CN109647975B - 汽车零件全自动冲压生产线及用该生产线加工零件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽车零件全自动冲压生产线及用该生产线加工零件的方法，生产线包括冲压工作系统、抓取组件、碎屑盛放组件、输送组件、控制系统；冲压工作系统包括机架、冲压工作平台；抓取组件包括一机械手安装座，机械手安装座上设有若干纵向清理机械手、纵向抓取机械手；机械手安装座的左端的前侧及机械手安装座右端的前侧各设有旋转轴垂直向设置的转盘；各转盘上安装有一机械抓手；所述输送组件包括纵向设置在抓取组件的左、右两侧的待冲压汽车铁板输送带、冲压完成汽车零件输送带。本发明通过多机构协调作业实现多工位的汽车零件冲压加工，自动化程度更高，工作效率和作业精度都进一步得到提高，能够大大节约企业用工成本。

Description

汽车零件全自动冲压生产线及用该生产线加工零件的方法
技术领域
本发明属于汽车零件自动化机加工设备技术领域，具体涉及汽车零件全自动冲压生产线及用该生产线加工零件的方法。
背景技术
汽车零件的金属冲压件是汽车构造中十分重要的部分，例如汽车的车门、车架、车厢的主体都是由钢板冲压成形后焊接装配而成的。当前行业里采用的级进式自动冲压件，只能满足平面板件，不适应异形件、有拉伸的件、冲压变形件，因为底面不平，无法完成推送。整个冲压工序，可以多设置，如下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形等多个工序，另外由于产量大，金属板材重量重，故实际作业时工人体力消耗也大，通常需要多个工人交替作业，这导致用工成本较高。另一方面，人工高强度作业，难免会因操作疏漏和失误而造成安全问题。当然目前亦有一些企业采用自动化的机械手替代人工实施上料，但在实际运用中存在如下问题：
1)机械手抓取对于板材码放的质量要求较高，假如工人码放杂乱，或码放高度未到位，则机械手往往无法顺利抓取，需要工人重新整理堆放，反而更加费时费力；
2)下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形等多个工序都需要抓取，实际作业时机械手抓取效率依旧较低，如果采用多个机械手，则需要很大的场地才能展开各个机械手。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法及用该生产线加工零件的方法。
本发明采用的技术方案如下。
一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：冲压工作系统、抓取组件、碎屑盛放组件、输送组件、控制系统。
所述冲压工作系统包括机架，机架的下方设有冲压工作平台，冲压工作平台上横向排列有若干适应不同冲压工序的冲压生产用下模，各机架上各冲压生产用下模的正上方设有与其冲压生产工序对应的冲压生产用上模，各冲压生产用上模通过一垂向运动驱动装置连接在机架上。
所述抓取组件包括一设置在冲压工作平台前侧或后侧的机械手安装座，机械手安装座安装在一横向运动组件上；机械手安装座的左端的前侧及机械手安装座右端的前侧各设有与旋转轴垂直向设置的转盘；转盘与设置在其正下方的转盘驱动电机相连，各转盘上安装有一机械抓手；机械手安装座顶面上两端转盘间横向排列有若干纵向机械手底座，部分纵向机械手底座纵向设有纵向清理机械手且所述纵向清理机械手上设有碎屑吸附盘，部分纵向机械手底座上纵向设有纵向抓取机械手。
所述输送组件包括纵向设置在抓取组件的左、右两侧的待冲压汽车零件输送带、冲压完成汽车零件输送带。
所述碎屑盛放组件包括碎屑盛放盒，碎屑盛放盒横向设置在冲压工作平台与机械手安装座之间或冲压工作平台的远离抓取组件侧。
所述控制系统包括若干用于检测汽车零件位置的传感器，各传感器、机械抓手、纵向清理机械手、纵向抓取机械手与控制器电连接，而控制器同时连接控制机械抓手、纵向清理机械手、纵向抓取机械手、各垂向运动驱动装置的运动。
作为优选技术方案，所述横向运动组件包括一基座，基座的顶面上横向设置有滑槽，滑槽的左、右侧横向固定有机械手安装座电动直线驱动器，机械手安装座在滑槽上且两端分别与机械手安装座电动直线驱动器的伸缩轴相连。
作为优选技术方案，所述冲压生产用上模上设置有若干凸模、冲压生产用下模相对应位置分别设置有若干凹模，通过冲压工作系统完成下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形中的数种工作。
作为优选技术方案，所述机械抓手包括垂直向设置的机械抓手立柱、横向设置的机械抓手铰接轴、机械抓手纵向电动可伸缩装置、机械抓手垂向连接杆、第一汽车零件吸附盘、机械抓手斜向电动可伸缩装置、机械抓手斜向板、机械抓手底座，机械抓手立柱的底端通过机械抓手铰接轴与机械抓手斜向板的顶端铰接，机械抓手斜向板的底端通过机械抓手底座与转盘的顶面的后端相连，机械抓手纵向电动可伸缩装置的远离冲压工作平台端连接在机械抓手立柱的顶端；机械抓手垂向连接杆连接在机械抓手纵向电动可伸缩装置的靠近冲压工作平台端的下方，第一汽车零件吸附盘安装在机械抓手垂向连接杆的下端；机械抓手斜向电动可伸缩装置的前端与转盘的顶面铰接，机械抓手斜向电动可伸缩装置的后端与机械抓手立柱的上端铰接；所述机械抓手纵向电动可伸缩装置、机械抓手斜向电动可伸缩装置为电动直线驱动器；所述第一汽车零件吸附盘为电磁吸附盘或真空吸附盘。
