CN113734761A - 一种立体式分布的智慧工厂产线 - Google Patents

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CN113734761A CN202111051583.7A CN202111051583A CN113734761A CN 113734761 A CN113734761 A CN 113734761A CN 202111051583 A CN202111051583 A CN 202111051583A CN 113734761 A CN113734761 A CN 113734761A
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刘日晨
陈燚
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Nanjing Normal University
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Suzhou Nanshi University Science Park Investment Management Co ltd
Nanjing Normal University
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Abstract

本发明公开了一种立体式分布的智慧工厂产线，包括至少一个升降式转运设备以及至少一个立体式加工设备；升降式转运设备包括升降驱动机构、旋转转运机构以及平移支撑机构；立体式加工设备包括立体式支撑架、各个旋转驱动机构以及各个悬吊加工机构。该立体式分布的智慧工厂产线利用立体式加工设备能够安装多套悬吊加工机构，且多套悬吊加工机构呈纵向立体式分布，能够有效节省厂房平面空间，降低企业成本；将悬吊加工机构旋转式安装在立体式支撑架上，从而能够在同一高度上对四个升降式转运设备上的待加工工件进行依次加工，使得悬吊加工机构始终处于饱和工作状态，具有较高的工作效率。

Description

一种立体式分布的智慧工厂产线
技术领域
本发明涉及一种智慧工厂产线，尤其是一种立体式分布的智慧工厂产线。
背景技术
目前，随着自动化生产设备的普遍应用，在现有的智慧工厂车间所采用的流水线式产线也得到了快速发展，不仅提高了生产效率，而且也提高了生产合格率，还降低了生产成本。但是现有的流水式产线都是单层平铺式，在面对复杂工序时，所使用到的工位较多，导致了流水式产线所占用的面积也较大，甚至一栋厂房只能安装一条流水式产线，在面对这种情况时，目前的办法就是扩建厂房面积，也就给企业增加了成本。例如在汽车生产加工领域，用到组装、焊接、打磨、检验、涂装等工序，而且每个工序又有多个细分的工序，例如焊接前需要进行表面清理、预热等操作。因此有必要设计出一种立体式分布的智慧工厂产线，能够将流水式产线的各个工位立体分布设置，从而有效节省占地面积，降低企业成本。
发明内容
发明目的：提供一种立体式分布的智慧工厂产线，能够将流水式产线的各个工位立体分布设置，从而有效节省占地面积，降低企业成本。
技术方案：本发明所述的立体式分布的智慧工厂产线，包括至少一个升降式转运设备以及至少一个立体式加工设备；升降式转运设备包括升降驱动机构、旋转转运机构以及平移支撑机构；立体式加工设备包括立体式支撑架、各个旋转驱动机构以及各个悬吊加工机构；
各个旋转驱动机构竖向间隔式安装在立体式支撑架上，各个悬吊加工机构分别安装在各个旋转驱动机构上，由旋转驱动机构驱动悬吊加工机构水平旋转运动；悬吊加工机构用于夹持加工工具，并驱动加工工具实现多自由度运动；
旋转转运机构安装在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动旋转转运机构升降运动；平移支撑机构安装在旋转转运机构上，由旋转转运机构驱动平移支撑机构水平旋转至一个悬吊加工机构的下方；平移支撑机构用于放置并夹持待加工工件，并对待加工工件的位置进行水平调节。
进一步的，升降驱动机构包括安装底板、升降立柱、升降驱动电机、升降驱动座以及升降驱动螺杆；升降立柱竖向固定安装在安装底板上；在升降立柱上竖向设置有矩形升降孔；升降驱动螺杆旋转式竖向安装在矩形升降孔中；升降驱动电机安装在升降立柱的顶端上，且升降驱动电机的输出轴与升降驱动螺杆的上端相对接；在升降驱动座上竖向设置有两个升降滑动孔以及一个升降驱动螺纹孔；升降驱动座通过升降滑动孔滑动式安装在升降立柱上，且升降驱动螺杆螺纹旋合安装在升降驱动螺纹孔上；旋转转运机构安装在升降驱动座上。
