CN110480401B - 一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，包括立加中心、搬运机械手、四轴转台、定位模具、上料机构及下料机构，所述定位模具连接在立加中心上，所述定位模具包括固接板、固接在固接板上的一序定位结构及二序定位结构，所述搬运机械手固定在四轴转台上，所述搬运机械手用于将上料机构上提供的物料夹取搬运至一序定位结构上、且再将一序定位机构上完成加工的物料搬运至二序定位结构上并将二序定位结构上完成加工的物料搬运至下料机构上。本发明通过上下料机构对门架支座进行上下料工艺，再通过搬运机械手上的两个平动机械手完成毛坯和成品的不间断交换，最后通过一个定位模具分别对未加工和一次加工的门架支座进行固定。

Description

一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元

技术领域

本发明属于叉车技术领域，具体涉及一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元。

背景技术

叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，是仓储大型物件运输的主要用具，而在叉车门架、车架支座板的制作过程中，按照常规工艺流程均包括：铣平面、镗孔、钻孔、工件翻转后钻孔等工序，且工序需反复进行三次，如此工件也需进行三次翻转，由此不仅工人劳动强度较大，而且工件多次翻转后定位基准的多次变化容易带来加工误差，造成生产效率较低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，包括立加中心、搬运机械手、四轴转台、定位模具、上料机构及下料机构，所述定位模具连接在所述立加中心上，所述定位模具包括固接板、固接在所述固接板上用于对未加工物料进行固定的一序定位结构及固接在所述固接板上用于对完成一次加工的物料进行固定的二序定位结构，所述搬运机械手固定在所述四轴转台上，所述搬运机械手用于将上料机构上提供的物料夹取搬运至一序定位结构上、且再将一序定位机构上完成加工的物料搬运至二序定位结构上并将二序定位结构上完成加工的物料搬运至下料机构上，所述立加中心用于对一序定位结构和二序定位结构上的物料进行加工。

进一步地，所述搬运机械手包括固接在所述四轴转台上机械手臂和连接在机械手臂上的抓取结构，所述抓取结构包括与机械手臂连接在的视觉识别相机和连接在视觉识别相机上的第一平动机械手和第二平动机械手，所述的第一平动机械手连接在视觉识别相机上的位置与第二平动机械手连接在视觉识别相机上位置成90°设置。

进一步地，所述定位模具还包括连接在立加中心上的翻转结构，所述翻转结构包括固接于立加中心的机台板上的连接板、分别固接在连接板两端的翻转尾座和翻转头座、与所述翻转头座连接的驱动电机、通过连接法兰连接在所述翻转尾座和翻转头座之间的U型连接板，所述固接板固接于所述U型连接板的底板上。

进一步地，所述门架支座包括与叉车前桥连接的加工面A、形成结构边的加工面B、及与门架主体连接的加工面C，所述一序定位结构和所述二序定位结构均包括支撑件、定位件、顶紧件以及压紧件所述支撑件用于将门架支座支撑在所述固接板上；所述一序定位结构的定位件为设置于加工面B外侧和加工面C外侧的定位推缸，所述一序定位结构的顶紧件为设于加工面Ａ外侧的杠杠油缸一；所述二序定位结构的定位件为设于加工面A外侧的定位板，所述二序定位结构的顶紧件包括设于加工面B外侧的杠杆油缸二和加工面Ｃ外侧的直推油缸；所述压紧件用于将定位完成的门架支座压紧在支撑件上。

进一步地，所述支撑件为设于所述门架支座的三个角端且固接于所述固接板上的三个支撑块或支撑缸；所述压紧件为分别靠近三个支撑块且固接于所述固接板上对门架支座的三个角端进行压紧的转角油缸；所述杠杆油缸一和所述杠杠油缸二设于所述固接板的同一侧边。

进一步地，所述上料机构包括连接框架、连接在连接框架一端的主动结构和连接在连接框架另一端的从动结构、以及连接主动结构和从动结构的输送链条，所述主动结构包括固接在连接框架上的电机、通过短链条与电机连接的小齿轮、与小齿轮固接在主动轴总成、连接在主动轴总成两端的主动轮，所述从动结构包括连接在所述连接框架上的从动轴总成及连接在从动轴总成两端的从动轮，所述主动轮和从动轮之间通过输送链条连接，所述门架支座置于物料托盘上、并通过输送链条进行输送；所述下料机构采用与上料机构相同的结构。

