CN113371457B - 一种生产线产品自动搬运系统及搬运方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产线产品自动搬运系统及搬运方法，包括：端拾器、随行工装，端拾器安装在机器人上，端拾器在发运工装上抓取空的随行工装，在组装工装上抓取带产品的随行工装，机器人带动端拾器及随行工装在发运工装和组装工装之间运行，实现产品的搬运。本发明解决了生产线中缺乏供搬运的辅助支撑点的大尺寸、高重量产品从装配线到发运线的搬运问题，取代人工操作，减少人工工作强度，减少了搬运所需的人力成本，搬运过程实现了产品的精准拾取、安全搬运和牢固放置。

Description

一种生产线产品自动搬运系统及搬运方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及到一种生产线产品自动搬运系统及搬运方法。

背景技术

目前，汽车驾驶舱的装配线，绝大部分装配工艺是由人工完成，同时，装配后汽车驾驶舱总成尺寸大，重量重，装配完后成品长度在1.6m左右，重量在60kg～80kg左右，从装配线搬运到发运线较多采用人工操作助力机械臂操作，由于长度上较长，需要两人同步操作；该工序人工操作单枯燥，且体力劳动量大，从工厂运营经济性考虑，此人工操作无增加效益，浪费人工工时。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种生产线产品自动搬运系统及搬运方法，取代人工操作的搬运形式，实现驾驶舱总成下线过程的智能化、自动化操作。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种生产线产品自动搬运系统，包括：端拾器、随行工装，所述端拾器安装在机器人上，所述端拾器在发运工装上抓取空的所述随行工装，在组装工装上抓取带产品的所述随行工装，所述机器人带动端拾器及所述随行工装在所述发运工装和所述组装工装之间运行，实现产品的搬运。

所述端拾器包括：安装盘、浮动机构、带产品随行工装抓取机构、空随行工装抓取机构、托举固定机构和横梁扶持夹紧机构；

所述安装盘，用于：

将所述端拾器安装在机器人上；

所述浮动机构，用于：

在端拾器抓取所述随行工装时释放间隙，使所述端拾器的定位销位置可调整，便于所述定位销进入所述随行工装的抓取定位孔；

所述带产品随行工装抓取机构，用于：

抓取所述组装工装上带产品的所述随行工装；

将带产品的所述随行工装放置到所述发运工装上；

所述空随行工装抓取机构，用于：

抓取所述发运工装上空的所述随行工装；

将空的所述随行工装放置到所述组装工装上；

所述托举固定机构，用于：

托举固定产品中活动部件，避免搬运过程中部件活动造成磕碰；

所述横梁扶持夹紧机构，用于：

与所述随行工装配合对产品进行限位。

作为本发明的进一步改进，所述带产品随行工装抓取机构和所述空随行工装抓取机构对称设置，且均包括气缸、定位销和定位靠面机构。

作为本发明的进一步改进，所述定位销外侧设有轴套，在所述机器人运行过程中所述定位销缩在轴套中；所述机器人运行到所述随行工装的抓取定位孔时，所述气缸将所述定位销推出，将所述定位销插入所述抓取定位孔中。

