CN110615129A - 一种线末装箱系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线末装箱系统及方法，包括：升降部、穿梭部、装箱机器人和料筐；穿梭部包括沿第一方向设置的穿梭轨道以及能够沿穿梭轨道运动的穿梭工装；升降部设置在穿梭轨道靠近零件出料的一端，装箱机器人设置在穿梭轨道的两侧；升降部包括沿第二方向设置的升降导轨以及能够沿升降导轨运动的落料工装，所述落料工装处于第一位置时，接收多工位压力机上传送来的零件并叠加至设定数量；落料工装处于第二位置时，其上的零件被穿梭工装托住；落料工装处于第三位置时，零件转移至穿梭工装；落料工装与穿梭工装的运动互不干涉。本发明能够实现多工位压力机末端的自动装箱，大量节省人工成本，提高生产效率，有利于提高产品品质。

Description

一种线末装箱系统及方法

技术领域

本发明涉及自动装箱技术领域，尤其涉及一种线末装箱系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

现在汽车冲压生产线大部分都已安装机器人/机械手代替人工生产形成冲压自动化生产线，而且一部分冲压生产线线末也配置了自动装箱系统，大大提高生产效率及减少了人工成本。

而同样是多模位冲压成型生产的多工位压力机，虽然多工位压力机内部大多配置机械手来进行自动生产，但是线末装箱环节仍为人工码垛装箱，这种方法极大地阻碍了多工位压力机的生产效率，并且需要耗费大量的人力物力，容易造成安全隐患。

多工位压力机即一台压力机，其模具上配有多个工位，板料从压机入口进入之后，依次通过各个工位的冲压动作之后得到想要的零件形状。多工位压力机所起的作用相当于一个小型的冲压生产线，现有的冲压生产线的线末自动装箱系统如果直接应用在多工位压力机的线末实现自动装箱，则存在投资成本高，占地面积大，结构过于复杂的问题。

另外，发明人发现，由于多工位压力机的零件出料节拍快，装箱机器人的装箱节拍无法满足多工位压力机的零件出料节拍的要求；通过增加装箱机器人数量虽然能够满足装箱需求，但是，同样存在投资成本高、占地面积大等问题，这给多工位压力机的线末自动装箱带来了很大的困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种线末装箱系统及方法，能够实现多工位压力机的零件自动装箱，同时能够解决装箱机器人抓取零件的节拍与多工位压力机的零件出料节拍无法匹配的问题，提高生产效率，降低生产成本。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种线末装箱系统，包括：升降部、穿梭部、装箱机器人和料筐；

所述穿梭部包括沿第一方向设置的穿梭轨道以及能够沿穿梭轨道运动的穿梭工装；所述升降部设置在穿梭轨道靠近零件出料的一端，所述装箱机器人设置在穿梭轨道的两侧；所述料筐设置在穿梭轨道远离零件出料的一端；

所述升降部包括沿第二方向设置的升降导轨以及能够沿升降导轨运动的落料工装，所述落料工装处于第一位置时，接收多工位压力机上传送来的零件并叠加至设定数量；所述落料工装处于第二位置时，其上的零件被穿梭工装托住；所述落料工装处于第三位置时，零件转移至穿梭工装；落料工装与穿梭工装的运动互不干涉。

穿梭工装接收到零件后，通过穿梭轨道将零件运送至装箱机器人位置，装箱机器人对运送过来的零件进行装箱，机器人装箱的过程中，出料零件继续在落料工装上叠加，这样给装箱机器人提供了一个实现抓取零件并装箱任务的时间，从而降低了对装箱机器人抓取速度的要求，解决了机器人抓取速度与多工位压力机的零件出料节拍不匹配的问题。

在另一些实施例中，公开了一种多工位压力机线末装箱系统，在多工位压力机的零件出料端设置上述的线末装箱系统。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种线末装箱方法，包括：

升降部处于升起状态，出料零件传送至升降部；

升降部上的零件叠加到设定数量后，升降部下降；

升降部下降过程中，其上的零件被穿梭部托住，而升降部继续下降至不影响穿梭工位移动的位置；

穿梭部带动零件向靠近装箱机器人的方向移动，到达设定位置后，装箱机器人抓取零件并放入设定的料筐；

穿梭部移动过程中，升降部升起至初始状态，继续下一循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

能够实现多工位压力机末端(即零件出料端)的自动装箱，大量节省人工成本，提高生产效率，有利于提高产品品质。

通过升降部和穿梭部的配合，能够充分适应多工位压力机线末零件出料的节拍，避免单独的穿梭部的穿梭速度或者装箱机器人抓取零件的节拍无法满足多工位压力机的冲压速度的问题，提高生产效率。

