CN108788724A - 料箱切换装置及料箱切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种料箱切换装置，包括：导轨、切换机构、上件区检测机构和生产区检测机构。导轨从上件区延伸到生产区。切换机构安装在导轨上并沿导轨移动，切换机构在竖直方向上能够容纳两个料箱，切换机构将空料箱举升至高位以在低位容纳满料箱。上件区检测机构检测上件区是否有装载满料箱的料车。生产区检测机构检测生产区是否有空料箱。生产区检测机构检测到生产区的空料箱，上件区检测机构检测到上件区有装载满料箱的料车，切换机构利用竖直方向上能够容纳两个料箱的空间，通过沿导轨在上件区和生产区之间的来回移动，完成将空料箱切换至料车上，将满料箱切换至生产区。本发明还揭示了一种由上述料箱切换装置执行的料箱切换方法。

Description

料箱切换装置及料箱切换方法

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车制造流水线上的零部件补充装置和补充方法。

背景技术

目前主要的汽车制造厂商均采用自动化流水线生产。在自动化流水线上，机器人被布置在不同的工位，不同工位执行不同零部件的安装。为提高工作效率，会在工位附近放置装有零部件的料箱。机器人从料箱内抓取零件完成相关工艺。在料箱内的零部件用完时，需要更换料箱。

更换料箱有两种方式：第一种方式是由人工进行更换。即将空料箱移出指定的摆放位置，然后再将满料箱推入指定的摆放位置。在更换料箱的过程中，该工位的机器人需要暂时停下，等待料箱更换完成。人工更换料箱的速度比较缓慢，所以机器人需要等待较长的时间，会降低流水线的整体工作效率。

第二种方式是在机器人周边布置多个上料口。当一个上料口的料箱中的零件用完时，机器人切换到另一个上料口继续工作。然后对空料箱进行更换。这样，机器人在不同的上料口之间改变取料的位置，可以不受某个上料口进行料箱更换的影响，能够维持连续的工作，提升工作效率。但多个上料口的设计使得机器人的结构变得非常复杂。多个上料口的布置位置需要考虑零件种类、机器人可达性以及工位空间等因素影响。在实际的应用中，受制于工位空间的影响，每个机器人布置两个上料口都非常困难，并且会极大地提升装置复杂性，降低运行的稳定性。综合考虑，实际并没有获得多少工作效率的提升，反而大幅度增加了成本。

发明内容

本发明提出一种料箱切换装置和料箱切换方法，在不增加上料口的情况下有效提升料箱切换的速度，以缩短机器人的等待时间。

根据本发明的一实施例，提出一种料箱切换装置，包括：导轨、切换机构、上件区检测机构和生产区检测机构。导轨从上件区延伸到生产区。切换机构安装在导轨上并沿导轨移动，切换机构在竖直方向上能够容纳两个料箱，切换机构能举升空料箱，切换机构将空料箱举升至高位以在低位容纳满料箱。上件区检测机构检测上件区是否有装载料箱的料车，以及该料箱是否为满料箱。生产区检测机构检测生产区是否有料箱以及该料箱是否为空料箱。其中，生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱，切换机构利用竖直方向上能够容纳两个料箱的空间，通过沿导轨在上件区和生产区之间的来回移动，完成将空料箱切换至料车上，将满料箱切换至生产区。

在一个实施例中，切换机构在生产区将空料箱举升至高位，携带空料箱移动至上件区；切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位，携带满料箱和空料箱移动至生产区；切换机构将满料箱放置在生产区，携带空料箱移动至上件区；切换机构将空料箱降下并转移至料车上。

在一个实施例中，切换机构包括：基座、升降机构、高位定位机构和行走机构。基座包括水平支架和竖直支架，竖直支架安装在水平支架上。升降机构安装在竖直支架上，升降机构能够带动料箱升降。高位定位机构安装在竖直支架的高位，高位定位机构能够将料箱支撑在高位。行走机构安装在水平支架上，切换机构依靠行走机构在导轨上移动。

在一个实施例中，升降机构包括：升降导轨、升降齿条、升降座、驱动装置和升降齿轮、升降叉齿组件。升降导轨安装在竖直支架上。升降齿条沿竖直方向并安装在竖直支架上。升降座安装在升降导轨上。驱动装置和升降齿轮安装在升降座上，驱动装置驱动升降齿轮转动，升降齿轮与升降齿条咬合。升降叉齿组件安装在升降座上，升降叉齿组件能伸出或者缩回，升降叉齿组件伸出以支撑料架，料架跟随升降座升降，升降叉齿组件缩回以与料架分离。