作为本发明的进一步改进，所述随行工装包括：抓取定位孔、组装工装侧定位销、组装工装侧锁销机构、发运工装侧定位销、发运工装侧锁销机构、产品固定滑块和产品固定定位销；

所述抓取定位孔，用于：

与所述端拾器的定位销配合，实现所述端拾器对所述随行工装的抓取；

所述组装工装侧定位销，用于：

与所述组装工装的配合孔配合，实现所述随行工装在所述组装工装上的定位；

所述组装工装侧锁销机构，用于：

配合所述组装工装侧定位销与所述组装工装的配合孔，实现所述随行工装在组装工装上的锁定；

所述发运工装侧定位销，用于：

与所述发运工装的配合孔配合，实现所述随行工装在所述发运工装上的定位；

所述发运工装侧锁销机构，用于：

配合所述发运工装侧定位销与所述发运工装的配合孔，实现所述随行工装在发运工装上的锁定；

所述产品固定滑块，用于：

将产品固定到所述随行工装并提供锁紧力；

所述产品固定定位销，用于：

对产品在所述随行工装中的安装位置进行限定。

作为本发明的进一步改进，还包括电控子系统，所述电控子系统连接自动下线设备及所述机器人；

所述自动下线设备获取所述发运工装和所述组装工装的下线信息发送所述电控子系统；

所述电控子系统根据所述下线信息获取待下线的所述发运工装和所述组装工装的坐标点发送所述机器人；

所述机器人根据所述坐标点到达相应位置。

作为本发明的进一步改进，所述组装工装和发运工装上均设有条形标签，在装配线的下线位和发运线的上线位设置所述自动下线设备；

当所述组装工装到达所述装配线的下线位或所述发运工装到达所述装配线的上线位，所述自动下线设备扫描所述条形标签调取对应的所述组装工装或所述发运工装的坐标点及对应状态的机器人程序发送给所述机器人；

所述机器人根据所述机器人程序及所述坐标点到达相应位置进行对应下线操作。

作为本发明的进一步改进，所述发运工装上设置有发运工装侧工装固定夹具，包括轴套、弹簧锁紧销和周向定位锥形销，用于将所述随行工装固定在所述发运工装上。

作为本发明的进一步改进，所述组装工装上设置有组装工装侧工装固定夹具，包括轴套和弹簧锁紧销，用于将所述随行工装固定在所述组装工装上。

本发明还提供了一种生产线产品自动搬运方法，包括：

发运线的上线位，自动下线设备扫描所述发运工装的条形标签发送电控子系统；

所述电控子系统根据所述发运工装的条形标签调取所述发运工装的坐标点发送机器人；

机器人运行至所述发运线的上线位抓取空的所述随行工装并运行至装配线的下线位进入等待状态；

装配线的下线位，自动下线设备扫描所述组装工装的条形标签发送所述电控子系统；

所述电控子系统根据所述组装工装的条形标签调取所述组装工装的坐标点发送机器人；

所述机器人判断所述组装工装上的随行工装是否有产品，若有则抓取带产品的所述随行工装；

所述机器人旋转180°将空的所述随行工装装配到所述组装工装上，将带产品的所述随行工装搬运至所述发运工装。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明解决了生产线中缺乏供搬运的辅助支撑点的大尺寸、高重量产品从装配线到发运线的搬运问题，取代人工操作，减少人工工作强度，减少了搬运所需的人力成本，搬运过程实现了产品的精准拾取、安全搬运和牢固放置。

本发明通过取代了现有的人工搬运形式，将人工使用助力臂搬运改为机器人搬运，实现了产品下线过程的机械化搬运。

本产品通过设置电控子系统控制自动下线设备获取组装工装和发运工装的到位信息，并通过调用组装工装和发运工装的坐标点击机器人程序，控制机器人自动到位搬运随行工装，实现了自动化搬运。

本发明通过设计随行工装，在随行工装上设置抓取定位孔，解决了机器人自动搬运过程中，直接通过产品安装孔进行搬运时，由于产品安装孔尺寸较小，限制了端拾器上定位销的直径尺寸，不利于精准认孔以及定位销过细导致强度不足以满足产品重量要求的问题。

本发明端拾器中对称设置带产品随行工装抓取机构和空随行工装抓取机构，在搬运过程中，空随行工装及带产品随行工装能够同时抓取在机器人上，避免空工装及满工装移动过程中重复放置抓取的时间浪费，及配合机构的制作加工，从而实现成本及工时的节约。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的生产线产品自动搬运系统示意图；