同样适用于其他小型的汽车零件冲压生产线。

附图说明

图1为实施例一中多工位压力机线末装箱系统结构示意图；

图2为实施例一中穿梭机结构示意图；

图3为实施例一中升降机结构示意图；

图4(a)和图4(b)分别为实施例一中落料工装与穿梭工装互为抄手状态的立体示意图和平面示意图；

图5为实施例一中机器人卡爪组件结构示意图；

图6为实施例一中Y轴方向限位杆结构示意图；

图7为实施例一中料筐定位机构结构示意图；

其中，1.多工位压力机，2.升降机，3.穿梭机，4.装箱机器人，5.料筐定位台，6.穿梭轨道，7.穿梭工位，8.穿梭工装，8-1.基础杆，8-2.副杆，8-3.限位板，9.升降导轨，10.落料工位，11.落料工装，12.勾爪，13.支撑杆，14.压紧盘，15.勾爪气缸，16.X轴方向移动机构，17.Y轴方向限位杆，18.安装架，19.螺纹丝杠，20.螺母，21.限位块，22.料筐放置台，23.料筐限位块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种多工位压力机线末装箱系统，如图1所示，包括：升降机2、穿梭机3、装箱机器人4、料筐以及料框定位台；

穿梭机3结构如图2所示，包括穿梭工位7和穿梭轨道6，穿梭轨道6设置再多工位压力机1的出料端，穿梭工位7设置在穿梭轨道6上，能够沿着穿梭轨道6运动，实现往复穿梭；图2中，通过电机带动同步传送带转动，同步传送带带动穿梭工位7实现往复穿梭运动。

穿梭工位7上设有用于承接零件的穿梭工装8；穿梭工装8通过插柄与穿梭工位7上的可锁紧插孔配合，实现可拆卸连接，穿梭工装8锁紧后随穿梭工位7一起运动。参照图4(a)，穿梭工装8的结构包括：工装基础杆8-1、副杆8-2和限位板8-3等组成，工装基础杆8-1是整个穿梭工装8的基础，所有副杆8-2都要直接或间接安装到基础杆8-1上；副杆8-2是按照零件形状布置的杆，直接或间接安装到基础杆8-1上，图4中两个限位板8-3之间的空间用于承载零件，限位板8-3是在副杆8-2上布置的具有一定高度的板，用于限制零件的前后左右位置。限位板8-3上面形状是挡板形状，下面是销柱形状，销柱插入安装配件上然后锁紧，可以根据零件形状上下调节限位板8-3的位置。

需要说明的是，穿梭工位7与穿梭轨道6之间可以通过滑块与导槽的配合实现移动，也可以通过滑轮和滑轨配合的方式实现移动，或者，也可以采用本领域技术人员能够获知的其他配合方式实现移动。

升降机2设置在穿梭轨道6靠近多工位压力机1零件出料端的一端，升降机2结构如图3所示，包括：升降导轨9和落料工位10，落料工位10能够沿升降导轨9进行升降运动；落料工位10上设有用于承载零件的落料工装11，落料工装11通过插柄与落料工位10上的可锁紧插孔配合，实现可拆卸连接，落料工装11锁紧后能够与落料工位10一起升降运动。图2中，通过电机带动同步带转动，同步带转动带动丝杠转动，丝杠转动带动落料工位10上下移动；从而实现落料工装11的上下移动。

多工位压力机1的出料零件进入落料工装11，并进行叠加，叠加到设定数量后，升降机2将零件运送至穿梭机3，穿梭机3将零件运送至装箱机器人4位置，以实现零件的装箱。装箱机器人4在对零件进行装箱的过程中，多工位压力机1新的出料零件继续进入落料工装11叠加，给装箱机器人4提供一个抓取零件装箱的时间，降低了对装箱机器人4抓取零件速度的要求。

落料工装11的结构包括：工装基础杆8-1、副杆8-2和限位板8-3等组成，结构与穿梭工装8类似，所有副杆8-2直接或间接安装到基础杆8-1上，限位板8-3是在副杆8-2上布置的具有一定高度的板；工装基础杆8-1、副杆8-2和限位板8-3所起的作用与上述结构在穿梭工装8中所起的作用相同，不再赘述。