进一步地，所述从动轴总成两端的轴承座均通过一拉紧结构连接在所述连接框架上，所述拉紧结构包括平行于输送链条的输送方向且设于轴承座上下侧的两个滑轨、与轴承座连接且与滑轨形成滑动连接的滑块、设于轴承座一侧且固接在所述连接框架上的拉紧座、穿过所述拉紧座与所述轴承座固接且与所述滑轨相平行的调节螺杆、以及连接在调节螺杆上且位于所述拉紧座外侧的锁紧螺母，所述滑轨固接于所述连接框架上。

进一步地，所述连接框架内靠近从动结构的一端连接有一用于将物料托盘顶起的顶升结构，所述顶升结构包括横向设置的顶升板、连接在连接框架上且与所述顶升板平行设置的顶升连接板、固接在顶升连接板上的导套、滑动连接导套上且与顶升板固接的导杆、垂直固接在所述顶升连接板上且活动端与所述顶升板固接的驱动气缸。

进一步地，所述物料托盘包括一对相互平行且可置于输送链条上的托板、分别连接在一对托板上的一对槽钢、分别固接在一对槽钢上的一对矩形管、连接在一对矩形管上的支撑面板、以及固接在支撑面板上的放料模板，所述放料模板上设有用于放置物料的放置槽。

有益效果：

1、本发明通过上料机构和下料机构对门架支座进行上下料工艺，再通过搬运机械手上的两个平动机械手完成毛坯和成品的不间断交换，最后通过一个定位模具分别对未加工和一次加工的门架支座进行固定；

2、本发明中上料机构和下料机构中均设有拉紧结构和顶升结构，所述拉紧结构用于对输送链条的松紧度进行调节，所述顶升结构用于对物料托盘进行顶升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中抓取结构的结构示意图；

图3为本发明中定位模具的结构示意图；

图4为本发明中门架支座的结构示意图；

图5为本发明中主动结构的结构示意图；

图6为本发明中从动结构的结构示意图；

图7为本发明中拉紧结构的结构示意图；

图8为本发明中顶升结构的结构示意图；

图9为本发明中物料托盘的结构示意图；

图中：100、立加中心；110、机台板；200、搬运机械手；210、机械手臂；220、抓取结构；221、视觉识别相机；222、第一平动机械手；223、第二平动机械手；300、四轴转台；400、定位模具；410、固接板；420、翻转结构；421、连接板；422、翻转尾座；423、翻转头座；424、驱动电机；425、连接法兰；426、U型连接板；430、支撑件；440、压紧件；450、定位推缸；460、杠杠油缸一；470、定位板；480、杠杠油缸二；490、直推油缸；500、上料机构；510、连接框架；520、主动结构；521、电机；522、短链条；523、小齿轮；524、主动轴总成；525、主动轮；530、从动结构；531、从动轴总成；532、轴承座；540、拉紧机构；541、滑轨；542、滑块；543、拉紧座；544、调节螺杆；545、锁紧螺母；550、顶升结构；551、顶升板；552、顶升连接板；553、导套；554、导杆；555、驱动气缸；560、输送链条；570、限位块；600、下料机构；700、物料托盘；710、托板；720、槽钢；730、矩形管；740、支撑面板；750、放料模板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示，一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，包括立加中心、搬运机械手、四轴转台、定位模具、上料机构及下料机构，其中所述定位模具连接在所述立加中心上，如图3所示，所述定位模具包括固接板、固接在所述固接板上用于对未进行加工的叉车门架支座进行固定的一序定位结构、及固接在所述固接板上用于对完成一次加工的叉车门架支座进行固定的二序定位结构；如图1所示，所述的搬运机械手固定在所述四轴转台上，通过四轴转台的转动带动搬运机械手的转动，所述搬运机械手用于将上料机构上提供的门架支座夹取搬运至一序定位结构上、且再将一序定位机构上完成一次加工的门架支座搬运至二序定位结构上，并将二序定位结构上完成加工的门架支座搬运至下料机构上进行转移，所述的立加中心用于对一序定位结构和二序定位结构上的门架支座进行加工。

