CN109204605A - 利用agv作为运载工具的夹具自动交换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，包括：AGV；控制机构，控制机构设置在AGV上；位移机构，位移机构设置在AGV上，位移机构与控制机构通信；支撑结构，支撑结构设置在位移机构上，支撑结构与控制机构通信；定位机构，定位机构设置在支撑结构上，定位机构与控制机构通信。与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明可以实现夹具的全自动交换，采用导航定位、零点系统定位、孔销定位配合，夹具零点定位系统实时反馈位置误差给控制系统使数控单元找正位置，定位精度高、自动化程度高，可以提高效率，节省人力物力。AGV小车可以在车间走动，需要时调来，不需要可以调走，实现了设备的最大利用率。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化生产线领域，具体地，涉及混线生产时产品夹具自动精确安装替换的领域，特别是一种利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置。
背景技术
随着我国工业化程度的不断加深，产品的制造往精密化、高效化、智能化发展。具备高精度、柔性化、高速化加工特点的数控机床和用于零件加工质量检测的三坐标测量仪被广泛在制造业使用。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，三坐标测量仪适合各种样式零件的各种特征的测量，但是不同样式的零件在数控机床或者三坐标测量仪上固定需要使用不同的夹具，因此当数控机床要加工的零件或者三坐标测量仪要检测的零件改变时，需要首先更换零件的夹具。这就涉及到上个工件夹具的取出与本个零件的安装问题，也就是夹具的交换问题。
夹具作为零件加工和测量的固定原件以及定位基准，对零件精确加工和准确测量具有重要意义。
目前，为了解决夹具交换问题，工厂主要是采用人工更换，用桁架吊走夹具放进库里，再取来新夹具放进夹具位置。这种方式十分费时费力，而且调节精度需要花费大量时间。另外一种方式是在设备上增加托盘交换装置，这种托盘交换装置要固定在相应设备上，加工完毕后装置选装，交换已加工件与待加工件。这种方式大大增加了设备的体积，而且每一台设备都要拥有一个交换装置，不仅增加了成本，而且使用十分不方便。现在的工厂生产线都致力于实现无人化、自动化和智能化发展，靠人力去更换夹具势必与此种趋势不相称。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种自动化的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，包括：AGV；控制机构，所述控制机构设置在所述AGV上；位移机构，所述位移机构设置在所述AGV上，所述位移机构与所述控制机构通信；支撑结构，所述支撑结构设置在所述位移机构上，所述支撑结构与所述控制机构通信；定位机构，所述定位机构设置在所述支撑结构上，所述定位机构与所述控制机构通信。
优选地，所述支撑结构包括：B轴转动件，所述B轴转动件转动连接在所述位移机构上；A轴摆动件，所述A轴摆动件转动连接在所述B轴转动件上；支撑件，所述支撑件沿与所述A轴摆动件连接。
优选地，所述定位机构为视觉定位机构。
优选地，在所述A轴摆动件上设有电机丝杠螺母机构，所述电机丝杠螺母机构与所述控制机构通信。
优选地，在所述A轴摆动件上设有斜角传感器，所述斜角传感器与所述控制机构通信。
优选地，所述A轴摆动件为柔性取物板。
优选地，所述位移机构包括：前后移动支架，所述前后移动支架通过前后移动驱动件连接在所述AGV上；移动单元，所述移动单元沿Y轴方向滑动设置在所述前后移动支架上；所述B轴转动件转动连接在所述移动单元上。
优选地，所述位移单元包括：上下移动支座，所述上下移动支座沿Y轴方向滑动设置在所述前后移动支架上；左右移动支架，所述左右移动支架沿X轴方向滑动设置在所述上下移动支座上；前后移动板，所述前后移动板沿Z轴方向滑动设置在所述左右移动支架上；所述B轴转动件转动连接在所述前后移动板上。
优选地，在所述AGV上设有激光安全机构，所述激光安全机构与所述控制机构通信。
优选地，所述控制机构为车载导航和数控单元控制电子设备。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明可以实现夹具的全自动交换，自动化程度高，可以提高效率，节省人力物力；
2)采用导航定位，实现精确定位；
3)零点定位系统与孔销定位配合，夹具零点定位系统实时反馈位置误差给控制系统使数控单元找正位置，定位精度高、自动化程度高，可以提高效率，节省人力物力；