参照图4(a)和图4(b)，落料工装11与穿梭工装8互为抄手状态，即两者的基础杆8-1相互交错插空设置，落料工装11下降到与穿梭工装8平齐的位置时，落料工装11的基础杆8-1正好可以从穿梭工装8基础杆8-1的空隙中穿过，使得两者运动互不干扰；同时，落料工装11上的叠加零件也被穿梭工装8托住，实现零件位置的过渡。当然，图4(a)和图4(b)示出的落料工装11与穿梭工装8的结构形式以及基础杆8-1相对位置的设置仅是一种具体的实施方式；实际使用过程中，落料工装11与穿梭工装8中基础杆8-1位置的设置是根据零件的形状确定的，确定的原则是，两者的运动互不干涉，且能够实现零件位置从落料工装11到穿梭工装8的过渡；本领域技术人员基于上述原则可以设计出不同的结构形式。

本实施例中，穿梭工装8和落料工装11的主要作用是支撑并限位零件，并带动零件一起运动，可以根据不同的零件形状切换不同的穿梭工装8和落料工装11的结构形式；每种零件有自己预先调整好的相应的工装结构，需要更换零件时，直接将对应零件的工装结构替换到相应设备位置，而不需要去现场调整各个副杆8-2的间距，这样可以提高效率。

本实施例中，升降导轨9与穿梭轨道6垂直设置，落料工位10的初始状态是处于升起的位置，比如，可以处于比压机内下模上平面略低的位置；多工位压力机线末的零件出料后，被机器人抓取至落料工装11上，等到零件叠加至设定的数量后，落料工装11下降至与穿梭工装8平齐的位置，落料工装11上的零件被穿梭工装8托住，落料工装11继续下降至设定位置，零件转移至穿梭工装8上；穿梭工装8带着零件沿着穿梭轨道6移动至装箱机器人4位置，装箱机器人4将零件抓取至相应的料筐。

装箱机器人4设置在穿梭轨道6的两侧；装箱机器人4包括：机器人本体，机械臂以及与机械臂连接的两组零件抓取机构，参照图5，两组零件抓取机构通过安装架18与机械臂连接，两者的连接方式可以采用快换接头的形式，以便于需要抓取的零件不同时，零件抓取机构能够快速更换。

两组零件抓取机构沿X轴方向设置，两组零件抓取机构均与X轴方向移动机构16连接，实现两组零件抓取机构在X轴方向上的相对移动；零件抓取机构包括沿Y轴方向相对设置的两个勾爪组件，两个勾爪组件通过Y轴方向限位杆17实现勾爪组件在Y轴方向上的相对移动。这样，两组零件抓取机构之间的间距可调，每一组零件抓取机构中的两个勾爪组件之间的间距也可调。

X轴方向的移动机构可以通过滑块与导轨配合的方式实现手动或自动移动；也可以通过丝杠和丝杠螺母20配合的方式实现手动或自动移动，以实现零件抓取机构在X轴方向上的相对移动。

参照图6，Y轴方向限位杆17相当于是一个卡尺，根据每种零件的形状需要，通过人工调节螺母20使两个限位块21在合适的位置，每种零件有自己对应的专用Y轴方向限位杆17。

当生产线更换生产零件时，将对应零件的专用Y轴方向限位杆17放到机器人抓取机构的相对位置，按照限位块21的位置，人工调整勾爪组件的位置，直至勾爪组件上的相应卡槽能卡到限位块21为止，然后锁紧勾爪组件。

Y轴方向限位杆17包括1个螺纹丝杆19、2个限位块21以及设置在每个限位块21两端的螺母20。

勾爪组件包括：勾爪12、支撑杆13和压紧盘14，勾爪12固定在支撑杆13的端部，勾爪12能够在勾爪气缸15的带动下实现勾起和展开；压紧盘14固定在支撑杆13上，所述压紧盘14能够沿与支撑杆13平行的方向上下移动。

勾爪气缸15可控制勾爪12在竖直垂下与水平勾起两个动作之间切换。勾爪12、支撑杆13、压紧盘14配合抓取零件，抓零件前勾爪12竖直垂下，当机器人卡爪移动到可抓取零件位置后，勾爪气缸15带动勾爪12水平勾起，两个相对设置的勾爪12从下面将零件勾起，然后通过调整压紧盘14的位置实现从上面压紧零件，通过勾爪12与压紧盘14的配合，牢固的托起零件。

可以根据零件形状更换不同形式的勾爪组件或者更换不同形式的零件抓取机构。

料筐用于放置零件，料筐设置在穿梭轨道6远离生产线的一端，料筐通过料框定位台进行定位；料筐定位台5的结构如图7所示，包括：料筐放置台22，在料筐放置台22的两侧设置料筐限位块23或者限位杆，料筐被限制在两侧的料筐限位块23或者限位杆之间，实现料筐的定位。

