CN110948778B - 一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统，包括注塑系统、搬运系统、缓存系统、仕挂系统和总控系统组成。所述注塑系统包括注塑机、换模台、可调抓取器、工业机器人、杠型确认相机、长段输送带、剪料单元、短段调整带组成；所述搬运系统包括搬运RGV、无线供电系统和导轨组成。该智能化生产系统能够实现对不同杠型的视觉识别、适应性抓取、余料修剪、搬送、智能选库、精准仕挂和模具自动更换反向控制等功能。该智能化生产系统可实现多种型号的汽车保险杠由模具注塑至涂装线仕挂过程的完全无人化和智能化生产，替换了大量人工参与、实现了零库存生产制造、实现了智能工厂局部生产功能。

Description

一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统

技术领域

本发明涉及智能工厂领域，具体是一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统。

背景技术

随着“中国制造2025”的提出和发展，智能工厂的建设走上了发展的快车道。对于自动化水平较高的汽车生产行业，在汽车生产的各个环节都在改进生产工艺，提高智能化水平，其中，汽车保险杠的生产制造过程便是一个典型环节。汽车保险杠是用于吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。汽车保险杠传统的生产方式各工艺过程多为独立环节，即模具注塑、人工搬运、人工运输与存储、人工仕挂涂装线。随着汽车种类的增多，此种生产方式不仅效率低，而且占用大量的人力资源，然而为了满足汽车的自动化生产过程，保险杠的备库存储必然占用大量工厂空间，由于人为因素不可控，识别错误率较高。

随着汽车需求量的增大和更新换代频繁，生产车间利用率要求提高，人力成本逐渐增加，实现汽车保险杠由注塑成型至仕挂涂装的自动化生产过程受到了越来越多整车生产厂的关注，同时，实现根据涂装生产线对杠型的需求反向控制注塑模具的自动换模控制，是达到汽车保险杠闭环生产智能制造过程的重要环节。因此，一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统的设计必然受到汽车生产厂的广泛关注和需求。

发明内容

针对现有生产工艺过程的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统，包括注塑系统、搬运系统以及缓存系统、仕挂系统、总控系统，

其中，注塑系统包括换模台、注塑机、可调抓取器、工业机器人、杠型确认相机、长段输送带、剪料单元、短段调整带组成；

其中，搬运系统包括搬运RGV、无线供电系统和导轨组成；

其中，缓存系统包括长段输送带、短段输送带、传送皮带、光电传感器、导向轮组、拱形支撑梁、驱动电机、调宽电机、连杆结构、框架、宽度检测单元；

其中，仕挂系统包括仕挂缓存带、杠型识别相机、可调节仕挂机器人、仕挂定位带；

其中，总控系统包括总控单元、注塑控制单元、搬运控制单元、缓存库控制单元、仕挂控制单元。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)注塑系统中可安装在机器人末端的可调抓取器可根据注塑机现有生产的保险杠型号，自动实现两侧吸附单元的开合宽度调节和摆动角度调节，实现对不同类型保险杠的有效抓取；剪料单元机器人可对注塑成型的保险杠进行多余料把的切除和修整；杠型确认相机实现对现有生产保险杠型号进行确认，与生产系统信息比对，避免误生产的出现。

(2)搬运系统中RGV采用非接触供电方式，取电器安装于RGV底部，高频供电线缆平行埋于地面以下，无线缆外露，提高了现场工作的安全性和美观性；搬运RGV沿地面固定的钢制导轨进行运动，可保证运行的直线度，并通过实时感知黏贴在导轨上的磁栅尺进行行走位移的检测，保证了搬运RGV的精准定位；通过单级剪叉机构实现皮带传送平台的自动升降；通过电缸伸缩和同步带传送结构形式，实现两条平行皮带传送单元的宽度调整。

(3)缓存系统中两段皮带传送单元可根据生产的汽车保险杠杠型信息，具有宽度自动调节功能；在长段输送单元的进口侧和出口侧各安装有光电对射传感器，分别进行对保险杠的入库加数和出库减数，实现在库数量的实时计算。