图2为本发明一种实施例公开的生产线产品自动搬运方法流程图；

图3为本发明一种实施例公开的端拾器完整结构示意图；

图4为本发明一种实施例公开的端拾器另一角度结构示意图；

图5为本发明一种实施例公开的横梁扶持夹紧机构示意图；

图6为本发明一种实施例公开的随行工装的多角度结构示意图。

附图标记说明：

1、端拾器；11、安装盘；12、浮动机构；13、带产品随行工装抓取机构；131、定位靠面机构；132、定位销；14、空随行工装抓取机构；15、托举固定机构；16、横梁扶持夹紧机构；161、扶持块；162、机械臂、163、第一气缸；2、随行工装；21、抓取定位孔；22、组装工装侧定位销；23、组装工装侧锁销机构；24、发运工装侧定位销；25、发运工装侧锁销机构；26、产品固定滑块；27、产品固定定位销；3、机器人；4、发运工装；5、组装工装；6、自动下线设备；7、发运工装定位机构；8、组装工装定位机构。

具体实施方式

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

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种生产线产品自动搬运系统，包括：端拾器1、随行工装2，端拾器1安装在机器人3上，端拾器1在发运工装4上抓取空的随行工装2，在组装工装5上抓取带产品的随行工装2，机器人3带动端拾器1及随行工装2在发运工装4和组装工装5之间运行，实现产品的搬运。

其中，

机器人3采用传统六轴搬运机器人3；

如图3所示，端拾器1作为实现搬运的抓取手，包括安装盘11、浮动机构12、带产品随行工装2抓取机构13、空随行工装2抓取机构14、托举固定机构15和横梁扶持夹紧机构16，其材料可选用方管、并配合去重结构设计，使满足结构强度要求下将端拾器1的重量降到最低；

安装盘11，用于将端拾器1安装在机器人3上。

浮动机构12由弹簧、气缸、轴销组成，用于在端拾器1抓取随行工装2时释放间隙，使端拾器1的定位销132位置可调整，降低对随行工装2上抓取定位孔21的精度要求，便于定位销132进入随行工装2的抓取定位孔21，提高了端拾器1对随行工装2的抓取和放置过程的成功率；浮动机构12的具体应用过程包括：(1)端拾器1抓取随行工装2过程中，浮动机构12释放一定的间隙量，让定位销132在一定范围内调整并顺利进入抓取定位孔21，进入完全后，浮动机构12锁定；(2)端拾器1放置随行工装2过程中，当组装工装侧定位销22或发运工装侧定位销24进入对应的配合孔中一段距离后，浮动机构12松开，保证组装工装侧定位销22或发运工装侧定位销24能够顺利进入配合孔。

如图4所示，带产品随行工装2抓取机构13和空随行工装2抓取机构14的原理及结构相同，对称设置于端拾器1两侧，均由气缸、定位销132和定位靠面机构131组成，分别用于抓取组装工装5上带产品的随行工装2，将带产品的随行工装2放置到发运工装4上；用于抓取发运工装4上空的随行工装2，将空的随行工装2放置到组装工装5上；具体过程为：定位销132外侧设有轴套，在机器人3运行过程中定位销132缩在轴套中；机器人3运行到随行工装2的抓取定位孔21时，气缸将定位销132推出，将定位销132插入抓取定位孔21中。

端拾器1上设置两套抓取机构，对称设计，目的是在搬运过程中，空的随行工装2及带产品的随行工装2能够同时抓取在机器人3上，避免空工装及满工装移动过程中重复放置抓取的时间浪费，及配合机构的制作加工，从而实现成本及工时的节约。如仅有一侧抓取机构，整个搬运流程需要先将空的随行工装2从发运工装4上抓取放置在中转站，再去抓取组装工装5上的带产品的随行工装2，放置在发运工装4后，再去中转站抓取空的随行工装2放置到组装工装5上，此流程中增加了中转站的二次定位误差影响，发运工装4及组装工装5等待的时间延长了整个搬运过程的工时。