进一步的，旋转转运机构包括旋转转运电机、转运支撑套、转运驱动蜗轮以及转运驱动蜗杆；转运驱动蜗轮固定安装在升降驱动座上；转运支撑套旋转式套设在升降驱动座上；转运驱动蜗杆通过蜗杆支座旋转式安装在转运支撑套上，且转运驱动蜗杆与转运驱动蜗轮相啮合；旋转转运电机的输出轴与转运驱动蜗杆的端部相对接；平移支撑机构安装在转运支撑套上。
进一步的，平移支撑机构包括平移支撑矩形板、平移驱动电机、平移驱动螺杆、平移支撑底板以及工件夹持支撑结构；
平移支撑矩形板的一侧宽度边缘固定安装在转运支撑套上，在平移支撑矩形板的另一侧宽度边缘上设置有矩形平移槽口；在矩形平移槽口的两个长度侧槽边上均设置有一个条形平移支撑槽；平移支撑底板的两个长度侧边缘分别伸入两个条形平移支撑槽内，并在伸入侧边的上下侧面上均间隔式旋转安装有各个平移支撑滚轮；在平移支撑底板的下侧面中心处设置有平移驱动支座；在矩形平移槽口的开口处设置有螺杆支撑梁；平移驱动螺杆贯穿式螺纹旋合安装在平移驱动支座上，且平移驱动螺杆的一端旋转式安装在螺杆支撑梁的中部，另一端旋转式安装在矩形平移槽口的宽度侧槽边中部；平移驱动电机固定安装在平移支撑矩形板上，且输出轴伸入矩形平移槽口内，并在伸入端上设置有平移驱动伞齿；在平移驱动螺杆上固定安装有与平移驱动伞齿相啮合的平移从动伞齿；工件夹持支撑结构固定安装在平移支撑底板的上侧面上，用于放置并夹持待加工工件。
进一步的，工件夹持支撑结构包括工件支撑板、两块条形支撑侧板以及四个夹持限位单元；
两块条形支撑侧板固定安装在平移支撑底板的上侧面上，且均与矩形槽口的长度侧槽边相平行；工件支撑板水平固定安装在两块条形支撑侧板的上侧边上，并在工件支撑板的上侧面上分布设置有用于限位待加工工件的各个锥形定位销；四个夹持限位单元两两分别固定安装在工件支撑板的两个长度侧边缘上，用于对待加工工件的对应侧边缘进行按压夹持。
进一步的，夹持限位单元包括夹持支撑座、夹持伸缩电机、夹持伸缩螺杆、夹持伸缩套管以及工件按压组件；
夹持支撑座固定安装在工件支撑板下侧面边缘处，夹持伸缩套管贯穿式安装在夹持支撑座上，且夹持伸缩套管的端部伸出小车支撑板外；工件按压组件安装在夹持伸缩套管的伸出端上，用于对待加工工件进行按压夹持；在夹持伸缩套管的内壁上设置有伸缩驱动内螺纹；夹持伸缩电机固定安装在小车支撑板的下侧面上，且输出轴与夹持伸缩螺杆的一端相对接；夹持伸缩螺杆的另一端螺纹旋合安装在夹持伸缩套管的伸缩驱动内螺纹上。
进一步的，工件按压组件包括伸缩旋转套管、夹持驱动电机、C形折板、夹持驱动螺杆、夹持按压杆以及夹持按压座；
伸缩旋转套管竖向固定安装在夹持伸缩套管的伸出端上，夹持按压座旋转安装在伸缩旋转套管的上端管口处；夹持按压杆竖向滑动式贯穿夹持按压座；在夹持按压杆的上端垂直安装有水平压杆；C形折板的上下两块侧板分别固定安装在夹持按压杆的上下两端上，夹持驱动螺杆竖向旋转式安装在C形折板的上下两块侧板之间；夹持驱动电机固定安装在C形折板上，且输出轴与夹持驱动螺杆相对接；在夹持按压座上设置有按压驱动支座，夹持驱动螺杆贯穿式螺纹旋合安装在按压驱动支座上；在伸缩旋转套管的下端管口处斜切设置有一个滚轮挤压坡面；在夹持按压杆的下端上旋转式安装有一个挤压滚轮，用于在夹持按压杆上升至最高位时支撑行走于滚轮挤压坡面上，推动夹持按压座正向旋转使得水平压杆与工件支撑板的长度侧边平行；在夹持按压座与伸缩旋转套管之间安装有回弹驱动扭簧，用于在挤压滚轮脱离滚轮挤压坡面后驱动夹持按压座反向旋转，使得水平压杆与小车支撑板的长度侧边相垂直。
进一步的，立体式支撑架包括支撑立柱以及支撑底板；旋转驱动机构包括旋转支撑套、旋转驱动电机、旋转驱动蜗轮以及旋转驱动蜗杆；支撑立柱竖向固定安装在支撑底板上；各个旋转驱动机构的旋转支撑套间隔式旋转安装在支撑立柱上；旋转驱动蜗轮固定安装在对应的旋转支撑套上；旋转驱动蜗杆通过蜗杆安装支架旋转式安装在支撑立柱上，且旋转驱动蜗杆与旋转驱动蜗轮相啮合；旋转驱动电机的输出轴与旋转驱动蜗杆的端部相对接；各个悬吊加工机构分别安装在对应的旋转支撑套上。
进一步的，悬吊加工机构包括侧边条形座、端部调节电机、悬挑梁、距离调节电机、高度调节电机、高度调节螺杆、高度调节套管以及角度调节机构；