(4)仕挂系统中的仕挂缓存带可实现左右平移调整功能和利用LS开关实现对保险杠的前后对齐功能，达到精确定位的目的，有助于仕挂机器人上的可调节抓取器精准抓取保险杠；增加杠型识别相机，实现对仕挂涂装线前的保险杠进行型号识别与系统任务比对，保证生产任务执行的准确性；可调节仕挂机器人可自动实现两侧吸附单元的开合宽度调节和摆动角度调节，实现对不同类型保险杠的有效抓取。

(5)总控系统可接收工厂MES系统的生产指示信息，根据生产信息可控制注塑控制单元实现根据涂装线生产任务需求进行注塑模具的自动更换，即反向换模功能；可根据现有注塑的保险杠型号和涂装生产线所需的保险杠杠型，指示相对应的皮带传送单元实现各自的宽度调节，适应自动化生产。

附图说明

图1为本发明一种汽车保险杠智能生产系统的整体布局图；

图1中：1-注塑系统；2-搬运系统；3-缓存系统；4-仕挂系统；5-总控系统；11-换模台；12-注塑机；13-可调抓取器；14-工业机器人；15-杠型确认相机；16-长段输送带；17-剪料单元；18-短段调整带；41-仕挂缓存带；42-杠型识别相机；43-可调节仕挂机器人；44-仕挂定位带；50-MES系统；51-总控单元；52-注塑控制单元；53-搬运控制单元；54-缓存库控制单元；55仕挂控制单元；56-涂装生产线控制系统、50-工厂MES系统；

图2为搬运RGV无线供电和导向系统示意图；

图2中：21-搬运RGV；22-无线供电地埋线缆；23-导轨；

图3为搬运RGV结构示意图；

图3中：24-检查臂；

图4为缓存立体库主视图

图4中：31-传送皮带；32-光电传感器；33-导向轮组；34-拱形支撑梁；35-驱动电机36-调宽电机；37-连杆结构；38-框架；39-宽度检测单元；

图5为缓存立体库两端输送结构俯视图；

图5中：3-A-长段输送带；3-B-短段输送带；32-1-入库加数光电传感器；32-2-出库减数光电传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，

本发明提供了一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统，由注塑系统1、搬运系统2、缓存系统3、仕挂系统4和总控系统5组成。

其中，注塑系统1包括换模台11、注塑机12、可调抓取器13、工业机器人14、杠型确认相机15、长段输送带16、剪料单元17、短段调整带18组成；

所述注塑系统1中，注塑控制单元52接收总控单元51的下一阶段杠型生产信息需求，换模台11根据生产信息，沿轨道自动横向移位第一位置，进行自动对准注塑机12的开合侧面，完成现有模具由注塑机12自动滚动传输平台运出至换模台11空位置，再进行横向移位第二位置，完成下一阶段杠型注塑模具由换模台11自动运入注塑机12，实现自动换模过程；可调抓取器13根据注塑机12现有生产的保险杠型号，自动实现两侧吸附单元的开合宽度调节和摆动角度调节，适应对不同类型保险杠的有效抓取；注塑机12完成保险杠注塑后，长段输送带16和短段调整带18自动调宽至适应宽度，工业机器人14根据生产的保险杠类型，自动运行相应的姿态和路径轨迹，与可调抓取器13顺序动作，将注塑机12中的保险杆抓取放到长段输送带16的固定位置；剪料单元17将保险杠的多余料把进行剪除，杠型确认相机15对现有保险杠型号进行确认，与生产系统信息比对，避免误生产的出现；剪料修复和杠型确认完成后，长段输送带16将保险杠自动输送至短段调整带18上，利用皮带两侧的定位开关，实现保险杠的平行对齐，等待搬运系统2的运送。

需要说明的是，工业机器人对保险杠抓取后，由剪料单元机器人进行保险杠多余料把的切除，切除工具可以是夹剪或工业刀具，修剪后，放置长段输送带上；杠型确认相机实现对现有生产保险杠型号进行确认，与生产系统信息比对，避免误生产的出现；长段输送带和短段调整带都可根据现有保险杠类型，实现自动调宽功能。

