CN106708000B - 柔性制造系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种柔性制造系统，包括承载单元以及能够被传送至或传送出所述承载单元的托盘单元；所述承载单元具有并列地设置于承载台上的第一油缸和第二油缸，第一油缸和所述第二油缸的活塞杆上分别设置有第一卡合母元件和第二卡合母元件；托盘单元具有设置于托盘本体上的第一卡合子元件和第二卡合子元件；第一油缸能够拉动或推动托盘单元移动全程距离的一部分，第二油缸能够拉动或推动托盘单元移动全程距离的另一部分。本申请提供的柔性制造系统利用双液压油缸，拖动或推动托盘单元移动全程距离的一部分，克服了活塞杆伸出距离较大导致端部下垂严重的缺陷，使得卡合元件之间能够精确对接，明显缩短托盘单元的交换用时，提高了物流效率。
Description
技术领域
本发明涉及柔性制造系统，特别涉及一种具有多重定位机构的柔性制造系统。
背景技术
柔性制造系统(FMS)是复杂的机械设计、精密制造、自动化、计算机控制、光电传感、信息网络、刀具和工件在线监测等技术的集成系统。目前，国内开发的产品和国外的同类产品比较，在柔性、可靠性、安全性以及交换精度方面存在较大差距。
具体而言，柔性制造系统包括机床床身、能够沿机床床身运动的输送单元、托盘单元以及位于机床床身两侧的承载单元(用于托盘单元的临时存放)。但是，由于托盘单元、承载单元和输送单元之间缺少可靠的定位、交换机构，导致托盘单元移动至或移动出承载单元或输送单元时，位置经常出现偏差，甚至出现倾覆，进而影响了柔性系统的下一步工作。
因此，进一步地提高柔性制造系统中各单元之间的定位、交换精度成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种柔性制造系统，包括：
承载单元以及能够被传送至或传送出所述承载单元的托盘单元；
所述承载单元包括：
承载台；
并列地设置于所述承载台上的第一油缸和第二油缸，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞杆能够沿所述承载台X方向伸出，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞杆上分别设置有第一卡合母元件和第二卡合母元件；
设置于所述承载台上的用于驱动所述第一油缸和第二油缸沿所述承载台Y方向运动的驱动元件；
所述托盘单元包括：
托盘本体；
设置于所述托盘本体上的第一卡合子元件和第二卡合子元件；
当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时，所述第一油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的一部分，所述第二油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的另一部分。
若采用单个液压油缸完成托盘单元的拖动或推动，则存在活塞杆伸出距离较大、伸缩用时过长、活塞杆端部悬垂难以控制、油缸整体安装长度较大等缺陷。为此，将两个液压油缸并排布置，每一个油缸拖动或推动托盘单元移动全程距离的一部分，能够缩短油缸结构长度、减小油缸布置尺寸、结构紧凑。除此之外，活塞杆完全伸出到卡合位置时，端部悬垂减小，最大端头垂距仅为0.2mm，可以保证活塞杆端头的变径结构(第一卡合母元件和第二卡合母元件)准确落入托盘单元的U形挂钩(第一卡合子元件和第二卡合子元件)中，实现承载单元与托盘单元的可靠对接。并且，双液压油缸拖动方案相对于单液压油缸拖动方案可明显缩短托盘单元的交换用时，提高了物流效率。
在本发明的一些实施方式中，当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时：所述第一油缸和第二油缸位于所述第一卡合子元件和第二卡合子元件之间；所述第一卡合子元件设置于所述托盘本体上且位于靠近所述承载台的一侧；所述第二卡合子元件设置于所述托盘本体上且位于远离所述承载台的一侧。
在本发明的一些实施方式中，所述第一卡合母元件和第二卡合母元件分别为设置于所述第一油缸和第二油缸活塞杆端部的环形凸起；所述第一卡合子元件和第二卡合子元件为设置于所述承载台底面上的“U”形扣。
在本发明的一些实施方式中，当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时，所述第一油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的一半，所述第二油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的另一半。