侧边条形座的一侧长度边缘中部固定安装在旋转支撑套上，在侧边条形座的另一侧长度边缘上设置有矩形调节槽口；在矩形调节槽口的两个宽度侧槽边之间旋转式安装有一根端部调节螺杆；端部调节电机固定安装在侧边条形座上，且输出轴与端部调节螺杆的端部相对接；在矩形调节槽口的槽口处设置有方形调节梁，在方形调节梁上滑动式安装有一个端部安装滑套；在端部安装滑套上设置有端部调节螺纹孔，端部调节螺杆贯穿式螺纹旋合安装在端部调节螺纹孔上；在矩形调节槽口的长度侧槽边上设置有限位支撑滑槽，在端部安装滑套的侧边上设置有滑动式嵌入限位支撑滑槽内的限位支撑滑块；悬挑梁的一端固定安装在端部安装滑套上；在悬挑梁上方旋转式安装有一根距离调节螺杆，且距离调节螺杆与悬挑梁相平行；距离调节电机固定安装在悬挑梁上，且输出轴与距离调节螺杆端部相对接；在悬挑梁上滑动式安装有一个距离调节滑套，并在距离调节滑套上设置有距离调节支座，且距离调节螺杆贯穿式螺纹旋合安装在距离调节支座上；在距离调节滑套的下侧面上设置有矩形框架；高度调节螺杆的上端贯穿式旋转安装在矩形框架的下侧边框上，并在贯穿端上固定安装有一个高度从动伞齿；高度调节电机固定安装在矩形框架上，并在输出轴上固定设置有与高度从动伞齿相啮合的高度主动伞齿；高度调节套管的上端通过内螺纹旋合安装在高度调节螺杆上；在矩形框架的下侧面上竖向设置有悬吊导向杆，在高度调节套管外壁上设置有导向支座，悬吊导向杆滑动式贯穿导向支座；角度调节机构安装在高度调节套管的下端部上，用于夹持加工工具，并对加工工具的角度进行调节。
进一步的，角度调节机构包括转角调节电机、L形安装板、俯仰调节电机以及U形夹持支座；
在高度调节套管的下端上旋转式安装有一个转角调节齿轮，转角调节电机固定安装在高度调节套管上，并在输出轴上设置有与转角调节齿轮相啮合的调节驱动齿轮；L形安装板的水平板固定安装在转角调节齿轮的下侧面上；俯仰调节电机固定安装在L形安装板的竖向板上，U形夹持支座固定安装在俯仰调节电机的输出轴端部上；在U形夹持支座的侧边上螺纹旋合安装有一个工具夹持螺栓，且螺杆端部伸入U形夹持支座的夹持开口内。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用立体式加工设备能够安装多套悬吊加工机构，且多套悬吊加工机构呈纵向立体式分布，能够有效节省厂房平面空间，降低企业成本；将悬吊加工机构旋转式安装在立体式支撑架上，从而能够在同一高度上对四个升降式转运设备上的待加工工件进行依次加工，使得悬吊加工机构始终处于饱和工作状态，具有较高的工作效率；利用升降驱动机构能够将待加工工件升降运动至不同高度处的各个工位进行加工，从而满足待加工工件的多工位加工需要；利用旋转转运机构能够对平移支撑机构进行旋转切换，从而移动到另一个立体式加工设备上的悬吊加工机构进行加工以及在加工完成后的下料操作；利用平移支撑机构与悬吊式加工单元相配合，从而对待加工工件进行水平位置调节，满足待加工工件在不同位置处的加工位置调节需要。
附图说明
图1为本发明的单个组合结构示意图；
图2为本发明的平移支撑机构局部剖视结构示意图；
图3为本发明的工件夹持支撑结构安装结构示意图；
图4为本发明的悬吊加工机构的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
如图1-4所示，本发明公开的立体式分布的智慧工厂产线包括：至少一个升降式转运设备以及至少一个立体式加工设备；升降式转运设备包括升降驱动机构、旋转转运机构以及平移支撑机构；立体式加工设备包括立体式支撑架、各个旋转驱动机构以及各个悬吊加工机构；
各个旋转驱动机构竖向间隔式安装在立体式支撑架上，各个悬吊加工机构分别安装在各个旋转驱动机构上，由旋转驱动机构驱动悬吊加工机构水平旋转运动；悬吊加工机构用于夹持加工工具，并驱动加工工具实现多自由度运动；
旋转转运机构安装在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动旋转转运机构升降运动；平移支撑机构安装在旋转转运机构上，由旋转转运机构驱动平移支撑机构水平旋转至一个悬吊加工机构的下方；平移支撑机构用于放置并夹持待加工工件，并对待加工工件的位置进行水平调节；
升降式转运设备和立体式加工设备阵列式分布；每个升降式转运设备的周围至少一个立体式加工设备，最多可设置四个立体式加工设备；每个立体式加工设备的周围至少一个升降式转运设备，最多可设置四个升降式转运设备。