其中，搬运系统2包括搬运RGV21、无线供电系统22和导轨23组成。

搬运控制单元53通过总控单元51接收到注塑控制单元52传输的保险杠已到达短段调整带18的信息，搬运RGV21沿导轨23直线运行到对接位置，RGV21通过检查臂24结构将输送平台高度调整至于短段调整带18平齐，实现保险杠的输送接收；RGV21再根据搬运控制单元53接收到杠型信息，自动已送至现有搬运杠型对应的缓存库位置和对应高度；RGV21的动力供应采用地埋式无线供电方式，其中无线供电线缆埋与地面以下，并实现地面表面修复，无线取电单元安装在RGV底部，实现无线供电；RGV21沿地面固定的钢制导轨23进行直线运动，可保证运行的直线度，并通过实时感知黏贴在导轨上的磁栅尺进行直线行走定位。缓存系统3另一侧的搬运RGV功能相同。

需要说明的是，所述搬运RGV采用直流无刷或直流伺服驱动，单轮或双轮驱动，同时配有4个定向辅助支撑轮，采用剪叉机构原理实现皮带传送平台的升降，两条平行传送带通过固定安装的直线电缸的伸出与缩回，实现同步开合运动，以适应不同类型汽车保险杠的支撑宽度需求，两传送带同步驱动；搬运RGV采用无线供电方式提供动力，闭环供电线缆平行埋设于地面之下，取电器安装于RGV底部，供电线缆正上方，随RGV本体进行直线运动，通过电磁感应原理，实现对搬运RGV系统的供电；搬运RGV本体通过双侧导向轮分布于导轨两侧，实现直线运动，导轨上粘贴有磁栅尺，RGV上安装的磁栅检测传感器通过对导轨磁栅的实时检测，实现精确位置测量，保证搬运RGV到位精度。

其中，所述缓存系统3包括长段输送带3-A、短段输送带3-B、传送皮带31、光电传感器32(其中入库加数光电传感器32-1、出库减数光电传感器32-2)、导向轮组33、拱形支撑梁34、驱动电机35、调宽电机36、连杆结构37、框架38、宽度检测单元39。

搬运RGV21将保险杠搬运至对应的缓存库位置，缓存库控制单元54通过总控单元51接收到搬运控制单元53传输的搬运RGV21到位信息后，控制长段输送带3-A由驱动电机35进行对称皮带的同步驱动，并与RGV21的输送带实现同步传输，将保险杠输送至缓存库，入库加数光电传感器32-1检测到有杠型通过，在库数量自动加1，短段输送带3-B接收长段输送带3-A上的保险杠，等待输送侧搬运RGV21的引取需求，出库减数光电传感器32-2检测到有杠型通过，在库数量自动减1，实现在库数量的实时计算。其中，长段输送带3-A和短段输送带3-B可根据需放置的保险杠杠型信息，进行自动宽度调节，输送带3-A采用调宽电机36驱动十字转盘，从而带动连接结构37动作，实现支撑梁宽度开合，短段输送带3-B采用电动缸伸缩开合实现宽度调整，两段输送带都采用宽度检测单元39进行宽度位移检测。皮带支撑梁的开合支撑结构采用导向轮组33的尼龙滚轮滚动支撑和导向形式，为了降低缓存库的高度，上层支撑梁采用拱形支撑梁34形式，框架38为铝型材。