如图2所示，所述的搬运机械手包括固接在所述四轴转台上机械手臂和连接在机械手臂上用于抓取门架支座的抓取结构，其中所述的抓取结构包括与机械手臂连接在的视觉识别相机和固接在所述视觉识别相机上的第一平动机械手和第二平动机械手，且所述的第一平动机械手连接在视觉识别相机上的位置与第二平动机械手连接在视觉识别相机上位置成90°设置，即所述第一平动机械手、视觉识别相机及第二平动机械手成L型结构设置；所述视觉识别相机通过拍照确认门架支座的外形和位置，同时将门架支座的位置发送到控制系统，控制系统给第一平动机械手或第二平动机械手发出抓取零件指令，抓取门架支座后按照设定的程序，将门架支座摆放到定位模具中的指定位置，第一平动机械手和第二平动机械手之间相互之间成90°，可以同时抓取毛坯、半成品或者毛坯和成品。

如图4所示，本发明提及的门架支座包括与叉车前桥连接的加工面A、形成结构边的加工面B、及与门架主体连接的加工面C，如图3所示，所述的定位模具包括固接板、一序定位结构、二序定位结构以及连接在立加中心上的翻转结构，其中所述的翻转结构包括固接于所述立加中心的机台板上的连接板，在所述连接板两端分别固接有翻转尾座和翻转头座，其中所述翻转头座上固接有用于提供驱动的驱动电机，所述翻转尾座的内侧和翻转头座的内侧均连接有一连接法兰，两个连接法兰之间连接一U型连接板，所述驱动电机可通过连接法兰驱使所述U型连接板转动，所述的固接板固接于所述U型连接板的底板上； 所述一序定位结构和所述二序定位结构均包括有支撑件、定位件、顶紧件以及压紧件，其中所述的支撑件用于将门架支座支撑在所述固接板上，为设于所述门架支座的三个角端且固接于所述固接板上的三个支撑块或支撑缸，所述的一序定位结构的定位件为设置于加工面B外侧和加工面C外侧的定位推缸，且位于加工面C外侧的定位推缸设有两个并与加工面B外侧的定位推缸形成三角形设置，所述一序定位结构的顶紧件为设于加工面Ａ外侧的杠杠油缸一，所述二序定位结构的定位件为设于加工面A外侧的定位板，所述二序定位结构的顶紧件包括设于加工面B外侧的杠杆油缸二和加工面Ｃ外侧的直推油缸，所述压紧件用于将定位完成的门架支座压紧在支撑件上，所述压紧件为分别靠近三个支撑块且固接于所述固接板上对门架支座的三个角端进行压紧的转角油缸，所述杠杆油缸一和所述杠杠油缸二设于所述固接板的同一侧。由此，在摆放工件时，通过翻转结构将U型连接板带动固接板旋转45度，第一平动机械手抓取未加工的门架支座，按照预设的程序和姿态第二平动机械手抓取在一序定位结构上完成加工的门架支座，此时第一平动机械手将未加工的门架支座放置在支撑件上，利用倾斜时的重力作用，门架支座滑动下落，此时通过定位推缸进行定位固定，再通过杠杠油缸一进行顶紧固定，最后通过转角油缸进行压紧，完成后机械手旋转90°，第一平动机械手抓取二序定位结构上完成加工的门架支座，再第二平动机械手将抓取的加工一次的门架支座置于二序定位结构的支撑件上，并通过顶紧件和压紧件进行固定，最后通过第一平动机械手将完成加工的门架支座转移至下料机构上，再以上述工序循环即可。当门架支座固定在一序定位结构上时，立加中心对加工面A进行镗孔加工和铣面加工，在二序定位结构上时，立加中心对加工面进行钻孔和螺纹孔加工。

如图5和图6所示，所述的上料机构包括连接框架，所述连接框架包括有矩形管组成的方形框底、垂直连接在方形框底的侧边上且分别位于其两端的一对主动轴连接板和一对从动轴连接板、位于方形框底两端的端防护板、以及上护板，所述主动轴连接板上连接有主动结构，所述主动结构包括固接在方形框底上的电机、通过短链条与电机连接的小齿轮、与小齿轮固接在主动轴总成、连接在主动轴总成两端的主动轮，所述主动轴与所述主动轴连接版相连接，所述从动轴连接板上连接有从动结构，所述的从动结构包括通过轴承座连接在所述从动轴连接板上的从动轴总成、及连接在从动轴总成两端的从动轮，所述主动轮和从动轮之间通过输送链条进行连接，所述门架支座叠放置于一物料托盘上，所述物料托盘置于所述输送链条上进行输送，在所述连接框架的两端位于输送链条的两端分别固接有限位块570，所述的下料机构采用与上料机构相同的结构，且所述上料机构和下料机构优选并排设于四轴转台的一侧。