利用立体式加工设备能够安装多套悬吊加工机构，且多套悬吊加工机构呈纵向立体式分布，能够有效节省厂房平面空间，降低企业成本；将悬吊加工机构旋转式安装在立体式支撑架上，从而能够在同一高度上对四个升降式转运设备上的待加工工件进行依次加工，使得悬吊加工机构始终处于饱和工作状态，具有较高的工作效率；利用升降驱动机构能够将待加工工件升降运动至不同高度处的各个工位进行加工，从而满足待加工工件的多工位加工需要；利用旋转转运机构能够对平移支撑机构进行旋转切换，从而移动到另一个立体式加工设备上的悬吊加工机构进行加工以及在加工完成后的下料操作；利用平移支撑机构与悬吊式加工单元相配合，从而对待加工工件进行水平位置调节，满足待加工工件在不同位置处的加工位置调节需要。
进一步的，升降驱动机构包括安装底板307、升降立柱301、升降驱动电机304、升降驱动座311以及升降驱动螺杆303；升降立柱301竖向固定安装在安装底板307上；在升降立柱301上竖向设置有矩形升降孔302；升降驱动螺杆303旋转式竖向安装在矩形升降孔302中；升降驱动电机304安装在升降立柱301的顶端上，且升降驱动电机304的输出轴与升降驱动螺杆303的上端相对接；在升降驱动座311上竖向设置有两个升降滑动孔以及一个升降驱动螺纹孔；升降驱动座311通过升降滑动孔滑动式安装在升降立柱301上，且升降驱动螺杆303螺纹旋合安装在升降驱动螺纹孔上；旋转转运机构安装在升降驱动座311上。
利用升降驱动座311与升降驱动螺杆303的配合，能够实现旋转转运机构的升降驱动，从而满足不同高度上的工位切换需要。
进一步的，旋转转运机构包括旋转转运电机306、转运支撑套308、转运驱动蜗轮310以及转运驱动蜗杆309；转运驱动蜗轮310固定安装在升降驱动座311上；转运支撑套308旋转式套设在升降驱动座311上；转运驱动蜗杆309通过蜗杆支座旋转式安装在转运支撑套308上，且转运驱动蜗杆309与转运驱动蜗轮310相啮合；旋转转运电机306的输出轴与转运驱动蜗杆309的端部相对接；平移支撑机构安装在转运支撑套308上。
利用旋转转运机构能够对平移支撑机构进行旋转驱动，从而将平移支撑机构上的工件水平旋转至对应悬吊加工机构的下方进行加工。
进一步的，平移支撑机构包括平移支撑矩形板112、平移驱动电机101、平移驱动螺杆110、平移支撑底板102以及工件夹持支撑结构；
平移支撑矩形板112的一侧宽度边缘固定安装在转运支撑套308上，在平移支撑矩形板112的另一侧宽度边缘上设置有矩形平移槽口135；在矩形平移槽口135的两个长度侧槽边上均设置有一个条形平移支撑槽111；平移支撑底板102的两个长度侧边缘分别伸入两个条形平移支撑槽111内，并在伸入侧边的上下侧面上均间隔式旋转安装有各个平移支撑滚轮108；在平移支撑底板102的下侧面中心处设置有平移驱动支座109；在矩形平移槽口135的开口处设置有螺杆支撑梁107；平移驱动螺杆110贯穿式螺纹旋合安装在平移驱动支座109上，且平移驱动螺杆110的一端旋转式安装在螺杆支撑梁107的中部，另一端旋转式安装在矩形平移槽口135的宽度侧槽边中部；平移驱动电机101固定安装在平移支撑矩形板112上，且输出轴伸入矩形平移槽口135内，并在伸入端上设置有平移驱动伞齿106；在平移驱动螺杆110上固定安装有与平移驱动伞齿106相啮合的平移从动伞齿105；工件夹持支撑结构固定安装在平移支撑底板102的上侧面上，用于放置并夹持待加工工件。
利用平移驱动螺杆110与平移驱动支座109的配合，能够对平移支撑底板102的水平位置进行调节，从而与悬吊加工机构进行位置调节配合，满足工件的加工需要；利用条形平移支撑槽111与平移支撑滚轮108的配合，能够实现对平移支撑底板102进行稳定支撑。
进一步的，工件夹持支撑结构包括工件支撑板104、两块条形支撑侧板103以及四个夹持限位单元；
两块条形支撑侧板103固定安装在平移支撑底板102的上侧面上，且均与矩形槽口135的长度侧槽边相平行；工件支撑板104水平固定安装在两块条形支撑侧板103的上侧边上，并在工件支撑板104的上侧面上分布设置有用于限位待加工工件的各个锥形定位销131；四个夹持限位单元两两分别固定安装在工件支撑板104的两个长度侧边缘上，用于对待加工工件的对应侧边缘进行按压夹持。
利用锥形定位销131能够使得工件支撑板104上的待加工工件具有较好的定位精度；利用四个夹持限位单元能够对待加工工件的对应侧边缘进行按压夹持。
进一步的，夹持限位单元包括夹持支撑座113、夹持伸缩电机114、夹持伸缩螺杆115、夹持伸缩套管116以及工件按压组件；