作为优选技术方案，纵向清理机械手包括垂直向设置的纵向清理机械手立柱、横向设置的纵向清理机械手铰接轴、纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置、纵向清理机械手垂向连接杆、碎屑吸附盘、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置、纵向清理机械手斜向板，纵向清理机械手立柱的底端通过横向设置的纵向清理机械手铰接轴与纵向清理机械手斜向板的顶端铰接，纵向清理机械手斜向板的底端与纵向机械手底座的后端相连，纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置的远离冲压工作平台端连接在纵向清理机械手立柱的顶端；纵向清理机械手垂向连接杆连接在纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置的靠近冲压工作平台端的下方，碎屑吸附盘安装在纵向清理机械手垂向连接杆的下端；纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置的前端与机械手安装座的顶面上纵向机械手底座的前方铰接，纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置的后端与纵向清理机械手立柱的上端铰接；所述纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置为电动直线驱动器；碎屑吸附盘为电磁吸附盘或真空吸附盘。
作为优选技术方案，所述纵向抓取机械手包括垂直向设置的纵向抓取机械手立柱、横向设置的纵向抓取机械手铰接轴、纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置、纵向抓取机械手垂向连接杆、第二汽车零件吸附盘、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置、纵向抓取机械手斜向板，纵向抓取机械手立柱的底端通过横向设置的纵向抓取机械手铰接轴与纵向抓取机械手斜向板的顶端铰接，纵向抓取机械手斜向板的底端与纵向机械手底座的后端相连，纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置的远离冲压工作平台端连接在纵向抓取机械手立柱的顶端；纵向抓取机械手垂向连接杆连接在纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置的靠近冲压工作平台端的下方，第二汽车零件吸附盘安装在纵向抓取机械手垂向连接杆的下端；纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置的前端与机械手安装座的顶面上纵向机械手底座的前方铰接，纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置的后端与纵向抓取机械手立柱的上端铰接；所述纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置为电动直线驱动器；第二汽车零件吸附盘为电磁吸附盘或真空吸附盘。
作为优选技术方案，所述真空吸附盘包括盘体、设置在盘体的底面上的若干吸盘、真空装置、软管；真空装置包括真空泵、真空发生器、真空供给阀、真空破坏阀、节流阍、真空开关、真空过滤器，真空泵、真空供给阀、真空发生器、真空过滤器通过管路依次串联；真空过滤器通过管路分别与各吸盘通过软管相连；真空泵通过管路与真空破坏阀相连，真空破坏阀通过管路与节流阍相连，节流阍通过管路与真空过滤器相连；真空发生器与真空过滤器之间的管路上设有真空开关。
作为优选技术方案，真空发生器包括壳体及依次设置在壳体上的进气口、拉瓦尔喷管、接收管、排气口，壳体上接收管的中部的上端连接有负压腔，壳体上接收管的中部的下端连接有真空腔；真空腔通过管路与真空过滤器相连。
上述任意一汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤1：向待冲压汽车零件输送带放入待冲压汽车零件，传感器向控制器反馈待冲压汽车零件输送带上待冲压汽车零件位置；
步骤2：靠近待冲压汽车零件输送带的转盘转动，其上的机械抓手抓取待冲压汽车零件到冲压工作平台上靠近待冲压汽车零件输送带的冲压生产用下模上；然后所述机械抓手移出所述冲压生产用下模的上方工作范围，所述冲压生产用下模正上方的冲压生产用上模向下运动并冲压其上的待冲压汽车零件完成一次冲压工艺形成冲压汽车零件；机械手安装座运动使其两端转盘之间的最靠近汽车零件的清理机械手吸附待冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
步骤3：机械手安装座运动，使最靠近汽车零件的抓取机械手抓取汽车零件放到冲压工作平台上下一个冲压生产用下模上，该冲压生产用下模正上方的冲压生产用上模向下运动并冲压其上的冲压汽车零件完成一次冲压工艺，机械手安装座运动使其两端转盘之间的最靠近所述近汽车零件的清理机械手吸附冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
如此重复，直至汽车零件在所有的冲压生产用下模都完成冲压为止；
步骤4：靠近冲压完成汽车零件输送带的转盘上的机械抓手抓取冲压完成的汽车零件到冲压完成汽车零件输送带上；如此重复，即可对多个汽车零件进行全自动冲压生产。
本发明的有益效果是：整个冲压工序，可以多设置，如下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形等，多个工序，上模板分别设置对应多个凸模，下模板设置多个对应凹摸，及弹块等，对应设置多个机械手，伸缩臂的长度，根据不同工件的吸附点位置不同，但其作业会同步。由于机械手安装座可以运动，机械抓手位置固定，因此，机械抓手、纵向清理机械手、纵向抓取机械手需要的长度小。机械抓手可用于待冲压铁板、冲压完成汽车零件，纵向清理机械手用于清理碎屑，纵向抓取机械手用于抓取冲压中的汽车零件且完成冲压中的汽车零件纵向移动，横向运动组件用于汽车零件的横向运动，几个机械手的作业即完成一个机械手从下料到冲孔的转移和复位，占用空间小。设有吸盘，抓件平稳，吸附均衡。本发明冲压工作平台上设有工区，可以同时工作，节约时间，提高了作业效率。本发明通过PLC控制多机构协调作业实现多工位的汽车零件冲压加工，自动化程度更高，工作效率和作业精度都进一步得到提高，能够大大节约企业用工成本。多个汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法可以共用待冲压汽车铁板输送带、冲压完成汽车零件输送带实现串联，进一步提高自动化冲压生产线的产能，大幅度缩减生产线的安装空间。