在一个实施例中，高位定位机构包括高位叉齿组件，高位叉齿组件安装在竖直支架的高位，高位叉齿组件能够伸出或者缩回，高位升降叉齿组件伸出以将料架支撑在高位，高位叉齿组件缩回以与料架分离。

在一个实施例中，行走机构包括：行走齿条和滚轮。行走齿条沿水平方向并安装在水平支架上。滚轮安装在水平支架的底部，滚轮放置在导轨上并沿导轨移动。

在一个实施例中，该料箱切换装置还包括水平驱动组件，水平驱动组件设置在导轨之间，水平驱动组件包括驱动装置和行走齿轮，驱动装置驱动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条咬合，行走齿轮相对于行走齿条移动，带动切换机构沿导轨移动。

在一个实施例中，上件区检测机构包括：安装支架、料箱传感器和零件传感器。料箱传感器安装在安装支架上，料箱传感器检测是否存在料箱。零件传感器安装在安装支架上，零件传感器检测是否存在零件。

在一个实施例中，生产区检测机构包括：安装支架和零件传感器阵列，零件传感器阵列安装在安装支架上，零件传感器阵列包括一组零件传感器，零件传感器阵列检测是否存在零件以及零件的位置。

根据本发明的一实施例，提出一种料箱切换方法，由上述的料箱切换装置执行，该料箱切换方法包括：

生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，并且上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱；

切换机构移动到生产区，空料箱被转移到切换机构上，切换机构将空料箱举升至高位；

切换机构携带空料箱移动至上件区；

切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位；

切换机构携带满料箱和空料箱移动至生产区；

切换机构将满料箱放置在生产区；

切换机构携带空料箱返回至上件区；

切换机构将空料箱降下并转移至料车上。

本发明的料箱切换装置和料箱切换方法，能在不增加上料口的情况下有效提升料箱切换的速度，降低人工操作的强度，以缩短机器人的等待时间，提升整体的工作效率。该料箱切换装置结构相对简单，运行可靠，制造及维护成本不高。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置的立体结构示意图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中切换机构的立体结构示意图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中导轨和水平驱动组件的立体结构示意图。

图4揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中上件区检测机构的立体结构示意图。

图5揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中生产区检测机构的立体结构示意图。

图6a～图6g揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换方法的执行过程。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置的立体结构示意图。该料箱切换装置包括：导轨101、切换机构102、上件区检测机构103和生产区检测机构104。

导轨101可以以水平方向从上件区延伸到生产区。在图1所示的实施例中，靠近远端的位置是上件区，靠近近端的位置是生产区。导轨101上件区延伸到生产区，以使得切换机构102能够在上件区和生产区之间移动。

切换机构102安装在导轨101上并沿导轨101移动。切换机构102在竖直方向上可以容纳至少两个料箱，在图1的实施例中是容纳两个料箱，切换机构能举升空料箱，切换机构将空料箱举升至高位以在低位容纳满料箱。

图2揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中切换机构的立体结构示意图。如图2所示，切换机构包括：基座、升降机构、高位定位机构和行走机构。基座包括水平支架201和竖直支架202，竖直支架202安装在水平支架201上。升降机构安装在竖直支架202上，升降机构能够带动料箱升降。在图示的实施例中，升降机构包括：升降导轨203、升降齿条204、升降座205、驱动装置206和升降齿轮207、升降叉齿组件208。升降导轨203安装在竖直支架202上，升降导轨203沿竖直方向延伸。升降齿条204沿竖直方向并安装在竖直支架202上。升降齿条204与升降导轨203是分别安装在竖直支架202上。升降齿条204和升降导轨203的作用不同，升降导轨203是作为导向件，引导升降座205进行升降。而升降齿条204是驱动件，与升降齿轮207配合驱动升降座205进行升降。升降座205安装在升降导轨203上，由升降导轨203引导进行滑动升降。驱动装置206和升降齿轮207安装在升降座205上。驱动装置206驱动升降齿轮207转动。升降齿轮207与升降齿条204啮合。在驱动装置206的驱动下，升降齿轮207转动，通过升降齿轮207与升降齿条204的啮合作用，带动升降座205沿导轨203升降。升降叉齿组件208安装在升降座205上，升降叉齿组件208可以伸出或者缩回。升降叉齿组件208伸出后会与料架接触，伸出的升降叉齿组件208支撑在料架的底部，使得料架跟随升降座205一起同步升降。升降叉齿组件208缩回后与料架分离，缩回后的升降叉齿组件208不再支撑料架。高位定位机构安装在竖直支架202的高位，高位定位机构能够将料箱支撑在高位。在图示的实施例中，高位定位机构包括高位叉齿组件209。高位叉齿组件209可以为两个，分别安装在竖直支架202的高位的两侧。高位叉齿组件209也可以伸出或者缩回。高位叉齿组件209伸出后会与料架接触，伸出的高位叉齿组件209将料架支撑在高位。高位叉齿组件209缩回后与料架分离，缩回后的高位叉齿组件209不再支撑料架。行走机构安装在水平支架201上，切换机构依靠行走机构在导轨上移动。在图示的实施例中，行走机构包括：行走齿条210和滚轮211。行走齿条210沿水平方向并安装在水平支架201上，行走齿条210与水平驱动组件配合以为切换机构提供水平移动的动力。滚轮211安装在水平支架201的底部，滚轮211放置在导轨上并可以沿导轨移动。