夹持支撑座113固定安装在工件支撑板104下侧面边缘处，夹持伸缩套管116贯穿式安装在夹持支撑座113上，且夹持伸缩套管116的端部伸出小车支撑板104外；工件按压组件安装在夹持伸缩套管116的伸出端上，用于对待加工工件进行按压夹持；在夹持伸缩套管116的外壁上设置有套管限位滑槽117，在夹持伸缩套管116的内壁上设置有伸缩驱动内螺纹；在夹持支撑座113上设置有滑动式嵌入套管限位滑槽117内的套管限位滑块；夹持伸缩电机114固定安装在小车支撑板104的下侧面上，且输出轴与夹持伸缩螺杆115的一端相对接；夹持伸缩螺杆115的另一端螺纹旋合安装在夹持伸缩套管116的伸缩驱动内螺纹上。
利用夹持伸缩螺杆115以及夹持伸缩套管116的配合，能够对工件按压组件的纵向位置进行调节，从而满足不同尺寸大小的待加工工件的夹持需要；利用套管限位滑槽117与套管限位滑块的配合，能够防止夹持伸缩螺杆115与夹持伸缩套管116同步旋转。
进一步的，工件按压组件包括伸缩旋转套管120、夹持驱动电机125、C形折板126、夹持驱动螺杆127、夹持按压杆129以及夹持按压座121；
伸缩旋转套管120竖向固定安装在夹持伸缩套管116的伸出端上，夹持按压座121旋转安装在伸缩旋转套管120的上端管口处；夹持按压杆129竖向滑动式贯穿夹持按压座121，并在夹持按压杆129的杆壁上竖向设置有旋转同步滑槽124，在夹持按压座121上设置有滑动式嵌入旋转同步滑槽124内的旋转同步滑块；在夹持按压杆129的上端垂直安装有水平压杆118，并在水平压杆118的下侧面上设置有按压防滑垫119；C形折板126的上下两块侧板分别固定安装在夹持按压杆129的上下两端上，夹持驱动螺杆127竖向旋转式安装在C形折板126的上下两块侧板之间；夹持驱动电机125固定安装在C形折板126上，且输出轴与夹持驱动螺杆127相对接；在夹持按压座121上设置有按压驱动支座130，夹持驱动螺杆127贯穿式螺纹旋合安装在按压驱动支座130上；在伸缩旋转套管120的下端管口处斜切设置有一个滚轮挤压坡面128；在夹持按压杆129的下端上旋转式安装有一个挤压滚轮122，用于在夹持按压杆129上升至最高位时支撑行走于滚轮挤压坡面128上，推动夹持按压座121正向旋转使得水平压杆118与工件支撑板104的长度侧边平行；在夹持按压座121与伸缩旋转套管120之间安装有回弹驱动扭簧123，用于在挤压滚轮122脱离滚轮挤压坡面128后驱动夹持按压座121反向旋转，使得水平压杆118与小车支撑板104的长度侧边相垂直。
利用挤压滚轮122与滚轮挤压坡面128的配合，能够在夹持按压杆129上升至最高位时，推动夹持按压座121正向旋转使得水平压杆118与工件支撑板104的长度侧边平行，从而释放对工件的按压，同时也不会阻挡上下料机器人上下料工件；利用回弹驱动扭簧123的回弹作用，在夹持按压杆129下降后驱动水平压杆118旋转摆动，从而能够使得水平压杆118摆动至待加工工件的上方进行按压夹持；利用夹持驱动螺杆127与按压驱动支座130的配合，能够驱动水平压杆118上下夹持运动；利用夹持按压座121与伸缩旋转套管120的旋转配合，能够便于水平压杆118旋转摆动；利用按压防滑垫119能够增强按压夹持的稳定性。
进一步的，立体式支撑架包括支撑立柱401以及支撑底板402；旋转驱动机构包括旋转支撑套407、旋转驱动电机405、旋转驱动蜗轮406以及旋转驱动蜗杆404；支撑立柱401竖向固定安装在支撑底板402上；各个旋转驱动机构的旋转支撑套407间隔式旋转安装在支撑立柱401上；旋转驱动蜗轮406固定安装在对应的旋转支撑套407上；旋转驱动蜗杆404通过蜗杆安装支架403旋转式安装在支撑立柱401上，且旋转驱动蜗杆404与旋转驱动蜗轮406相啮合；旋转驱动电机405的输出轴与旋转驱动蜗杆404的端部相对接；各个悬吊加工机构分别安装在对应的旋转支撑套407上。
利用旋转驱动机构能够对悬吊加工机构进行水平四个方向上的工位进行切换，满足不同位置上的待加工工件的加工需要；利用旋转驱动蜗杆404与旋转驱动蜗轮406的配合能够实现旋转驱动和定位限制。
进一步的，悬吊加工机构包括侧边条形座201、端部调节电机202、悬挑梁207、距离调节电机211、高度调节电机213、高度调节螺杆216、高度调节套管217以及角度调节机构；