附图说明
图1是本发明汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法一较佳实施例的结构示意图。
图2是图1的A部分的局部放大图。
图3是图2的C部分的局部放大图。
图4是图1的B部分的局部放大图。
图5是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图6是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图7是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图8是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图9是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图10是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图11是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图12是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图13是图1所示汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法的一个状态图。
图14是一种冲压工作系统的结构示意图。
图15是图14所示冲压工作系统的冲压生产用上模的仰视图。
图16是图14所示冲压工作系统的冲压生产用下模的俯视图。
图17是真空式吸附盘的结构示意图。
图18是真空发生器的结构示意图。
图19是本发明汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法一较佳实施例的结构示意图。
图20是本发明汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法一较佳实施例的结构示意图。
图21是图20的D部分的局部放大图。
图22是多个汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法共用一待冲压汽车铁板输送带、一冲压完成汽车零件输送带实现串联后的示意图。
其中：机架-1；冲压工作平台-2；冲压生产用下模-21；冲压生产用上模-22；垂向运动驱动装置-23；凸模-24；凹模-25；碎屑盛放盒-3；待冲压汽车零件输送带-41；冲压完成汽车零件输送带-4；控制器-5；电源-51；机械手安装座-6；转盘-61；转盘驱动电机-62；纵向机械手底座-63；横向运动组件-64；基座-65；滑槽-66；机械手安装座电动直线驱动器-67；机械抓手-7；第一汽车零件吸附盘-71；机械抓手立柱-72；横向设置的机械抓手铰接轴-73；机械抓手纵向电动可伸缩装置-74；机械抓手垂向连接杆-75；机械抓手斜向电动可伸缩装置-76；机械抓手斜向板-77；机械抓手底座-78；纵向清理机械手-8；碎屑吸附盘-81；纵向清理机械手立柱-82；横向设置的纵向清理机械手铰接轴-83；纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置-84；纵向清理机械手垂向连接杆-85；纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置-86；纵向清理机械手斜向板-87；纵向抓取机械手-9；第二汽车零件吸附盘-91；纵向抓取机械手立柱-92；横向设置的纵向抓取机械手铰接轴-93；纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置-94；纵向抓取机械手垂向连接杆-95；纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置-96；纵向抓取机械手斜向板-97；盘体-101；吸盘-102；真空装置-103；软管-104；真空供给阀-105；真空破坏阀-106；节流阍-107；真空开关-108；真空过滤器-109；真空泵-110；真空发生器-111；壳体-112；进气口-113；拉瓦尔喷管-114；接收管-115；排气口-116；负压腔-117；真空腔-118；待冲压铁板-10；冲压完成汽车零件-11；冲压中的汽车零件-12。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1。如图1-13所示，一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：冲压工作系统、抓取组件、碎屑盛放组件、输送组件、控制系统。
所述冲压工作系统包括机架1，机架1的下方设有冲压工作平台2，冲压工作平台2上横向排列有若干适应不同冲压工序的冲压生产用下模21，各机架1上各冲压生产用下模21 的正上方设有与其冲压生产工序对应的冲压生产用上模22，各冲压生产用上模22通过一垂向运动驱动装置23连接在机架1上。机架1包括两高度相同的立柱、一横梁，横梁连接在两立柱的顶端，垂向运动驱动装置23安装在横梁上，冲压生产用上模22安装在垂向运动驱动装置23的底端。
所述抓取组件包括一设置在冲压工作平台2前侧的机械手安装座6，机械手安装座6 安装在一横向运动组件64上；机械手安装座6的左端的前侧及机械手安装座6右端的前侧各设有与旋转轴垂直向设置的转盘61；转盘61与设置在其正下方的转盘驱动电机62相连，各转盘61上安装有一机械抓手7；机械手安装座6顶面上两端转盘61间横向排列有两纵向机械手底座63，两纵向机械手底座63中，位于左方的纵向机械手底座63纵向设有纵向清理机械手8且所述纵向清理机械手8上设有碎屑吸附盘81，两纵向机械手底座63中，位于右方的纵向机械手底座63上纵向设有纵向抓取机械手9。