第一油缸和第二油缸的结构可以完全一致，活塞杆伸出的长度相同，因此每个油缸可以拖动托盘单元移动全程距离的一半，这样能够进一步防止活塞杆端部下垂，提高卡合元件的准确性。
在本发明的一些实施方式中，所述承载单元包括设置于所述承载台台面上的第一导轨元件；所述托盘单元包括设置于所述托盘本体底面上的和所述第一导轨元件匹配的导向元件。
在本发明的一些实施方式中，所述承载单元包括设置于所述承载台台面上的能够升降的第一定位销；所述托盘单元包括设置于所述托盘本体底面上的和所述第一定位销匹配的定位套。
在本发明的一些实施方式中，所述承载单元包括设置于所述承载台台面上远离所述托盘单元一侧的能够升降的限位销；当所述托盘单元移动向所述承载单元时，所述第一定位销降下，所述限位销升起；当所述托盘单元移动至所述承载单元时，所述第一定位销升起，所述限位销降下。
在本发明的一些实施方式中，为了进一步提高定位精度，防止托盘单元在移动过程中发生倾覆，还设置了彼此能够相互配合的限位销和第一定位销。利用限位销和第一定位销的升降配合，更为简单的实现精准定位。
在本发明的一些实施方式中，所述的柔性制造系统还包括输送单元；
所述输送单元包括：
输送台；
设置于所述输送台台面上的和所述导向元件匹配的第二导轨元件，所述第二导轨元件能够升降；
设置于所述输送台台面上的和所述定位套匹配的第二定位销，所述第二定位销能够升降；
当所述托盘单元移动向所述输送单元时，所述第二定位销降下，所述第二导轨元件升起；
当所述托盘单元移动至所述输送单元时，所述第二定位销升起，所述第二导轨元件降下。
在本发明的一些实施方式中，所述第二导轨元件呈“T”形，所述第二导轨元件的上表面竖直地设置有正向支撑轮，所述第二导轨元件的至少一个侧面水平地设置有侧向导向轮。
在本发明的一些实施方式中，所述输送单元包括设置于所述输送台台面上的沿所述第二导轨元件长度方向间隔分布的多个定位块；所述托盘单元包括设置于所述托盘本体底面上的和所述定位块匹配的定位凹陷；当所述托盘单元移动至所述输送单元时，所述第二定位销升起，所述第二导轨元件降下，所述定位块位于所述定位凹陷内。
本发明托盘单元和输送单元采用“一面两销”定位原理实现可靠承载及精确定位。该定位方式具有支承面大，支承刚度好，结构简单、可靠，装卸方便等优点。
附图说明
图1为本发明一实施方式承载单元的结构示意图；
图2为本发明一实施方式承载单元的第一油缸和第二油缸的结构示意图；
图3为本发明一实施方式托盘单元底面的结构示意图；
图4为本发明一实施方式卡合母元件和卡合子元件的配合示意图；
图5为本发明一实施方式输送单元的结构示意图；
图6为本发明一实施方式输送单元和托盘单元配合的结构示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明作进一步详细的说明。虽然附图中显示了本公开示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1显示了发明一实施方式提供的柔性制造系统中的承载单元1的结构，该承载单元1包括承载台11、并列地设置于承载台11上的第一油缸12和第二油缸13、设置于承载台11上的用于驱动第一油缸12和第二油缸13沿承载台11的Y方向运动的驱动元件14。
结合图2，第一油缸12和第二油缸13的活塞杆能够沿承载台11的X方向伸出，第一油缸12和第二油缸13的活塞杆上分别设置有第一卡合母元件15和第二卡合母元件16。
参照图3所示，发明一实施方式提供的柔性制造系统中的托盘单元2包括托盘本体21、设置于所述托盘本体21底面的第一卡合子元件22和第二卡合子元件23。
当托盘单元2移动向或移动出承载单元1时，第一油缸12能够拉动或推动托盘单元2移动全程距离的一部分，第二油缸13能够拉动或推动托盘单元2移动全程距离的另一部分。
在本发明的一些实施方式中，第一卡合母元件15和第二卡合母元件16分别为设置于第一油缸12和第二油缸13活塞杆端部的环形凸起。第一卡合子元件22和第二卡合子元件23为设置于承载台11底面上的“U”形扣。第一卡合子元件22设置于托盘本体21上且位于靠近承载台11的一侧，第二卡合子元件23设置于托盘本体21上且位于远离承载台11的一侧。
参照图4，工作时，托盘单元2需要移动向承载单元1，驱动元件14驱动第一油缸和第二油缸沿承载台11的Y方向运动至第一卡合子元件22和第二卡合子元件23之间。第一油缸12和第二油缸13的活塞杆沿承载台11的X方向伸出。先使第一卡合母元件15和第一卡合子元件22卡合，然后第一油缸12的活塞杆收回，,随后驱动元件14驱动第一油缸和第二油缸沿承载台11的Y方向运动以使得第二卡合母元件16和第二卡合子元件23卡合，最后第二油缸13的活塞杆收回。
通过上述步骤，第一油缸12能够拉动托盘单元2移动全程距离的一部分，第二油缸12能够拉动托盘单元2移动全程距离的另一部分，最终使得托盘单元2位于承载单元1上。本领域技术人员应当能够理解，当托盘单元2需要移动出承载单元1时，其所经历的步骤和上述步骤完全相反，即第二油缸13推动托盘单元2移动全程距离的一部分，第一油缸12推动托盘单元2移动全程距离的另一部分。