侧边条形座201的一侧长度边缘中部固定安装在旋转支撑套407上，在侧边条形座201的另一侧长度边缘上设置有矩形调节槽口204；在矩形调节槽口204的两个宽度侧槽边之间旋转式安装有一根端部调节螺杆205；端部调节电机202固定安装在侧边条形座201上，且输出轴与端部调节螺杆205的端部相对接；在矩形调节槽口204的槽口处设置有方形调节梁226，在方形调节梁226上滑动式安装有一个端部安装滑套203；在端部安装滑套203上设置有端部调节螺纹孔，端部调节螺杆205贯穿式螺纹旋合安装在端部调节螺纹孔上；在矩形调节槽口204的长度侧槽边上设置有限位支撑滑槽，在端部安装滑套203的侧边上设置有滑动式嵌入限位支撑滑槽内的限位支撑滑块206；悬挑梁207的一端固定安装在端部安装滑套203上；在悬挑梁207上方旋转式安装有一根距离调节螺杆209，且距离调节螺杆209与悬挑梁207相平行；距离调节电机211固定安装在悬挑梁207上，且输出轴与距离调节螺杆209端部相对接；在悬挑梁207上滑动式安装有一个距离调节滑套208，并在距离调节滑套208上设置有距离调节支座210，且距离调节螺杆209贯穿式螺纹旋合安装在距离调节支座210上；在距离调节滑套208的下侧面上设置有矩形框架212；高度调节螺杆216的上端贯穿式旋转安装在矩形框架212的下侧边框上，并在贯穿端上固定安装有一个高度从动伞齿215；高度调节电机213固定安装在矩形框架212上，并在输出轴上固定设置有与高度从动伞齿215相啮合的高度主动伞齿214；高度调节套管217的上端通过内螺纹旋合安装在高度调节螺杆216上；在矩形框架212的下侧面上竖向设置有悬吊导向杆218，在高度调节套管217外壁上设置有导向支座，悬吊导向杆218滑动式贯穿导向支座；角度调节机构安装在高度调节套管217的下端部上，用于夹持加工工具，并对加工工具的角度进行调节。
利用端部安装滑套203与端部调节螺杆205的配合以及距离调节滑套208与距离调节螺杆209的配合，能够对下方的角度调节机构在一个工位处进行水平位置调节；利用高度调节螺杆216以及高度调节套管217的配合，能够对角度调节机构的高度进行调节；利用悬吊导向杆218与导向支座的配合，能够对高度调节套管217进行旋转限位；利用限位支撑滑槽与限位支撑滑块206的滑动配合，能够增强端部安装滑套203的滑移稳定性。
进一步的，角度调节机构包括转角调节电机219、L形安装板223、俯仰调节电机224以及U形夹持支座222；
在高度调节套管217的下端上旋转式安装有一个转角调节齿轮220，转角调节电机219固定安装在高度调节套管217上，并在输出轴上设置有与转角调节齿轮220相啮合的调节驱动齿轮221；L形安装板223的水平板固定安装在转角调节齿轮220的下侧面上；俯仰调节电机224固定安装在L形安装板223的竖向板上，U形夹持支座222固定安装在俯仰调节电机224的输出轴端部上；在U形夹持支座222的侧边上螺纹旋合安装有一个工具夹持螺栓225，且螺杆端部伸入U形夹持支座222的夹持开口内。
利用角度调节机构能够对夹持加工工具进行水平转角和俯仰角进行调节，满足多角度加工调节的需要；利用U形夹持支座222和工具夹持螺栓225的配合，能够便于可拆卸安装各类加工工具，满足多种类型的加工工具安装需要。
本发明所述的立体式分布的智慧工厂产线中，升降驱动电机304、旋转转运电机306、平移驱动电机101、夹持伸缩电机114、夹持驱动电机125、旋转驱动电机405、端部调节电机202、距离调节电机211、高度调节电机213、转角调节电机219以及俯仰调节电机224均采用现有的步进电机，通过PLC控制柜进行协调控制，电机的控制方法根据流水线工作需要进行PLC控制模块简单编程，PLC控制柜采用现有的控制柜，满足各个电机的协调控制即可。
本发明所述的立体式分布的智慧工厂产线在工作时，包括如下工作状态：
(1)工件加工状态：当待加工工件在悬吊加工机构下方就位时，由端部调节电机202、距离调节电机211、高度调节电机213、转角调节电机219以及俯仰调节电机224协调控制，使得U形夹持支座222上夹持的加工工具准确指向待加工位置，对其进行加工处理，包括但不限于加热、打磨、探伤、清洗或喷涂等等工艺步骤；在当前工序加工完成后，则由进入工件取出状态。
(2)工位切换状态：通过控制旋转驱动电机405，使得悬吊加工机构水平旋转90°至下一个平移支撑机构上方进行排队等待加工；或者通过控制旋转转运电机306，使得平移支撑机构旋转90°至下一悬吊加工机构下方进行排队等待加工；或者通过控制升降驱动电机304，使得平移支撑机构上升至下一悬吊加工机构下方进行排队等待加工。
(3)工件上料状态：控制旋转转运电机306，使得平移支撑机构转移至上下料侧，再控制升降驱动电机304，使得平移支撑机构下降至最低位置处，再由上下料机器人将待加工工件放置在工件支撑板104上，再控制升降驱动电机304和旋转转运电机306将待加工工件运送到对应的悬吊加工机构下方。