所述输送组件包括纵向设置在抓取组件的左、右两侧的待冲压汽车零件输送带41、冲压完成汽车零件输送带4。
所述碎屑盛放组件包括碎屑盛放盒3，碎屑盛放盒3横向设置在冲压工作平台2与机械手安装座6之间或冲压工作平台2的远离抓取组件侧。
所述控制系统包括若干用于检测汽车零件位置的传感器，各传感器、机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9与控制器5电连接，而控制器5同时连接控制机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9、输送组件、各垂向运动驱动装置23的运动。
所述机械抓手7包括垂直向设置的机械抓手立柱72、横向设置的机械抓手铰接轴73、机械抓手纵向电动可伸缩装置74、机械抓手垂向连接杆75、第一汽车零件吸附盘71、机械抓手斜向电动可伸缩装置76、机械抓手斜向板77、机械抓手底座78，机械抓手立柱72的底端通过机械抓手铰接轴73与机械抓手斜向板77的顶端铰接，机械抓手斜向板77的底端通过机械抓手底座78与转盘61的顶面的后端相连，机械抓手纵向电动可伸缩装置74的远离冲压工作平台2端连接在机械抓手立柱72的顶端；机械抓手垂向连接杆75连接在机械抓手纵向电动可伸缩装置74的靠近冲压工作平台2端的下方，第一汽车零件吸附盘71安装在机械抓手垂向连接杆75的下端；机械抓手斜向电动可伸缩装置76的前端与转盘61的顶面铰接，机械抓手斜向电动可伸缩装置的后端与机械抓手立柱72的上端铰接；所述机械抓手纵向电动可伸缩装置74、机械抓手斜向电动可伸缩装置76为电动直线驱动器；所述第一汽车零件吸附盘71为电磁吸附盘。
纵向清理机械手8包括垂直向设置的纵向清理机械手立柱82、横向设置的纵向清理机械手铰接轴83、纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置84、纵向清理机械手垂向连接杆85、碎屑吸附盘81、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置86、纵向清理机械手斜向板87，纵向清理机械手立柱82的底端通过横向设置的纵向清理机械手铰接轴83与纵向清理机械手斜向板87的顶端铰接，纵向清理机械手斜向板87的底端与纵向机械手底座63的后端相连，纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置84的远离冲压工作平台2端连接在纵向清理机械手立柱82 的顶端；纵向清理机械手垂向连接杆85连接在纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置84的靠近冲压工作平台2端的下方，碎屑吸附盘81安装在纵向清理机械手垂向连接杆85的下端；纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置86的前端与机械手安装座6的顶面上纵向机械手底座 63的前方铰接，纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置86的后端与纵向清理机械手立柱82的上端铰接；所述纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置84、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置86为电动直线驱动器；碎屑吸附盘81为电磁吸附盘。
所述纵向抓取机械手9包括垂直向设置的纵向抓取机械手立柱92、横向设置的纵向抓取机械手铰接轴93、纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置94、纵向抓取机械手垂向连接杆 95、第二汽车零件吸附盘91、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置96、纵向抓取机械手斜向板97，纵向抓取机械手立柱92的底端通过横向设置的纵向抓取机械手铰接轴93与纵向抓取机械手斜向板97的顶端铰接，纵向抓取机械手斜向板97的底端与纵向机械手底座63的后端相连，纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置94的远离冲压工作平台2端连接在纵向抓取机械手立柱92的顶端；纵向抓取机械手垂向连接杆95连接在纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置94的靠近冲压工作平台2端的下方，第二汽车零件吸附盘91安装在纵向抓取机械手垂向连接杆95的下端；纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置96的前端与机械手安装座6的顶面上纵向机械手底座63的前方铰接，纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置96的后端与纵向抓取机械手立柱92的上端铰接；所述纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置94、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置96为电动直线驱动器；第二汽车零件吸附盘91为电磁吸附盘。
所述冲压生产用上模22上设置有若干凸模24、冲压生产用下模21相对应位置分别设置有若干凹模25，通过冲压工作系统完成下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形中的数种工作。
所述横向运动组件64包括一基座65，基座65的顶面上横向设置有滑槽66，滑槽66的左、右侧横向固定有机械手安装座电动直线驱动器67，机械手安装座6在滑槽66上且两端分别与机械手安装座电动直线驱动器67的伸缩轴相连。所述垂向运动驱动装置23为电动直线驱动器或液压油缸或液压气缸。