4)AGV可以来回于各个工序的加工点处，能实现一对多的夹具交换，不用给每个设备都安装相应的交换装置，能降低成本；
5)AGV可以在车间走动，需要时调来，不需要可以调走，实现了设备的最大利用率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置结构示意图；
图2为本发明利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置结构正视图；
图3为本发明利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置结构俯视图。
图中：
1-AGV 2-前后移动油缸 3-车载导航和数控单元控制电子设备
4-前后移动支架 5-上下移动支座 6-左右移动支架
7-定位机构 8-A轴摆动件 9-斜角传感器
10-电机丝杠螺母机构 11-B轴转动件 12-前后移动板
13-导轨滑块机构 14-上下移动油缸 15-激光安全机构
16-支撑件
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改。
如图1～图3所示，本发明利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，包括AGV1、前后移动油缸2、车载导航和数控单元控制电子设备3、叉车前后移动支架4、上下移动支座5、左右移动支架6(X轴左右移动机构)、定位机构7(零点标定系统)、A轴摆动件8(柔性取物板)、斜角传感器9、电机丝杠螺母机构10、B轴转动件11、前后移动板12、导轨滑块机构13、上下移动油缸14、激光安全机构15和支撑件16。
导航系统可以是激光导航、磁导航、光学导航、惯性导航等多种导航方式。
用纯机械方式调整得到的夹具在设备上的基准位置，将作为各个数控轴的零点，此时AGV1的位置和各机构的位置也是它们的基准点，电子控制系统记录上述所有的基准点信息也将作为后续交换的位置基准点。
车载导航和数控单元控制电子设备3能够与夹具安装设备进行信息交互，当有夹具更换需求时，夹具安装设备发出更换夹具指令，mes系统接收指令并命令AGV1叉车载着夹具定位到夹具安装设备前；车载导航和数控单元控制电子设备3发出交换夹具指令，如夹具安装设备准备就绪，同意更换，则更换进行。
支撑结构的两个沿移动轴的运动由伺服电机驱动，伺服电机通过齿轮传动降速、齿轮齿条传动将旋转运动转为直线运动，移动部件与其余模块之间安装有导轨滑块，保证了运动的平稳性与传递的高精度。
支撑结构中B轴转动件11由伺服电机驱动；A轴摆动件8(柔性取物板)由伺服电机驱动，电机上装有电机丝杠螺母机构10，螺母固定在A轴摆动件8(柔性取物板)上，实现了将电机的转动转为夹具支撑机构的摆动。
夹具定位机构7(零点标定系统)具有二维码或图像识别功能。在叉车支架在上下移动油缸14的推动下使前后移动支架4和支撑结构前移到大致位置时，定位机构7(零点标定系统)能够实时确定夹具的位置偏差。
车载导航和数控单元控制电子设备3能够和夹具零点标定系统对夹具定位机构7(零点标定系统)实时传回的位置偏差数据进行处理运算，再控制四根数控轴作相应的位置移动实现夹具的再次定位。
上下移动油缸14能够控制上下移动支座5带着夹具系统进行上升或下降。
夹具体上有定位销孔，它在上下移动油缸14的移动下能够和插座基板上的粗导向定位销配合。
斜角传感器9能够检测到支撑机构与水平面的夹角，支撑结构的A轴摆动件8有一定的柔性，在支撑结构随着设备上的粗导向定位销引导时，斜角传感器9将倾斜角传给车载电子设备，通过控制伺服电机的A轴摆动，矫正其位置，使精定位孔销配合，然后继续下降落到基座上或取走夹具。
本发明的工作原理：首先用纯机械方式调整夹具在设备上的精准位置，并用定位机构7(零点标定系统)记下此位置作为夹具的基准位置，也作为各个数控轴的零点，此时AGV1的位置和各结构的位置也是它们的基准点，车载导航和数控单元控制电子设备3记录上述所有的基准点信息作为后续交换的位置基准点。当有夹具更换需求时，夹具安装设备发出更换夹具指令，mes系统接收指令并命令AGV1叉车载着夹具定位到夹具安装设备前；车载导航和数控单元控制电子设备3发出交换夹具指令，如夹具安装设备准备就绪，同意更换，则更换进行。当进行异地夹具交换时，AGV1叉车根据导航系统在要更换夹具的设备前完成初定位；叉车支架在油缸的推动下使位移机构和夹具支撑机构前移到大致位置，然后定位机构7(零点标定系统)确定夹具的位置偏差并和数控单元的控制系统进行处理运算，再控制四根数控轴作相应的位置移动实现夹具的再次定位；然后在上下移动油缸14的作用下使夹具支撑结构上升和下降，支撑机构上的定位销能够和夹具体上的定位销孔粗配合，夹具上的定位销孔和插座基板上的粗导向定位销配合；斜角传感器9能够检测到支撑机构与水平面的夹角，支撑机构的取物板具有一定的柔性，在支撑机构随着设备上的粗导向定位销引导时，斜角传感器9将倾斜角传给车载电子设备，通过控制伺服电机的A轴摆动，矫正其位置，使精定位孔销配合，然后继续下降落到基座上或取走夹具。该装置从设备上取走夹具的动作与安装夹具基本相同。不过在导航机构完成初始定位之后，需要调节上下移动支座5的上下位置，然后叉车前后移动支架探出；然后夹具零点定位系统定位；支撑机构上的定位孔从下方与夹具上的销配合。