(4)工件下料状态：控制旋转转运电机306，使得平移支撑机构转移至上下料侧，再控制升降驱动电机304，使得平移支撑机构下降至最低位置处，再由上下料机器人从工件支撑板104上取下加工完成后的工件。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：包括至少一个升降式转运设备以及至少一个立体式加工设备；升降式转运设备包括升降驱动机构、旋转转运机构以及平移支撑机构；立体式加工设备包括立体式支撑架、各个旋转驱动机构以及各个悬吊加工机构；
各个旋转驱动机构竖向间隔式安装在立体式支撑架上，各个悬吊加工机构分别安装在各个旋转驱动机构上，由旋转驱动机构驱动悬吊加工机构水平旋转运动；悬吊加工机构用于夹持加工工具，并驱动加工工具实现多自由度运动；
旋转转运机构安装在升降驱动机构上，由升降驱动机构驱动旋转转运机构升降运动；平移支撑机构安装在旋转转运机构上，由旋转转运机构驱动平移支撑机构水平旋转至一个悬吊加工机构的下方；平移支撑机构用于放置并夹持待加工工件，并对待加工工件的位置进行水平调节。
2.根据权利要求1所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：升降驱动机构包括安装底板(307)、升降立柱(301)、升降驱动电机(304)、升降驱动座(311)以及升降驱动螺杆(303)；升降立柱(301)竖向固定安装在安装底板(307)上；在升降立柱(301)上竖向设置有矩形升降孔(302)；升降驱动螺杆(303)旋转式竖向安装在矩形升降孔(302)中；升降驱动电机(304)安装在升降立柱(301)的顶端上，且升降驱动电机(304)的输出轴与升降驱动螺杆(303)的上端相对接；在升降驱动座(311)上竖向设置有两个升降滑动孔以及一个升降驱动螺纹孔；升降驱动座(311)通过升降滑动孔滑动式安装在升降立柱(301)上，且升降驱动螺杆(303)螺纹旋合安装在升降驱动螺纹孔上；旋转转运机构安装在升降驱动座(311)上。
3.根据权利要求2所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：旋转转运机构包括旋转转运电机(306)、转运支撑套(308)、转运驱动蜗轮(310)以及转运驱动蜗杆(309)；转运驱动蜗轮(310)固定安装在升降驱动座(311)上；转运支撑套(308)旋转式套设在升降驱动座(311)上；转运驱动蜗杆(309)通过蜗杆支座旋转式安装在转运支撑套(308)上，且转运驱动蜗杆(309)与转运驱动蜗轮(310)相啮合；旋转转运电机(306)的输出轴与转运驱动蜗杆(309)的端部相对接；平移支撑机构安装在转运支撑套(308)上。
4.根据权利要求3所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：平移支撑机构包括平移支撑矩形板(112)、平移驱动电机(101)、平移驱动螺杆(110)、平移支撑底板(102)以及工件夹持支撑结构；
平移支撑矩形板(112)的一侧宽度边缘固定安装在转运支撑套(308)上，在平移支撑矩形板(112)的另一侧宽度边缘上设置有矩形平移槽口(135)；在矩形平移槽口(135)的两个长度侧槽边上均设置有一个条形平移支撑槽(111)；平移支撑底板(102)的两个长度侧边缘分别伸入两个条形平移支撑槽(111)内，并在伸入侧边的上下侧面上均间隔式旋转安装有各个平移支撑滚轮(108)；在平移支撑底板(102)的下侧面中心处设置有平移驱动支座(109)；在矩形平移槽口(135)的开口处设置有螺杆支撑梁(107)；平移驱动螺杆(110)贯穿式螺纹旋合安装在平移驱动支座(109)上，且平移驱动螺杆(110)的一端旋转式安装在螺杆支撑梁(107)的中部，另一端旋转式安装在矩形平移槽口(135)的宽度侧槽边中部；平移驱动电机(101)固定安装在平移支撑矩形板(112)上，且输出轴伸入矩形平移槽口(135)内，并在伸入端上设置有平移驱动伞齿(106)；在平移驱动螺杆(110)上固定安装有与平移驱动伞齿(106)相啮合的平移从动伞齿(105)；工件夹持支撑结构固定安装在平移支撑底板(102)的上侧面上，用于放置并夹持待加工工件。
5.根据权利要求4所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：工件夹持支撑结构包括工件支撑板(104)、两块条形支撑侧板(103)以及四个夹持限位单元；