如图7所示，所述从动轴连接板上设置的连接从动轴的轴孔为腰型孔，所述从动轴总成两端的轴承座均通过一拉紧结构连接在所述从动轴连接板上，所述的拉紧结构包括平行于输送链条的输送方向且设于轴孔上下侧的两个滑轨、与轴承座一体连接且与滑轨形成滑动连接的滑块、设于轴孔一侧且固接在所述从动轴连接板上的拉紧座、穿过所述拉紧座与所述轴承座固接且与所述滑轨相平行的调节螺杆、以及连接在调节螺杆上且位于所述拉紧座外侧的锁紧螺母，所述滑轨固接于所述从动轴连接板上，由此，所述调节螺杆调节轴承座沿滑轨来回移动，从而带动从动轴沿腰型孔进行移动，从而对输送链条的松紧度进行调节，调整完成后，通过锁紧螺母并紧固定，防止松动。

如图5、图6及图8所示，在所述连接框架内靠近从动结构的一端连接有一用于可将所述物料托盘顶起的顶升结构，所述的顶升结构包括横向设置的顶升板、及连接在连接框架上且与所述顶升板平行设置的顶升连接板，在所述顶升连接板上固接有导套，在所述导套上滑动连接有竖向的导杆，所述导杆的上端固接在所述顶升板的底端面上，在所述连接框架内设有一驱动气缸，所述驱动气缸垂直固接在所述顶升连接板、且所述驱动气缸的活动端固接与所述顶升板的底端面上，由此驱动气缸的伸缩运动可促使顶升板在导杆作用下上下移动，当输送链条上的物料托盘位于顶升板的上方时，通过驱动气缸使顶升板向上运动，顶升板接触物料托盘，并带动物料托盘向上升，当物料托盘再需要进行转移输送时，所述驱动气缸促使顶升板带动物料托盘向下移动直至物料托盘与输送链条接触，所述顶升板不使用时所处的水平面要低于所述输送链条所在的水平面。所述上料机构摆放时，主动结构的设置靠近于所述四轴转台，此时下料机构，从动结构的设置靠近于所述四轴转台。

如图9所示，所述的物料托盘包括相互平行且可置于连接框架两侧的输送链条上的一对托板、分别连接在一对托板上的一对槽钢、分别固接在一对槽钢上的一对矩形管、连接在一对矩形管上的支撑面板、以及固接在支撑面板上的放料模板，所述放料模板上设有用于放置物料的放置槽，由此物料托盘放置在输送链条上时，一对托板置于两个输送条上，即可通过输送链条实现对物料托盘的输送。如图1所示，所述搬运机械手外周设有防护结构，所述防护结构包括底部防护网和四周防护网。

使用过程：

待加工工件按照物料托盘上的标志摆放物料，摆放物料的高度和层数需按照预先设定的进行，人工将摆满物料的托盘调运到上料机构上，按安全护栏上的按钮，物料进入待加工区域，下料机构上摆放一个空的物料托盘用于摆放加工后的零件，此时启动自动化运行指令，搬运机械手通过视觉识别判断物料的位置，然后其中一个平动机械手抓取物料等待立加中心的物料加工完工指令，此时另一个平动机械手处于空闲状态，搬运机械手接到机床加工完工指令后，在立加中心自动门打开后，进入立加中心内，处于空闲状态的平动机械手抓取一序完工的半成品，然后旋转90度，将未加工的物料摆放到一序定位结构上，如此原抓取未加工物料的平动机械手处于空闲状态，此平动机械手抓取二序定位机构上已完工的成品，同时抓取完成一次加工物料的平动机械手将物料摆放在二序定位结构上，此时两个平动机械手即完成毛坯和成品的交换，搬运机械手携带完成成品的物料退出立加中心，机床门自动关闭，立加中心开始加工，加工结束后进入下一个循环。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，其特征在于，包括立加中心（100）、搬运机械手（200）、四轴转台（300）、定位模具（400）、上料机构（500）及下料机构（600），所述定位模具连接在所述立加中心上，所述定位模具包括固接板（410）、固接在所述固接板上用于对未加工物料进行固定的一序定位结构及固接在所述固接板上用于对完成一次加工的物料进行固定的二序定位结构，所述搬运机械手固定在所述四轴转台上，所述搬运机械手用于将上料机构上提供的物料夹取搬运至一序定位结构上、且再将一序定位机构上完成加工的物料搬运至二序定位结构上并将二序定位结构上完成加工的物料搬运至下料机构上，所述立加中心用于对一序定位结构和二序定位结构上的物料进行加工；