采用上述汽车零件全自动冲压生产线加工零件的方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤1：向待冲压汽车零件输送带41放入待冲压汽车零件，传感器向控制器5反馈待冲压汽车零件输送带41上待冲压汽车零件位置；
步骤2：如图5-6所示，靠近待冲压汽车零件输送带41的转盘61转动，其上的机械抓手7 抓取待冲压汽车零件到冲压工作平台2上靠近待冲压汽车零件输送带41的冲压生产用下模 21上；如图7-8所示，所述机械抓手7移出所述冲压生产用下模21的上方工作范围，所述冲压生产用下模21正上方的冲压生产用上模22向下运动并冲压其上的待冲压汽车零件完成一次冲压工艺形成冲压汽车零件。如图9-10所示，机械手安装座6运动使其两端转盘61之间的最靠近汽车零件的清理机械手吸附待冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒3，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
步骤3：如图11-12所示，机械手安装座6运动，使最靠近汽车零件的抓取机械手抓取汽车零件放到冲压工作平台2上下一个冲压生产用下模21上，该冲压生产用下模21正上方的冲压生产用上模22向下运动并冲压其上的冲压汽车零件完成一次冲压工艺，机械手安装座6运动使其两端转盘61之间的最靠近所述近汽车零件的清理机械手吸附冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒3，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
如此重复，直至汽车零件在所有的冲压生产用下模21都完成冲压为止；
步骤4：如图13所示，靠近冲压完成汽车零件输送带4的转盘61上的机械抓手7抓取冲压完成的汽车零件到冲压完成汽车零件输送带4上；如此重复，即可对多个汽车零件进行全自动冲压生产。
整个冲压工序，可以多设置，如下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形等，多个工序，上模板分别设置对应多个凸模，下模板设置多个对应凹摸，及弹块等，对应设置多个机械手，伸缩臂的长度，根据不同工件的吸附点位置不同，但其作业会同步。由于机械手安装座6可以运动，机械抓手7位置固定，因此，机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9需要的长度小。机械抓手7可用于待冲压铁板10、冲压完成汽车零件11，纵向清理机械手8用于清理碎屑，纵向抓取机械手9用于抓取冲压中的汽车零件12且完成冲压中的汽车零件12 纵向移动，横向运动组件64用于汽车零件12的横向运动，几个机械手的作业即完成一个机械手从下料到冲孔的转移和复位，占用空间小。设有吸盘，抓件平稳，吸附均衡。本发明冲压工作平台2上设有工区，可以同时工作，节约时间，提高了作业效率。本发明通过PLC控制多机构协调作业实现多工位的汽车零件冲压加工，自动化程度更高，工作效率和作业精度都进一步得到提高，能够大大节约企业用工成本。多个汽车零件全自动冲压生产线的冲压方法可以共用待冲压汽车零件输送带41、冲压完成汽车零件输送带4实现串联，进一步提高自动化冲压生产线的产能，大幅度缩减生产线的安装空间。
实施例2。如图20、21、17、18所示，本实施例与实施例2的不同在于：第二汽车零件吸附盘91、碎屑吸附盘81、第一汽车零件吸附盘71为真空式吸附盘。所述横向运动组件 64包括两横向设置的平行设置的导轨，两导轨上安装有滑块，机械手安装座6安装在滑块上，所述滑块与滑块横向运动驱动电机相连。
所述真空吸附盘包括盘体101、设置在盘体101的底面上的若干吸盘102、真空装置103、软管104；真空装置103包括真空泵110、真空发生器111、真空供给阀105、真空破坏阀106、节流阍107、真空开关108、真空过滤器109，真空泵110、真空供给阀105、真空发生器111、真空过滤器109通过管路依次串联；真空过滤器109通过管路分别与各吸盘102 通过软管104相连；真空泵110通过管路与真空破坏阀106相连，真空破坏阀106通过管路与节流阍107相连，节流阍107通过管路与真空过滤器109相连；真空发生器111与真空过滤器109之间的管路上设有真空开关108。采用这个发生器组件的回路，当真空供给电磁阀 105通电后，压缩空气通过真空发生器111，由于气流的高速运动产生真空，吸盘102将工件吸起，真空开关108检测真空度发出信号，当真空供给电磁阀105断电，真空破坏电磁阀106 通电时，真空发生器111停止工作，真空消失，压缩空气进入吸盘102，将工件与吸盘吹开。
真空发生器111包括壳体112及依次设置在壳体112上的进气口113、拉瓦尔喷管114、接收管115、排气口116，壳体112上接收管115的中部的上端连接有负压腔117，壳体112上接收管115的中部的下端连接有真空腔118；真空腔118通过管路与真空过滤器109相连。
真空发生器是用来产生真空，结构简单，体积小，无可动机械部件，安装和使用很方便，因此应用很广泛，真空发生器产生的真空度可达88kPa。真空发生器由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管、负压腔和接收管等组成，有供气口、排气口和真空口，当供气口的供气压力高于一定值后，喷管射出的超声速射流。由于气体的粘性，高速射流卷吸走负压腔内的气体，使该腔形成很低的真空度，在真空腔下端接上吸盘102。靠真空压力和吸盘吸取物体。