该料箱切换装置还包括水平驱动组件105。图3揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中导轨和水平驱动组件的立体结构示意图。参考图3并结合图2，导轨101和水平驱动组件105共同使得切换机构能够沿着导轨在水平方向移动。在图示的实施例中，水平驱动组件可以设置在两根导轨101之间，水平驱动组件包括驱动装置301和行走齿轮302。驱动装置301驱动行走齿轮302转动，行走齿轮302与行走齿条210啮合。在驱动装置301的驱动下，行走齿轮302转动，通过行走齿轮302与行走齿条210的啮合作用，使得行走齿轮302相对于行走齿条210移动。由于行走齿轮302的安装位置是固定的，因此实际上是行走齿条210在移动。如上面所描述的，行走齿条210是安装在水平支架201上，因此行走齿条210会带动水平支架201移动，从而带动切换机构沿导轨移动。

上件区检测机构103检测上件区是否有装载料箱的料车，以及该料箱是否为满料箱。图4揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中上件区检测机构的立体结构示意图。上件区检测机构103包括：安装支架131、料箱传感器132和零件传感器133。由于在上件区需要容纳料车进出，因此安装支架131可以是一个较高的龙门支架。料箱传感器132安装在安装支架131上，料箱传感器132检测是否存在料箱。当装有料箱的料车被推入上件区时，料箱传感器132能够检测到料箱的存在。零件传感器133安装在安装支架131上，零件传感器133检测是否存在零件。当料箱是满料箱时，其中堆放的零件能够被零件传感器133所检测到。在料箱传感器132和零件传感器133的共同作用下，能够检测上件区是否有装载料箱的料车，以及该料箱是否为满料箱。

生产区检测机构104检测生产区是否有料箱以及该料箱是否为空料箱。图5揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换装置中生产区检测机构的结构示意图。生产区检测机构104包括：安装支架141和零件传感器阵列142。在生产区需要考虑机器人操作空间，因此安装支架141是分体式的立柱支架，且高度较低，基本和一个料箱的高度相当。零件传感器阵列142安装在安装支架141上，零件传感器阵列142包括一组零件传感器，零件传感器阵列检测是否存在零件以及零件的位置。当生产区的料箱中的零件用完时，零件传感器阵列142能够检测到该料箱为空料箱。当新的满料箱被放入生产区时，零件传感器阵列142也能够检测到料箱已经更换。

该料箱切换装置的工作过程如下：生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱，切换机构利用竖直方向上能够容纳两个料箱的空间，通过沿导轨在上件区和生产区之间的来回移动，完成将空料箱切换至料车上，将满料箱切换至生产区。具体而言，料箱的切换是通过下述的过程进行：切换机构在生产区将空料箱举升至高位，携带空料箱移动至上件区；切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位，携带满料箱和空料箱移动至生产区；切换机构将满料箱放置在生产区，携带空料箱移动至上件区；切换机构将空料箱降下并转移至料车上。

图6a～图6g揭示了根据本发明的一实施例的料箱切换方法的执行过程。或者说是揭示了一种由上述的料箱切换装置所执行的料箱切换方法，该料箱切换方法包括：

生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，并且上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱。参考图6a所示的状态。在生产区的料箱内的零件已经用完，并且已经通过人工操作将装有满料箱的料车推入到上件区中。生产区检测机构和上件区检测机构分别检测到了在生产区有个空料箱，在上件区有一个满料箱。

切换机构移动到生产区，空料箱被转移到切换机构上，切换机构将空料箱举升至高位。参考图6b所示的状态。

切换机构携带空料箱移动至上件区，并且切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位。参考图6c所示的状态。此时在切换机构上同时容纳了两个料箱。两个料箱竖直方向排列，上方的是空料箱，下方是满料箱。