托举固定机构15，可采用两节机械臂162及气缸组成，两节机械臂162设计成90度折叠状态，具有旋转和直线伸出动作，用于托举固定产品中活动部件，避免搬运过程中部件活动造成磕碰；应用于汽车座舱搬运过程中，由于汽车转向柱为活动部件，在搬运过程中随意动作易造成磕碰，故通过托举固定机构15从汽车座舱上端下移到与汽车座舱水平位置，再旋转使托举固定机构15从汽车座舱下端进入，实现对汽车转向柱的托举固定；托举固定机构15节省空间，并实现了机器人3一次动作能够定位两个位置。

如图5所示，横梁扶持夹紧机构16，包括扶持块161、机械臂162和第一气缸163组成，用于与随行工装2配合对产品进行限位；具体为：通过配合随行工装2上的组装工装侧定位销22或发运工装侧定位销24及对应的产品固定滑块26，将汽车座舱产品X方向的位移限定，从而消除随行工装2上为了人工操作设计的公差量，使汽车座舱产品能够在端拾器1上死限位，避免脱落及甩出。

如图6所示，本发明中，随行工装2包括：抓取定位孔21、组装工装侧定位销22、组装工装5侧锁销机构23、发运工装侧定位销24、发运工装4侧锁销机构25、产品固定滑块26和产品固定定位销27；

抓取定位孔21，用于与端拾器1的定位销132配合，实现端拾器1对随行工装2的抓取，在搬运过程中受力；抓取定位孔21材质选用钢制材料，并通过热处理，能够提供持久耐磨的性能；通过此抓取定位孔21的引入，将直接搬运产品时，与产品适配的直径为10mm的定位销132转化为与抓取定位孔21配合的直径为24mm的定位销132，从能够使端拾器1提供更大的承载能力；定位销132选用锥行销，为整个系统误差提供更大的允差范围，实现工装加工精度的宽泛要求，降低加工成本，并能够提供整个搬运系统的搬运成功率。

组装工装侧定位销22采用锥形销设计，用于与组装工装5的配合孔配合，实现随行工装2在组装工装5上的定位；具体的，组装工装5上对应设置有配合孔，采用铜套形式，并与组装工装5侧锁销机构23配合实现随行工装2在组装工装5上的定位。

组装工装5侧锁销机构23，由弹簧，轴杆及拉拔面组成，用于配合组装工装侧定位销22与组装工装5的配合孔，实现随行工装2在组装工装5上的锁定；

发运工装侧定位销24，用于与发运工装4的配合孔配合，实现随行工装2在发运工装4上的定位；具体的发运工装4上对应设置有配合孔，采用铜套形式，并在发运工装4侧锁销机构25配合实现随行工装2在发运工装4上的定位；

发运工装4侧锁销机构25，也由弹簧，轴杆及拉拔面组成，用于配合发运工装侧定位销24与发运工装4的配合孔，实现随行工装2在发运工装4上的锁定；

产品固定滑块26，用于将产品固定到随行工装2并提供锁紧力，同时产品固定滑块26可配置滑轨，实现人工便捷操作产品；

产品固定定位销27，用于对产品在随行工装2中的安装位置进行限定，起到产品定位功能。

本发明中还包括电控子系统，电控子系统连接自动下线设备6及机器人3；自动下线设备6获取发运工装4和组装工装5的下线信息发送电控子系统；电控子系统根据下线信息获取待下线的发运工装4和组装工装5的坐标点发送机器人3；机器人3根据坐标点到达相应位置。

其中，

组装工装5和发运工装4上均设有条形标签，在装配线的下线位和发运线的上线位设置自动下线设备6；

当组装工装5到达装配线的下线位或发运工装4到达装配线的上线位，自动下线设备6扫描条形标签调取对应的组装工装5或发运工装4的坐标点及对应状态的机器人3程序发送给机器人3；