吸着相应时间是指从供给阀动作后到吸盘内的真空度达到吸着所必须的真空度的时间称为吸着相应时间。真空过滤器的选择ZFB-200-06型，流量是30L/min，大于真空发生器的最大流量24L/min，满足需求，真空节流阀选择KLA系列单向节流阀KLA-L6，公称通径是6mm，有效截面大于5mm2，泄漏量小于50cm3/min，单向阀开启压力0.05MPa。供给阀设置在压力管路中，选择一般的换向阀AB31、AB41系列多流体二位二通直动截止式电磁换向阀，型号：AB310-1-6，公称通径5mm，AB接管螺纹ZG1/8，有效截面面积15.3mm2，有效截面面积大于真空发生器喷嘴几何面积的4倍，供气口的连接管内径大于喷嘴直径的4倍，减少供给回路的压力损失。真空换向阀设置在真空回路中，必须选择能用在真空条件下的换向阀，真空换向阀要求不泄漏，故选择用截止式和导膜片式结构比较理想，选择09270、09550 系列多种流体二位二通先导膜片式电磁阀，型号：0927000，接管螺纹1/4in，通径8mm，换向频率大于0.5Hz。
控制系统设有用于控制各机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9的控制系统后，计算机成为了核心，由计算机实现控制算法，接受并处理各种信号，形成并发出指令，考虑到计算机作为机械手控制装置，需要完成大量的运算，一个微型计算机难以实现，所以在控制上一般采用分层控制的方式，通常采取两层微型计算机控制系统，一级作为主控微型计算机，主要是接受任务作业指令，协调关节运动，控制运动轨迹，完成作业要求。另一级微型计算机组成一组微型伺服系统，各关节均有自己独立的微处理器，它们分别接收主控制微型计算机向各关节发出的指令信号，用以实时控制操作机各关节运行。
1伺服驱动器由伺服电动机、位置传感器、速度传感器和制动器组成，其输出轴直接和操作机关节轴相连接，以完成关节的速度和位置的检测。
2传感器。机械手中使用的位置传感器有电位计、差动变压器、旋转变压器和光码盘等。
3制动器。采用电磁铁、摩擦盘等组成，电磁铁线圈通电，摩擦盘脱开，关节轴可自动转动，失电时，在弹簧作用下，摩擦盘压紧，产生摩擦力而制动。结构类型很多，通常将制动器和伺服机构做成一体。
4功率放大器。其作用是将控制器输出的控制信号放大，驱动伺服机构运动。
4.2主控制系统
其主要功能是建立操作机和机械手之间的信息通道，传递作业指令和参数，反馈工作状态，完成作业所需的各种计算，建立与伺服控制级之间的接口。
1控制机。主要完成从作业任务、运动指令到关节运动要求之间的全部运算，完成机器所有设备之间的运行协调，对主控计算机硬件方面的主要要求是运算速度和精度，存储容量及中断处理能力。
2外部设备。除一般外部设备如显示器、控制键盘、软硬盘驱动器、打印机外，还有示教控制盒。利用示教控制盒可实现对各关节达到控制的目的。
3主控制软件。控制编程软件是控制系统的重要组成部分，其功能主要是指令的分析解释，运动的规划，根据运动轨迹划出沿轨迹的运动参数，插值计算功能，按直线，圆弧或多项式插值，求得适当密度的中间点，坐标变换功能。
通过控制器的PLC控制：1、横向运动组件64运动；2、机械手安装座6位置；3、各传感器，所述传感器包括视频传感器、位置传感器；4、各控制开关；5、编程器、显示器、控制键；6、转盘转动；7、机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9抓取；8、真空吸附或电磁吸附等。
在机架上，均设置多个光电保护装置，一旦出现视觉误差，光电探测仪检测到有效区域内有异常情况时，机器自动停止工作，解决了视觉盲区，可确保安全性能。
本实施例中，为了实现冲压的连续自动化，保证冲压件的精确到位，通过传感器的视觉识别系统，控制器的PLC控制元器件的工作，配合用于上料和下件的输送带4，形成高效的抓取、移位等工部生产线，设计一组新型的气动机械手协同作业，应用气动式真空吸附式机械手系统完成相应的工作更同步、高效。机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9结构相同。其中真空式吸盘是工件抓取的重要元器件，吸附机构由多个吸盘组成，呈矩形或三角形布局，对板件工件形成均衡的吸附力，机械的结构形式为四自由度机械手。利用真空泵技术制成的直空吸附式机械手是一种高效率、无污染、定位精度高和经济可靠的装配工具。
机械手安装座6可根据工件的大小、吸附点的位置、模具尺寸等设置智能移动。到达预设定位置。机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9同步伸展工作，按照节拍，吸附不同工位的工件，机械手伸缩臂的下端也设置伸缩装置及视觉传感器，传感器将识别信号发送给PLC控制器，通过比对、计算，发送是否吸附的信号，无件的情况下，不吸附。各个真空发生器分别控制，协同作业。当最右端的机械抓手7将待冲压料，在位置传感器的辅助下，放入预定位置；各个机械手的在两机械手安装座电动直线驱动器67的复合作用下，平稳向左一个工部位置，吸附关，机械抓手7缩回原位，开始第一次冲压工序，纵向清理机械手8清理碎屑。如此重复。在连线正常连续冲压的状态下，最左侧的机械抓手7是下料机械手，在PLC指令控制下，吸附、运动、放件、回位状态。整个冲压工序，可以多设置，如下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形等，多个工序，上模板分别设置对应多个凸模，下模板设置多个对应凹摸及弹块等，对应设置两机械抓手7，多个纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9，机械抓手7、纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9的纵向伸缩的长度，根据不同工件的吸附点位置不同，但其作业会同步。两机械抓手7，多个纵向清理机械手8、纵向抓取机械手9的作业即完成从下料到冲孔的转移和复位等工序以此类推。完成下件动作后，在两机械手安装座电动直线驱动器67的复合作用下，机械手安装座6回退一个工部位置，即复位。上下料共用一个输送带4，计算好模件位置，设置适当的空间，刚在无上料件的位置放件，节约了传输空间，容易连线。