实施例二

在一个或多个实施方式中，多工位压力机线末装箱系统的工作过程具体为：

①初始状态：落料工装11在升降机2上处于升起状态(升起状态为落料工位10可承接压力机里传送过来的零件的正常工作状态)，落料工装11里已有数件零件；穿梭工装8处于落料工装11正下方；

②多工位压力机1中的零件在末序模位冲压完成后，由三次元机械手搬送至落料工装11上。

③当落料工装11里的零件叠满(叠满数量依据生产节拍及零件形状决定，一般5件)后，升降机2下降，落料工装11与穿梭工装8互为抄手状态，落料工装11下降的过程中，这一叠零件刚好被穿梭工装8托住，落料工装11继续下降至升降机2下位，此下位时，落料工装11与穿梭工装8横向运动不干涉；

④穿梭工装8承接了这一叠零件之后，由穿梭机3带动穿梭至线末端；同时落料工位10在升降机2带动下上升，上升至升起状态，继续接料；

⑤机器人抓手在机器人手臂的带动下，从穿梭工装8上抓走零件，装箱至料框定位台上料框中(穿梭工装8每次穿梭至线末端，由其中一台机器人抓料，下一次穿梭过来由另外一台机器人抓料，这是由生产节拍决定的)；

⑥被机器人抓手抓走料之后的空的穿梭工装8再由穿梭机3带动，穿梭至落料工装11正下方(此时落料工装11处于升起状态，即将叠满5件零件)；

⑦此时处于又一循环的初始状态，重复之前的工作动作。

需要说明的是，本实施例的多工位压力机线模装箱系统及方法，同样适用于其他小型的汽车零件冲压生产线线末的零件装箱。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种线末装箱系统，其特征在于，包括：升降部、穿梭部、装箱机器人和料筐；

所述穿梭部包括沿第一方向设置的穿梭轨道以及能够沿穿梭轨道运动的穿梭工装；所述升降部设置在穿梭轨道靠近零件出料的一端，所述装箱机器人设置在穿梭轨道的两侧；所述料筐设置在穿梭轨道远离零件出料的一端；

所述升降部包括沿第二方向设置的升降导轨以及能够沿升降导轨运动的落料工装，所述落料工装处于第一位置时，接收零件出料端传送来的零件并叠加至设定数量；所述落料工装处于第二位置时，其上的零件被穿梭工装托住；所述落料工装处于第三位置时，零件转移至穿梭工装；落料工装与穿梭工装的运动互不干涉。

2.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述落料工装通过落料工位与升降导轨连接，落料工位固定在升降导轨上，落料工装与落料工位可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述穿梭工装通过穿梭工位与穿梭轨道连接，穿梭工位固定在穿梭轨道上，穿梭工装与穿梭工位可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述落料工装包括：若干第一零件承载杆和固定在所述第一零件承载杆上的零件限位件；所述穿梭工装包括：若干第二零件承载杆和固定在所述第二零件承载杆上的零件限位件；

所述第一零件承载杆和第二零件承载杆交错插空设置，使得落料工装和穿梭工装的运动互不干涉。

5.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述第二方向与第一方向相互垂直。

6.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述装箱机器人包括：机械臂以及与机械臂连接的至少两组零件抓取机构，两组零件抓取机构之间的距离可调；

或者，每一组零件抓取机构包括两个勾爪组件，两个勾爪组件之间的距离可调；

或者，根据零件形状更换不同的勾爪组件。

7.如权利要求6所述的一种线末装箱系统，其特征在于，所述勾爪组件包括：勾爪、支撑杆和压紧盘，所述勾爪固定在支撑杆的端部，所述勾爪能够在勾爪气缸的带动下实现勾起和展开；所述压紧盘固定在支撑杆上，所述压紧盘能够沿与支撑杆平行的方向上下移动。

8.如权利要求1所述的一种线末装箱系统，其特征在于，还包括：料筐定位机构，料筐通过料筐定位机构实现定位。

9.一种多工位压力机线末装箱系统，其特征在于，在多工位压力机的零件出料端设置权利要求要求1-7任一项所述的线末装箱系统。

10.一种线末装箱方法，其特征在于，包括：

升降部处于升起状态，出料零件传送至升降部；

升降部上的零件叠加到设定数量后，升降部下降；

升降部下降过程中，其上的零件被穿梭部托住，而升降部继续下降至不影响穿梭工位移动的位置；

穿梭部带动零件向靠近装箱机器人的方向移动，到达设定位置后，装箱机器人抓取零件并放入设定的料筐；

穿梭部移动过程中，升降部升起至初始状态，继续下一循环。