在本发明的一些实施方式中，第一油缸12和第二油缸13的活塞杆沿承载台11的X方向伸出的距离是相同的，并且第一油缸12能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的一半，所述第二油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的另一半。
在本发明的一些实施方式中，驱动元件14可以采用导轨、伺服电机和滚珠丝杠，伺服电机带动滚珠丝杠旋转，进而推动并排布置的第一油缸12和第二油缸13沿导轨运动，即第一油缸12和第二油缸13沿承载台11的Y方向运动。
若采用单个液压油缸完成托盘单元2的拖动或推动，则存在活塞杆伸出距离较大、伸缩用时过长、活塞杆端部悬垂难以控制、油缸整体安装长度较大等缺陷。为此，将两个液压油缸并排布置，每一个油缸拖动或推动托盘单元2移动全程距离的一部分，能够缩短油缸结构长度、减小油缸布置尺寸、结构紧凑。除此之外，活塞杆完全伸出到卡合位置时，端部悬垂减小，最大端头垂距仅为0.2mm，可以保证活塞杆端头的变径结构(第一卡合母元件15和第二卡合母元件16)准确落入托盘单元的U形挂钩(第一卡合子元件22和第二卡合子元件23)中，实现承载单元1与托盘单元2的可靠对接。并且，双液压油缸拖动方案相对于单液压油缸拖动方案可明显缩短托盘单元2的交换用时，提高了物流效率。
再次参照图1和图3，承载单元1的承载台11上还设置有第一导轨元件17，托盘单元2的托盘本体21底面上还设置了与第一导轨元件17匹配的导向元件24。当托盘单元2移动向或移动出承载单元1时，第一导轨元件17和导向元件24为二者进行定位。
在本发明的一些实施方式中，承载单元1还包括设置于承载台11台面上的能够升降的第一定位销18。托盘单元2还包括设置于托盘本体21底面上的和第一定位销18匹配的定位套25。
在本发明的一些实施方式中，承载单元1还包括设置于承载台11台面上远离托盘单元1一侧的能够升降的限位销19。
在本发明的一些实施方式中，第一油缸12和第二油缸13内安装有磁致伸缩位移传感器，其可精确检测活塞杆的位置，保证活塞杆能够多次重复伸出与缩回到准确位置。
本发明提供的柔性制造系统的工作步骤如下：
①位于承载台11台面上远离托盘单元2一侧的限位销19升起，承载台11台面上的第一定位销18降下；
②驱动单元驱动第一油缸12和第二油缸13移动，使其在Y方向上的位于托盘本体21底面的第一卡合子元件22和第二卡合子元件23之间，完成交换准备动作；
③第一油缸12和第二油缸13的活塞杆同时伸出，伸出距离为托盘单元2交换的半程距离；
④第一油缸12的第一卡合母元件15和第一卡合子元件22卡合，第一油缸12的活塞杆收回，将托盘单元2拖动半程距离；
⑤驱动单元14驱动第一油缸12和第二油缸13移动，第一卡合母元件15和第一卡合子元件22分离，第二卡合母元件16和第二卡合子元件23卡合，第二油缸13的活塞杆收回，将托盘单元2拖动半程距离，使托盘单元2完全位于承载单元1上，限位销19抵触在托盘本体21的边缘，以防止其超程；
⑥位于承载台11台面上远离托盘单元2一侧的限位销19下降，承载台11台面上的第一定位销18升起，使其进入到托盘本体21底面的定位套25中。
至此，通过油缸对托盘单元2的两次拖拽动作完成对将其移动至承载单元1上。当托盘单元反向交换时，即托盘单元2由承载单元移动出时，其推动流程是拖拽过程的逆过程。
如图5和6所示，本发明一实施方式的柔性系统还具有输送单元3，所述输送单元3包括输送台31、设置于输送台31台面上的和上述导向元件24匹配的第二导轨元件32，设置于输送台31台面上的和定位套25匹配的第二定位销33。第二导轨元件32和第二定位销33均能够升降。
第二导轨元件32呈“T”形，第二导轨元件32的上表面竖直地设置有正向支撑轮34，第二导轨元件32的至少一个侧面水平地设置有侧向导向轮35。
在本发明的一些实施方式中，输送单元3还包括设置于输送台31台面上的沿第二导轨元件32长度方向间隔分布的多个定位块36。所述托盘单元2还包括设置于所述托盘本体21底面上的和定位块36匹配的定位凹陷(图未示出)。
当托盘单元2开始向输送单元3移动时，第二定位销33降下，第二导轨元件32升起。当托盘单元2移动至输送单元3时，即托盘单元2完全位于输送单元3上，第二定位销33升起，第二导轨元件32降下，所述定位块36位于所述定位凹陷内。
在本发明的一些实施方式中，定位块36的表面上设置有吹气孔，以利用气体吹走附着在输送单元3上的灰尘和金属残屑。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性的。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.柔性制造系统，其特征在于，包括：