需要说明的是，缓存库分为上下两层，每层分为两段皮带传送单元(长段和短段)，长段皮带传送单元接收注塑侧RGV输送的汽车保险杠，短段皮带传送单元向涂装侧RGV输送汽车保险杠，两段式传送结构可实现保险杠的接收、输送独立运行，大大增加了系统的运行效率，同时，两段皮带传送单元可根据生产的杠型信息，进行自动宽度调节，长段采用十字转盘与连接结构相结合的方式，短段采用电动气缸与同步带结合的方式；在长段输送单元的进口侧和出口侧各安装有光电对射传感器，分别进行对保险杠的入库加数和出库减数，实现在库数量的实时计算；输送皮带单元与支撑梁之间采用导向轮组结构，即一个导向轮组由上下各两个滚动轮结构组成，既可以保证输送皮带单元的垂直性，也可以实现平行皮带间的宽度调整；同层平行皮带运动均采用直流无刷、直流伺服或交流无刷电机进行驱动，采用同步控制，保证运行的同步性；缓存库上层支撑梁采用拱形结构；两段皮带传送单元的宽度调节检测均采用同步带与光电编码器的组合形式，同步带与一侧导向轮组结构相连，光电编码器用于检测开合位移。缓存库外框架和支撑梁均为铝型材结构。

其中，所述仕挂系统4包括仕挂缓存带41、杠型识别相机42、仕挂定位带43、可调节仕挂机器人44。仕挂控制单元55通过总控单元51接收到工厂MES系统50传输的涂装生产线控制系统56的涂装杠型需求信息后，仕挂缓存带41接收搬运RGV21引出的对应保险杠，将保险杠输送到仕挂定位带44上，实现保险杠的平行和左右定位，杠型识别相机42对上涂装线前的杠型进行最终确认，保证生产无误差；可调节仕挂机器人43根据需仕挂的杠型，自动调节吸附单元的开合宽度和摆动角度，按照相对应的轨迹运行程序，将保险杠放置在涂装生产线的对应支具上。

需要说明的是，仕挂缓存带接收涂装侧RGV输送的汽车保险杠，缓存一个保险杠，用于保证仕挂系统的生产节拍；仕挂定位带接收仕挂缓存带上的保险杠，可实现对保险杠前后、左右的精确定位，便于仕挂机器人的准确抓取；杠型识别相机实现对仕挂涂装线前的保险杠进行型号识别与系统任务比对，保证生产任务执行的准确性；可调调节仕挂机器人可根据现有生产的保险杠型号，自动实现两侧吸附单元的开合宽度调节和摆动角度调节，实现对不同类型保险杠的有效抓取。

其中，总控系统5包括总控单元51、注塑控制单元52、搬运控制单元53、缓存库控制单元54、仕挂控制单元55。现有涂装生产线控制系统56、工厂MES系统50。

需要说明的是，总控单元接收工厂MES系统的生产指示信息，根据生产信息可控制注塑控制单元实现根据涂装线生产任务需求进行注塑模具的自动更换，即反向换模功能；同时，总控单元可根据现有注塑的保险杠型号和涂装生产线所需的保险杠杠型，指示搬运控制单元实现两侧搬运RGV输送皮带实现各自的宽度调节；

搬运控制单元对搬运RGV的控制信号收发，采用无线通讯模式，搬运控制单元和搬运RGV上各装有无线收发器，通过现场的无线局域网基站进行全覆盖，实现信号的传输。

该智能化生产系统由注塑系统、搬运系统、缓存系统、仕挂系统和总控系统组成，能够实现多类型汽车保险杠由注塑生产至仕挂喷涂全程无人化、智能化的生产过程，可有效减少制造过程中的工作人员数量，降低生产错误率，实现小数量缓存，节省了大面积的工厂库存空间，并实现了由涂装生产线的生产需求信息反向控制注塑模具的更换，实现生产的闭环控制管理。该智能生产系统将生产设备、移动机器人、可调存储库、自动仕挂系统进行有效结合和智能控制，实现了汽车保险杠生产的全程自动化和智能化。

本发明未述及之处适用于现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种汽车保险杠由注塑至喷涂全过程智能化生产系统，其特征在于，包括注塑系统、搬运系统以及缓存系统、仕挂系统、总控系统，