机器人3根据机器人3程序及坐标点到达相应位置进行对应下线操作。

本发明中，发运工装4上设置有发运工装4侧工装固定夹具，包括轴套、弹簧锁紧销和周向定位锥形销，用于将随行工装2固定在发运工装4上。

本发明中，组装工装5上设置有组装工装5侧工装固定夹具，包括轴套和弹簧锁紧销，用于将随行工装2固定在组装工装5上。

如图2所示，本发明还提供了一种生产线产品自动搬运方法，其特征在于，包括：

S1、发运线的上线位，自动下线设备6扫描发运工装4的条形标签发送电控子系统；

S2、电控子系统根据发运工装4的条形标签调取发运工装4的坐标点发送机器人3；

S3、机器人3运行至发运线的上线位抓取空的随行工装2并运行至装配线的下线位进入等待状态；

S4、装配线的下线位，自动下线设备6扫描组装工装5的条形标签发送电控子系统；

S5、电控子系统根据组装工装5的条形标签调取组装工装5的坐标点发送机器人3；

S6、机器人3判断组装工装5上的随行工装2是否有产品，若有则抓取带产品的随行工装2；

S7、机器人3旋转180°将空的随行工装2装配到组装工装5上，将带产品的随行工装2搬运至发运工装4。

本发明的优点：

(1)解决了生产线中缺乏供搬运的辅助支撑点的大尺寸、高重量产品从装配线到发运线的搬运问题，取代人工操作，减少人工工作强度，减少了搬运所需的人力成本，搬运过程实现了产品的精准拾取、安全搬运和牢固放置。

(2)通过取代了现有的人工搬运形式，将人工使用助力臂搬运改为机器人搬运，实现了产品下线过程的机械化搬运。

(3)通过设置电控子系统控制自动下线设备获取组装工装和发运工装的到位信息，并通过调用组装工装和发运工装的坐标点击机器人程序，控制机器人自动到位搬运随行工装，实现了自动化搬运。

(4)通过设计随行工装，在随行工装上设置抓取定位孔，解决了机器人自动搬运过程中，直接通过产品安装孔进行搬运时，由于产品安装孔尺寸较小，限制了端拾器上定位销的直径尺寸，不利于精准认孔以及定位销过细导致强度不足以满足产品重量要求的问题。

(5)本发明端拾器中对称设置带产品随行工装抓取机构和孔随行工装抓取机构，在搬运过程中，空随行工装及带产品随行工装能够同时抓取在机器人上，避免空工装及满工装移动过程中重复放置抓取的时间浪费，及配合机构的制作加工，从而实现成本及工时的节约。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生产线产品自动搬运系统，其特征在于，包括：端拾器、随行工装，所述端拾器安装在机器人上，所述端拾器在发运工装上抓取空的所述随行工装，在组装工装上抓取带产品的所述随行工装，所述机器人带动端拾器及所述随行工装在所述发运工装和所述组装工装之间运行，实现产品的搬运；

所述端拾器包括安装盘、浮动机构、带产品随行工装抓取机构、空随行工装抓取机构、托举固定机构和横梁扶持夹紧机构；

所述安装盘，用于：

将所述端拾器安装在机器人上；

所述浮动机构，用于：

在端拾器抓取所述随行工装时释放间隙，使所述端拾器的定位销位置可调整，便于所述定位销进入所述随行工装的抓取定位孔；

所述带产品随行工装抓取机构，用于：

抓取所述组装工装上带产品的所述随行工装；

将带产品的所述随行工装放置到所述发运工装上；

所述空随行工装抓取机构，用于：

抓取所述发运工装上空的所述随行工装；

将空的所述随行工装放置到所述组装工装上；

所述托举固定机构，用于：

托举固定产品中活动部件，避免搬运过程中部件活动造成磕碰；

所述横梁扶持夹紧机构，用于：

与所述随行工装配合对产品进行限位。

2.根据权利要求1所述的自动搬运系统，其特征在于：所述带产品随行工装抓取机构和所述空随行工装抓取机构对称设置，且均包括气缸、定位销和定位靠面机构。

3.根据权利要求2所述的自动搬运系统，其特征在于：所述定位销外侧设有轴套，在所述机器人运行过程中所述定位销缩在轴套中；所述机器人运行到所述随行工装的抓取定位孔时，所述气缸将所述定位销推出，将所述定位销插入所述抓取定位孔中。