实施例3。如图19所示，本实施例与实施例1的不同在于：所述碎屑盛放组件包括碎屑盛放盒3，碎屑盛放盒3横向设置在冲压工作平台2与机械手安装座6之间。
实施例4。如图22所示，本实施例与实施例1的不同在于：多个汽车零件用多工位连续冲压生产线共用一待冲压汽车零件输送带41、一冲压完成汽车零件输送带4实现串联。当前行业里采用的级进式自动冲压件，只能满足平面板件，不适应异形件、有拉伸的件、冲压变形件，因为底面不平，无法完成推送，而本研究的自动冲压能够满足各类件的连续冲压，且输送带，料、件混用，实现了精益生产。本实施例可选个小拉伸件，也可选油底壳等复杂件。

Claims (9)

1.一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：冲压工作系统、抓取组件、碎屑盛放组件、输送组件、控制系统；
所述冲压工作系统包括机架(1)，机架(1)的下方设有冲压工作平台(2)，冲压工作平台(2)上横向排列有若干适应不同冲压工序的冲压生产用下模(21)，各机架(1)上各冲压生产用下模(21)的正上方设有与其冲压生产工序对应的冲压生产用上模(22)，各冲压生产用上模(22)通过一垂向运动驱动装置(23)连接在机架(1)上；
所述抓取组件包括一设置在冲压工作平台(2)前侧或后侧的机械手安装座(6)，机械手安装座(6)安装在一横向运动组件(64)上；机械手安装座(6)的左端的前侧及机械手安装座(6)右端的前侧各设有与旋转轴垂直向设置的转盘(61)；转盘(61)与设置在其正下方的转盘驱动电机(62)相连，各转盘(61)上安装有一机械抓手(7)；机械手安装座(6)顶面上两端转盘(61)间横向排列有若干纵向机械手底座(63)，部分纵向机械手底座(63)纵向设有纵向清理机械手(8)且所述纵向清理机械手(8)上设有碎屑吸附盘(81)，部分纵向机械手底座(63)上纵向设有纵向抓取机械手(9)；
所述输送组件包括纵向设置在抓取组件的左、右两侧的待冲压汽车零件输送带(41)、冲压完成汽车零件输送带(4)；
所述碎屑盛放组件包括碎屑盛放盒(3)，碎屑盛放盒(3)横向设置在冲压工作平台(2)与机械手安装座(6)之间或冲压工作平台(2)的远离抓取组件侧；
所述控制系统包括若干用于检测汽车零件位置的传感器，各传感器、机械抓手(7)、纵向清理机械手(8)、纵向抓取机械手(9)与控制器(5)电连接，而控制器(5)同时连接控制机械抓手(7)、纵向清理机械手(8)、纵向抓取机械手(9)、各垂向运动驱动装置(23)的运动；
所述机械抓手(7)包括垂直向设置的机械抓手立柱(72)、横向设置的机械抓手铰接轴(73)、机械抓手纵向电动可伸缩装置(74)、机械抓手垂向连接杆(75)、第一汽车零件吸附盘(71)、机械抓手斜向电动可伸缩装置(76)、机械抓手斜向板(77)、机械抓手底座(78)，机械抓手立柱(72)的底端通过机械抓手铰接轴(73)与机械抓手斜向板(77)的顶端铰接，机械抓手斜向板(77)的底端通过机械抓手底座(78)与转盘(61)的顶面的后端相连，机械抓手纵向电动可伸缩装置(74)的远离冲压工作平台(2)端连接在机械抓手立柱(72)的顶端；机械抓手垂向连接杆(75)连接在机械抓手纵向电动可伸缩装置(74)的靠近冲压工作平台(2)端的下方，第一汽车零件吸附盘(71)安装在机械抓手垂向连接杆(75)的下端；机械抓手斜向电动可伸缩装置(76)的前端与转盘(61)的顶面铰接，机械抓手斜向电动可伸缩装置的后端与机械抓手立柱(72)的上端铰接。
2.如权利要求1所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：所述横向运动组件(64)包括一基座(65)，基座(65)的顶面上横向设置有滑槽(66)，滑槽(66)的左、右侧横向固定有机械手安装座电动直线驱动器(67)，机械手安装座(6)在滑槽(66)上且两端分别与机械手安装座电动直线驱动器(67)的伸缩轴相连。
3.如权利要求1所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：所述冲压生产用上模(22)上设置有若干凸模(24)、冲压生产用下模(21)相对应位置分别设置有若干凹模(25)，通过冲压工作系统完成下料、冲孔、拉伸、翻边、切边、整形中的数种工作。
4.如权利要求1所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：所述机械抓手纵向电动可伸缩装置(74)、机械抓手斜向电动可伸缩装置(76)为电动直线驱动器；所述第一汽车零件吸附盘(71)为电磁吸附盘或真空吸附盘。
5.如权利要求1所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：纵向清理机械手(8)包括垂直向设置的纵向清理机械手立柱(82)、横向设置的纵向清理机械手铰接轴(83)、纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置(84)、纵向清理机械手垂向连接杆(85)、碎屑吸附盘(81)、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置(86)、纵向清理机械手斜向板(87)，纵向清理机械手立柱(82)的底端通过横向设置的纵向清理机械手铰接轴(83)与纵向清理机械手斜向板(87)的顶端铰接，纵向清理机械手斜向板(87)的底端与纵向机械手底座(63)的后端相连，纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置(84)的远离冲压工作平台(2)端连接在纵向清理机械手立柱(82)的顶端；纵向清理机械手垂向连接杆(85)连接在纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置(84)的靠近冲压工作平台(2)端的下方，碎屑吸附盘(81)安装在纵向清理机械手垂向连接杆(85)的下端；纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置(86)的前端与机械手安装座(6)的顶面上纵向机械手底座(63)的前方铰接，纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置(86)的后端与纵向清理机械手立柱(82)的上端铰接；所述纵向清理机械手纵向电动可伸缩装置(84)、纵向清理机械手斜向电动可伸缩装置(86)为电动直线驱动器；碎屑吸附盘(81)为电磁吸附盘或真空吸附盘。