所述搬运机械手包括固接在所述四轴转台上机械手臂（210）和连接在机械手臂上的抓取结构（220），所述抓取结构包括与机械手臂连接在的视觉识别相机（221）和连接在视觉识别相机上的第一平动机械手（222）和第二平动机械手（223），所述的第一平动机械手连接在视觉识别相机上的位置与第二平动机械手连接在视觉识别相机上位置成90°设置；

所述定位模具还包括连接在立加中心上的翻转结构（420），所述翻转结构包括固接于立加中心的机台板（110）上的连接板（421）、分别固接在连接板两端的翻转尾座（422）和翻转头座（423）、与所述翻转头座连接的驱动电机（424）、通过连接法兰（425）连接在所述翻转尾座和翻转头座之间的U型连接板（426），所述固接板固接于所述U型连接板的底板上；

所述门架支座包括与叉车前桥连接的加工面A、形成结构边的加工面B、及与门架主体连接的加工面C，所述一序定位结构和所述二序定位结构均包括支撑件（430）、定位件、顶紧件以及压紧件（440），所述支撑件用于将门架支座支撑在所述固接板上；

所述一序定位结构的定位件为设置于加工面B外侧和加工面C外侧的定位推缸（450），所述一序定位结构的顶紧件为设于加工面Ａ外侧的杠杆油缸一（460）；

所述二序定位结构的定位件为设于加工面A外侧的定位板（470），所述二序定位结构的顶紧件包括设于加工面B外侧的杠杆油缸二（480）和加工面Ｃ外侧的直推油缸（490）；

所述压紧件用于将定位完成的门架支座压紧在支撑件上；

所述上料机构包括连接框架（510）、连接在连接框架一端的主动结构（520）和连接在连接框架另一端的从动结构（530）、以及连接主动结构和从动结构的输送链条（560），所述主动结构包括固接在连接框架上的电机（521）、通过短链条（522）与电机连接的小齿轮（523）、与小齿轮固接在主动轴总成（524）、连接在主动轴总成两端的主动轮（525），所述从动结构包括连接在所述连接框架上的从动轴总成（531）及连接在从动轴总成两端的从动轮，所述主动轮和从动轮之间通过输送链条连接，所述门架支座置于物料托盘（700）上、并通过输送链条进行输送；所述下料机构采用与上料机构相同的结构；

其特征在于，所述物料托盘包括一对相互平行且可置于输送链条上的托板（710）、分别连接在一对托板上的一对槽钢（720）、分别固接在一对槽钢上的一对矩形管（730）、连接在一对矩形管上的支撑面板（740）、以及固接在支撑面板上的放料模板（750），所述放料模板上设有用于放置物料的放置槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，其特征在于，所述支撑件为设于所述门架支座的三个角端且固接于所述固接板上的三个支撑块或支撑缸；所述压紧件为分别靠近三个支撑块且固接于所述固接板上对门架支座的三个角端进行压紧的转角油缸；所述杠杆油缸一和所述杠杆油缸二设于所述固接板的同一侧边。

3.根据权利要求1所述的一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，其特征在于，所述从动轴总成两端的轴承座（532）均通过一拉紧结构（540）连接在所述连接框架上，所述拉紧结构包括平行于输送链条的输送方向且设于轴承座上下侧的两个滑轨（541）、与轴承座连接且与滑轨形成滑动连接的滑块（542）、设于轴承座一侧且固接在所述连接框架上的拉紧座（543）、穿过所述拉紧座与所述轴承座固接且与所述滑轨相平行的调节螺杆（544）、以及连接在调节螺杆上且位于所述拉紧座外侧的锁紧螺母（545），所述滑轨固接于所述连接框架上。

4.根据权利要求1所述的一种用于叉车门架支座加工的柔性自动化加工单元，其特征在于，所述连接框架内靠近从动结构的一端连接有一用于将物料托盘顶起的顶升结构（550），所述顶升结构包括横向设置的顶升板（551）、连接在连接框架上且与所述顶升板平行设置的顶升连接板（552）、固接在顶升连接板上的导套（553）、滑动连接导套上且与顶升板固接的导杆（554）、垂直固接在所述顶升连接板上且活动端与所述顶升板固接的驱动气缸（555）。