其中，注塑系统包括换模台、注塑机、可调抓取器、工业机器人、杠型确认相机、长段输送带、剪料单元、短段调整带组成；

其中，搬运系统包括搬运RGV、无线供电系统和导轨组成；

其中，缓存系统包括长段输送带、短段输送带、传送皮带、光电传感器、导向轮组、拱形支撑梁、驱动电机、调宽电机、连杆结构、框架、宽度检测单元；

其中，仕挂系统包括仕挂缓存带、杠型识别相机、可调节仕挂机器人、仕挂定位带；

其中，总控系统包括总控单元、注塑控制单元、搬运控制单元、缓存库控制单元、仕挂控制单元；

仕挂控制单元通过总控单元接收到工厂MES系统传输的涂装生产线控制系统的涂装杠型需求信息后，仕挂缓存带接收搬运RGV引出的对应保险杠，将保险杠输送到仕挂定位带上，实现保险杠的平行和左右定位，杠型识别相机对上涂装线前的杠型进行最终确认，保证生产无误差；可调节仕挂机器人根据需仕挂的杠型，自动调节吸附单元的开合宽度和摆动角度，按照相对应的轨迹运行程序，将保险杠放置在涂装生产线的对应支具上；

仕挂缓存带缓存一个保险杠，用于保证仕挂系统的生产节拍；

总控系统可接收工厂MES系统的生产指示信息，根据生产信息可控制注塑控制单元实现根据涂装线生产任务需求进行注塑模具的自动更换，即反向换模功能；

其中，

注塑控制单元接收总控单元的下一阶段杠型生产信息需求，换模台根据生产信息，沿轨道自动横向移位第一位置，进行自动对准注塑机的开合侧面，完成现有模具由注塑机自动滚动传输平台运出至换模台空位置，再进行横向移位第二位置，完成下一阶段杠型注塑模具由换模台自动运入注塑机，实现自动换模过程；可调抓取器根据注塑机现有生产的保险杠型号，自动实现两侧吸附单元的开合宽度调节和摆动角度调节，适应对不同类型保险杠的有效抓取；注塑机完成保险杠注塑后，长段输送带和短段调整带自动调宽至适应宽度，工业机器人根据生产的保险杠类型，自动运行相应的姿态和路径轨迹，与可调抓取器顺序动作，将注塑机中的保险杠抓取放到长段输送带的固定位置；剪料单元将保险杠的多余料把进行剪除，杠型确认相机对现有保险杠型号进行确认，与生产系统信息比对，避免误生产的出现；剪料修复和杠型确认完成后，长段输送带将保险杠自动输送至短段调整带上，利用皮带两侧的定位开关，实现保险杠的平行对齐，等待搬运系统的运送；

其中，

搬运控制单元通过总控单元接收到注塑控制单元传输的保险杠已到达短段调整带的信息，搬运RGV沿导轨直线运行到对接位置，RGV通过剪叉臂结构将输送平台高度调整至短段调整带平齐，实现保险杠的输送接收；RGV再根据搬运控制单元接收到杠型信息，自动输送至现有搬运杠型对应的缓存库位置和对应高度；RGV的动力供应采用地埋式无线供电方式，其中无线供电线缆埋于地面以下，并实现地面表面修复，无线取电单元安装在RGV底部，实现无线供电；RGV沿地面固定的钢制导轨进行直线运动，可保证运行的直线度，并通过实时感知黏贴在导轨上的磁栅尺进行直线行走定位，缓存系统另一侧的搬运RGV功能相同；

其中，

搬运RGV将保险杠搬运至对应的缓存库位置，缓存库控制单元通过总控单元接收到搬运控制单元传输的搬运RGV到位信息后，控制长段输送带由驱动电机进行对称皮带的同步驱动，并与RGV的输送带实现同步传输，将保险杠输送至缓存库，入库加数光电传感器检测到有杠型通过，在库数量自动加1，短段输送带接收长段输送带上的保险杠，等待输送侧搬运RGV的引取需求，出库减数光电传感器检测到有杠型通过，在库数量自动减1，实现在库数量的实时计算；其中，长段输送带和短段输送带可根据需放置的保险杠杠型信息，进行自动宽度调节，长段输送带采用调宽电机驱动十字转盘，从而带动连接结构动作，实现支撑梁宽度开合，短段输送带采用电动缸伸缩开合实现宽度调整，两段输送带都采用宽度检测单元进行宽度位移检测。

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