承载单元以及能够被传送至或传送出所述承载单元的托盘单元；
所述承载单元包括：
承载台；
并列地设置于所述承载台上的第一油缸和第二油缸，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞杆能够沿所述承载台X方向伸出，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞杆上分别设置有第一卡合母元件和第二卡合母元件；
设置于所述承载台上的用于驱动所述第一油缸和第二油缸沿所述承载台Y方向运动的驱动元件；
所述托盘单元包括：
托盘本体；
设置于所述托盘本体上的第一卡合子元件和第二卡合子元件；
当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时，所述第一油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的一部分，所述第二油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的另一部分。
2.根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：
当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时：
所述第一油缸和第二油缸位于所述第一卡合子元件和第二卡合子元件之间；
所述第一卡合子元件设置于所述托盘本体上且位于靠近所述承载台的一侧；
所述第二卡合子元件设置于所述托盘本体上且位于远离所述承载台的一侧。
3.根据权利要求2所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述第一卡合母元件和第二卡合母元件分别为设置于所述第一油缸和第二油缸活塞杆端部的环形凸起；
所述第一卡合子元件和第二卡合子元件为设置于所述承载台底面上的“U”形扣。
4.根据权利要求2所述的柔性制造系统，其特征在于：
当所述托盘单元移动向或移动出所述承载单元时，所述第一油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的一半，所述第二油缸能够拉动或推动所述托盘单元移动全程距离的另一半。
5.根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述承载单元包括：
设置于所述承载台台面上的第一导轨元件；
所述托盘单元包括：
设置于所述托盘本体底面上的和所述第一导轨元件匹配的导向元件。
6.根据权利要求5所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述承载单元包括：
设置于所述承载台台面上的能够升降的第一定位销；
所述托盘单元包括：
设置于所述托盘本体底面上的和所述第一定位销匹配的定位套。
7.根据权利要求6所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述承载单元包括：
设置于所述承载台台面上远离所述托盘单元一侧的能够升降的限位销；
当所述托盘单元移动向所述承载单元时，所述第一定位销降下，所述限位销升起；
当所述托盘单元移动至所述承载单元时，所述第一定位销升起，所述限位销降下。
8.根据权利要求7所述的柔性制造系统，其特征在于，还包括：输送单元；
所述输送单元包括：
输送台；
设置于所述输送台台面上的和所述导向元件匹配的第二导轨元件，所述第二导轨元件能够升降；
设置于所述输送台台面上的和所述定位套匹配的第二定位销，所述第二定位销能够升降；
当所述托盘单元移动向所述输送单元时，所述第二定位销降下，所述第二导轨元件升起；
当所述托盘单元移动至所述输送单元时，所述第二定位销升起，所述第二导轨元件降下。
9.根据权利要求8所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述第二导轨元件呈“T”形，所述第二导轨元件的上表面竖直地设置有正向支撑轮，所述第二导轨元件的至少一个侧面水平地设置有侧向导向轮。
10.根据权利要求9所述的柔性制造系统，其特征在于：
所述输送单元包括：
设置于所述输送台台面上的沿所述第二导轨元件长度方向间隔分布的多个定位块；
所述托盘单元包括：
设置于所述托盘本体底面上的和所述定位块匹配的定位凹陷；
当所述托盘单元移动至所述输送单元时，所述第二定位销升起，所述第二导轨元件降下，所述定位块位于所述定位凹陷内。
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