过车身组装转动轴5-4连接有车身组装头5-3,所述车身组装头5-3采用真空吸盘;通过真空吸盘获取和压装车身。
参照附图4和图14,在轮毂轮胎及车轮组装系统4以及成品移载输送机构7分别设有信息看板,能实时查看装配信息,并显示从控制中心接收到的指令信息。
在平台上还设有实时监视看板10,能显示平台各个组件的工作运行情况。
在平台上还设有虚拟加工/编程区11,能根据平台运行情况,实时变更加工、运行过程,并将变更指令传送到控制中心9,由控制中心9发出指令到各个组件。
本发明可供汽车模型生产、实训或竞赛使用。在进行实训和竞赛时,通过虚拟加工、机械拆装、各机器人与输送装配线的现场编程、调试,制造过程调度与执行系统(MPS)集成,协同完成实训或比赛任务,使学生增加感性认识,并提高动手能力。
还可灵活地选择所需工位,例如:从立体仓库中取出的汽车零部件,轮胎与轮毂通过AGV小车机器人配送到车轮组装专机设备进行车轮全自动组装;汽车车身也是通过AGV小车机器人配送到车身装配工位;汽车底盘由输送线输送到各个工位进行汽车车轮与车身组装;汽车底盘到达模拟数控加工中心工位时,通过安装在产线上条码扫描系统对汽车底盘进行识别,根据汽车底盘型号虚拟数控加工中心调研对应的加工程序进行轮毂加工;轮毂加工完成后汽车底盘由输送线自动输送到车轮检查工位进行四轮定位检测,本着不制造、不传递、不接受错误的原则,当检查结果为不合格,则该底盘将直接下线,而不进行下道工序安装;汽车四轮检测合格后,由输送线将汽车底盘输送到车身安装工位,由关节机器人抓紧车身并自动组装到对应底盘上,实现汽车的组装;装配好的成品汽车经过移行机按照一定规则输送到对应汽车存储区。