4.根据权利要求1所述的自动搬运系统，其特征在于，所述随行工装包括：抓取定位孔、组装工装侧定位销、组装工装侧锁销机构、发运工装侧定位销、发运工装侧锁销机构、产品固定滑块和产品固定定位销；

所述抓取定位孔，用于：

与所述端拾器的定位销配合，实现所述端拾器对所述随行工装的抓取；

所述组装工装侧定位销，用于：

与所述组装工装的配合孔配合，实现所述随行工装在所述组装工装上的定位；

所述组装工装侧锁销机构，用于：

配合所述组装工装侧定位销与所述组装工装的配合孔，实现所述随行工装在组装工装上的锁定；

所述发运工装侧定位销，用于：

与所述发运工装的配合孔配合，实现所述随行工装在所述发运工装上的定位；

所述发运工装侧锁销机构，用于：

配合所述发运工装侧定位销与所述发运工装的配合孔，实现所述随行工装在发运工装上的锁定；

所述产品固定滑块，用于：

将产品固定到所述随行工装并提供锁紧力；

所述产品固定定位销，用于：

对产品在所述随行工装中的安装位置进行限定。

5.根据权利要求1所述的自动搬运系统，其特征在于：还包括电控子系统，所述电控子系统连接自动下线设备及所述机器人；

所述自动下线设备获取所述发运工装和所述组装工装的下线信息发送所述电控子系统；

所述电控子系统根据所述下线信息获取待下线的所述发运工装和所述组装工装的坐标点发送所述机器人；

所述机器人根据所述坐标点到达相应位置。

6.根据权利要求5所述的自动搬运系统，其特征在于，所述组装工装和发运工装上均设有条形标签，在装配线的下线位和发运线的上线位设置所述自动下线设备；

当所述组装工装到达所述装配线的下线位或所述发运工装到达所述装配线的上线位，所述自动下线设备扫描所述条形标签调取对应的所述组装工装或所述发运工装的坐标点及对应状态的机器人程序发送给所述机器人；

所述机器人根据所述机器人程序及所述坐标点到达相应位置进行对应下线操作。

7.根据权利要求1所述的自动搬运系统，其特征在于：所述发运工装上设置有发运工装侧工装固定夹具，包括轴套、弹簧锁紧销和周向定位锥形销，用于将所述随行工装固定在所述发运工装上。

8.根据权利要求1所述的自动搬运系统，其特征在于：所述组装工装上设置有组装工装侧工装固定夹具，包括轴套和弹簧锁紧销，用于将所述随行工装固定在所述组装工装上。

9.一种基于权利要求1～8任一项所述的自动搬运系统的搬运方法，其特征在于，包括：

发运线的上线位，自动下线设备扫描所述发运工装的条形标签发送电控子系统；

所述电控子系统根据所述发运工装的条形标签调取所述发运工装的坐标点发送机器人；

机器人运行至所述发运线的上线位抓取空的所述随行工装并运行至装配线的下线位进入等待状态；

装配线的下线位，自动下线设备扫描所述组装工装的条形标签发送所述电控子系统；

所述电控子系统根据所述组装工装的条形标签调取所述组装工装的坐标点发送机器人；

所述机器人判断所述组装工装上的随行工装是否有产品，若有则抓取带产品的所述随行工装；

所述机器人旋转180°将空的所述随行工装装配到所述组装工装上，将带产品的所述随行工装搬运至所述发运工装。

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