工作时，首先用纯机械方式调整夹具在设备上的精准位置；后续交换工程中，AGV1运载器从库里取出夹具，根据激光安全机构15沿固定轨迹完成在夹具交换设备前的初始定位；前后移动油缸2推动叉车前后移动支架4前移至特定位置；夹具零点定位系统7通过拍照将二维码或图像识别码的位置信息传递给车载导航和数控单元控制电子设备3；车载导航和数控单元控制电子设备3根据位置偏差进行处理运算，再控制四根数控轴作相应的位置移动实现夹具的再次定位；然后在在上下移动油缸14的作用下上下移动；A轴摆动件8(柔性取物板)上的支撑件16固定夹具体，其上的定位销能够和夹具体上的定位销孔粗配合，夹具上的定位销孔和插座基板上的粗导向定位销配合；斜角传感器9能够检测到支撑机构与水平面的夹角，支撑机构的取物板具有一定的柔性，在支撑机构随着设备上的粗导向定位销引导时，斜角传感器9将倾斜角传给车载电子设备，通过控制伺服电机的A轴摆动，矫正其位置，使精定位孔销配合，然后继续下降落到基座上或取走夹具；运载器退回。
该运载器从设备上取走夹具的动作与安装夹具基本相同。不过在导航机构完成初始定位之后，需要调节上下移动支座5的上下位置，然后叉车前后移动支架4探出；然后夹具零点定位系统定位；支撑机构上的定位孔从下方与夹具上的销配合从而取走夹具，放回库里。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，包括：
AGV；
控制机构，所述控制机构设置在所述AGV上；
位移机构，所述位移机构设置在所述AGV上，所述位移机构与所述控制机构通信；
支撑结构，所述支撑结构设置在所述位移机构上，所述支撑结构与所述控制机构通信；
定位机构，所述定位机构设置在所述支撑结构上，所述定位机构与所述控制机构通信。
2.根据权利要求1所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述支撑结构包括：
B轴转动件，所述B轴转动件转动连接在所述位移机构上；
A轴摆动件，所述A轴摆动件转动连接在所述B轴转动件上；
支撑件，所述支撑件沿与所述A轴摆动件连接。
3.根据权利要求1所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述定位机构为视觉定位机构。
4.根据权利要求2所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，在所述A轴摆动件上设有电机丝杠螺母机构，所述电机丝杠螺母机构与所述控制机构通信。
5.根据权利要求2所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，在所述A轴摆动件上设有斜角传感器，所述斜角传感器与所述控制机构通信。
6.根据权利要求1、4或5所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述A轴摆动件为柔性取物板。
7.根据权利要求1所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述位移机构包括：
前后移动支架，所述前后移动支架通过前后移动驱动件连接在所述AGV上；
移动单元，所述移动单元沿Y轴方向滑动设置在所述前后移动支架上；
所述B轴转动件转动连接在所述移动单元上。
8.根据权利要求7所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述位移单元包括：
上下移动支座，所述上下移动支座沿Y轴方向滑动设置在所述前后移动支架上；
左右移动支架，所述左右移动支架沿X轴方向滑动设置在所述上下移动支座上；
前后移动板，所述前后移动板沿Z轴方向滑动设置在所述左右移动支架上；
所述B轴转动件转动连接在所述前后移动板上。
9.根据权利要求1所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，在所述AGV上设有激光安全机构，所述激光安全机构与所述控制机构通信。
10.根据权利要求1、4、5或9所述的利用AGV作为运载工具的夹具自动交换装置，其特征在于，所述控制机构为车载导航和数控单元控制电子设备。
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