切换机构携带满料箱和空料箱移动至生产区，参考图6d所示的状态。此时料车还停留在上件区。

切换机构将满料箱放置在生产区，并且切换机构携带空料箱返回至上件区。参考图6e所示的状态。

切换机构将空料箱降下并转移至料车上。参考图6f所示的状态。

切换机构返回生产区，准备进行下一次循环的操作。而空料箱已经被装到料车上，装载空料箱的料车停留在上件区，等待人工操作收回并更换。参考图6g所示的状态。

本发明的料箱切换装置和料箱切换方法，能在不增加上料口的情况下有效提升料箱切换的速度，降低人工操作的强度，以缩短机器人的等待时间，提升整体的工作效率。该料箱切换装置结构相对简单，运行可靠，制造及维护成本不高。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种料箱切换装置，其特征在于，包括：

导轨，导轨从上件区延伸到生产区；

切换机构，安装在导轨上并沿导轨移动，切换机构在竖直方向上能够容纳至少两个料箱，切换机构能举升空料箱，切换机构将空料箱举升至高位以在低位容纳满料箱；

上件区检测机构，检测上件区是否有装载料箱的料车，以及该料箱是否为满料箱；

生产区检测机构，检测生产区是否有料箱以及该料箱是否为空料箱；

其中，生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱，切换机构利用竖直方向上能够容纳两个料箱的空间，通过沿导轨在上件区和生产区之间的来回移动，完成将空料箱切换至料车上，将满料箱切换至生产区。

2.如权利要求1所述的料箱切换装置，其特征在于，切换机构在生产区将空料箱举升至高位，携带空料箱移动至上件区；切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位，携带满料箱和空料箱移动至生产区；切换机构将满料箱放置在生产区，携带空料箱移动至上件区；切换机构将空料箱降下并转移至料车上。

3.如权利要求1所述的料箱切换装置，其特征在于，所述切换机构包括：

基座，基座包括水平支架和竖直支架，竖直支架安装在水平支架上；

升降机构，升降机构安装在竖直支架上，升降机构能够带动料箱升降；

高位定位机构，高位定位机构安装在竖直支架的高位，高位定位机构能够将料箱支撑在高位；

行走机构，行走机构安装在水平支架上，切换机构依靠行走机构在导轨上移动。

4.如权利要求3所述的料箱切换装置，其特征在于，所述升降机构包括：

升降导轨，安装在竖直支架上；

升降齿条，升降齿条沿竖直方向并安装在竖直支架上；

升降座，安装在升降导轨上；

驱动装置和升降齿轮，安装在升降座上，驱动装置驱动升降齿轮转动，升降齿轮与升降齿条咬合；

升降叉齿组件，安装在升降座上，升降叉齿组件能伸出或者缩回，升降叉齿组件伸出以支撑料架，料架跟随升降座升降，升降叉齿组件缩回以与料架分离。

5.如权利要求3所述的料箱切换装置，其特征在于，所述高位定位机构包括：

高位叉齿组件，安装在竖直支架的高位，高位叉齿组件能够伸出或者缩回，高位升降叉齿组件伸出以将料架支撑在高位，高位叉齿组件缩回以与料架分离。

6.如权利要求3所述的料箱切换装置，其特征在于，所述行走机构包括：

行走齿条，行走齿条沿水平方向并安装在水平支架上；

滚轮，滚轮安装在水平支架的底部，滚轮放置在导轨上并沿导轨移动。

7.如权利要求7所述的料箱切换装置，其特征在于，还包括：

水平驱动组件，设置在导轨之间，水平驱动组件包括驱动装置和行走齿轮，驱动装置驱动行走齿轮转动，行走齿轮与行走齿条咬合，行走齿轮相对于行走齿条移动，带动切换机构沿导轨移动。

8.如权利要求1所述的料箱切换装置，其特征在于，所述上件区检测机构包括：

安装支架；

料箱传感器，安装在安装支架上，料箱传感器检测是否存在料箱；

零件传感器，安装在安装支架上，零件传感器检测是否存在零件。

9.如权利要求1所述的料箱切换装置，其特征在于，所述生产区检测机构包括：

安装支架；

零件传感器阵列，安装在安装支架上，零件传感器阵列包括一组零件传感器，零件传感器阵列检测是否存在零件以及零件的位置。

10.一种料箱切换方法，由如权利要求1-9中任一项所述的料箱切换装置执行，其特征在于，该料箱切换方法包括：

生产区检测机构检测到生产区的料箱为空料箱，并且上件区检测机构检测到上件区有装载料箱的料车且该料箱为满料箱；

切换机构移动到生产区，空料箱被转移到切换机构上，切换机构将空料箱举升至高位；

切换机构携带空料箱移动至上件区；

切换机构将满料箱从料车转移至切换机构的低位；

切换机构携带满料箱和空料箱移动至生产区；

切换机构将满料箱放置在生产区；

切换机构携带空料箱返回至上件区；

切换机构将空料箱降下并转移至料车上。