6.如权利要求1所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：所述纵向抓取机械手(9)包括垂直向设置的纵向抓取机械手立柱(92)、横向设置的纵向抓取机械手铰接轴(93)、纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置(94)、纵向抓取机械手垂向连接杆(95)、第二汽车零件吸附盘(91)、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置(96)、纵向抓取机械手斜向板(97)，纵向抓取机械手立柱(92)的底端通过横向设置的纵向抓取机械手铰接轴(93)与纵向抓取机械手斜向板(97)的顶端铰接，纵向抓取机械手斜向板(97)的底端与纵向机械手底座(63)的后端相连，纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置(94)的远离冲压工作平台(2)端连接在纵向抓取机械手立柱(92)的顶端；纵向抓取机械手垂向连接杆(95)连接在纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置(94)的靠近冲压工作平台(2)端的下方，第二汽车零件吸附盘(91)安装在纵向抓取机械手垂向连接杆(95)的下端；纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置(96)的前端与机械手安装座(6)的顶面上纵向机械手底座(63)的前方铰接，纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置(96)的后端与纵向抓取机械手立柱(92)的上端铰接；所述纵向抓取机械手纵向电动可伸缩装置(94)、纵向抓取机械手斜向电动可伸缩装置(96)为电动直线驱动器；第二汽车零件吸附盘(91)为电磁吸附盘或真空吸附盘。
7.如权利要求4-6任意一权利要求所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：所述真空吸附盘包括盘体(101)、设置在盘体(101)的底面上的若干吸盘(102)、真空装置(103)、软管(104)；真空装置(103)包括真空泵(110)、真空发生器(111)、真空供给阀(105)、真空破坏阀(106)、节流阍(107)、真空开关(108)、真空过滤器(109)，真空泵(110)、真空供给阀(105)、真空发生器(111)、真空过滤器(109)通过管路依次串联；真空过滤器(109)通过管路分别与各吸盘(102)通过软管(104)相连；真空泵(110)通过管路与真空破坏阀(106)相连，真空破坏阀(106)通过管路与节流阍(107)相连，节流阍(107)通过管路与真空过滤器(109)相连；真空发生器(111)与真空过滤器(109)之间的管路上设有真空开关(108)。
8.如权利要求7所述的一种汽车零件全自动冲压生产线，其特征在于：真空发生器(111)包括壳体(112)及依次设置在壳体(112)上的进气口(113)、拉瓦尔喷管(114)、接收管(115)、排气口(116)，壳体(112)上接收管(115)的中部的上端连接有负压腔(117)，壳体(112)上接收管(115)的中部的下端连接有真空腔(118)；真空腔(118)通过管路与真空过滤器(109)相连。
9.采用权利要求1-8任意一权利要求所述的汽车零件全自动冲压生产线加工零件的方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤1：向待冲压汽车零件输送带(41)放入待冲压汽车零件，传感器向控制器(5)反馈待冲压汽车零件输送带(41)上待冲压汽车零件位置；
步骤2：靠近待冲压汽车零件输送带(41)的转盘(61)转动，其上的机械抓手(7)抓取待冲压汽车零件到冲压工作平台(2)上靠近待冲压汽车零件输送带(41)的冲压生产用下模(21)上；然后所述机械抓手(7)移出所述冲压生产用下模(21)的上方工作范围，所述冲压生产用下模(21)正上方的冲压生产用上模(22)向下运动并冲压其上的待冲压汽车零件完成一次冲压工艺形成冲压汽车零件；机械手安装座(6)运动使其两端转盘(61)之间的最靠近汽车零件的清理机械手吸附待冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒(3)，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
步骤3：机械手安装座(6)运动，使最靠近汽车零件的抓取机械手抓取汽车零件放到冲压工作平台(2)上下一个冲压生产用下模(21)上，该冲压生产用下模(21)正上方的冲压生产用上模(22)向下运动并冲压其上的冲压汽车零件完成一次冲压工艺，机械手安装座(6)运动使其两端转盘(61)之间的最靠近所述近汽车零件的清理机械手吸附冲压汽车零件上碎屑并放置到碎屑盛放盒(3)，清理机械手移出所述冲压汽车零件的上方；
如此重复，直至汽车零件在所有的冲压生产用下模(21)都完成冲压为止；
步骤4：靠近冲压完成汽车零件输送带(4)的转盘(61)上的机械抓手(7)抓取冲压完成的汽车零件到冲压完成汽车零件输送带(4)上；如此重复，即可对多个汽车零件进行全自动冲压生产。
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