两块条形支撑侧板(103)固定安装在平移支撑底板(102)的上侧面上，且均与矩形槽口(135)的长度侧槽边相平行；工件支撑板(104)水平固定安装在两块条形支撑侧板(103)的上侧边上，并在工件支撑板(104)的上侧面上分布设置有用于限位待加工工件的各个锥形定位销(131)；四个夹持限位单元两两分别固定安装在工件支撑板(104)的两个长度侧边缘上，用于对待加工工件的对应侧边缘进行按压夹持。
6.根据权利要求5所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：夹持限位单元包括夹持支撑座(113)、夹持伸缩电机(114)、夹持伸缩螺杆(115)、夹持伸缩套管(116)以及工件按压组件；
夹持支撑座(113)固定安装在工件支撑板(104)下侧面边缘处，夹持伸缩套管(116)贯穿式安装在夹持支撑座(113)上，且夹持伸缩套管(116)的端部伸出小车支撑板(104)外；工件按压组件安装在夹持伸缩套管(116)的伸出端上，用于对待加工工件进行按压夹持；在夹持伸缩套管(116)的内壁上设置有伸缩驱动内螺纹；夹持伸缩电机(114)固定安装在小车支撑板(104)的下侧面上，且输出轴与夹持伸缩螺杆(115)的一端相对接；夹持伸缩螺杆(115)的另一端螺纹旋合安装在夹持伸缩套管(116)的伸缩驱动内螺纹上。
7.根据权利要求6所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：工件按压组件包括伸缩旋转套管(120)、夹持驱动电机(125)、C形折板(126)、夹持驱动螺杆(127)、夹持按压杆(129)以及夹持按压座(121)；
伸缩旋转套管(120)竖向固定安装在夹持伸缩套管(116)的伸出端上，夹持按压座(121)旋转安装在伸缩旋转套管(120)的上端管口处；夹持按压杆(129)竖向滑动式贯穿夹持按压座(121)；在夹持按压杆(129)的上端垂直安装有水平压杆(118)；C形折板(126)的上下两块侧板分别固定安装在夹持按压杆(129)的上下两端上，夹持驱动螺杆(127)竖向旋转式安装在C形折板(126)的上下两块侧板之间；夹持驱动电机(125)固定安装在C形折板(126)上，且输出轴与夹持驱动螺杆(127)相对接；在夹持按压座(121)上设置有按压驱动支座(130)，夹持驱动螺杆(127)贯穿式螺纹旋合安装在按压驱动支座(130)上；在伸缩旋转套管(120)的下端管口处斜切设置有一个滚轮挤压坡面(128)；在夹持按压杆(129)的下端上旋转式安装有一个挤压滚轮(122)，用于在夹持按压杆(129)上升至最高位时支撑行走于滚轮挤压坡面(128)上，推动夹持按压座(121)正向旋转使得水平压杆(118)与工件支撑板(104)的长度侧边平行；在夹持按压座(121)与伸缩旋转套管(120)之间安装有回弹驱动扭簧(123)，用于在挤压滚轮(122)脱离滚轮挤压坡面(128)后驱动夹持按压座(121)反向旋转，使得水平压杆(118)与小车支撑板(104)的长度侧边相垂直。
8.根据权利要求1所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：立体式支撑架包括支撑立柱(401)以及支撑底板(402)；旋转驱动机构包括旋转支撑套(407)、旋转驱动电机(405)、旋转驱动蜗轮(406)以及旋转驱动蜗杆(404)；支撑立柱(401)竖向固定安装在支撑底板(402)上；各个旋转驱动机构的旋转支撑套(407)间隔式旋转安装在支撑立柱(401)上；旋转驱动蜗轮(406)固定安装在对应的旋转支撑套(407)上；旋转驱动蜗杆(404)通过蜗杆安装支架(403)旋转式安装在支撑立柱(401)上，且旋转驱动蜗杆(404)与旋转驱动蜗轮(406)相啮合；旋转驱动电机(405)的输出轴与旋转驱动蜗杆(404)的端部相对接；各个悬吊加工机构分别安装在对应的旋转支撑套(407)上。
9.根据权利要求8所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：悬吊加工机构包括侧边条形座(201)、端部调节电机(202)、悬挑梁(207)、距离调节电机(211)、高度调节电机(213)、高度调节螺杆(216)、高度调节套管(217)以及角度调节机构；
侧边条形座(201)的一侧长度边缘中部固定安装在旋转支撑套(407)上，在侧边条形座(201)的另一侧长度边缘上设置有矩形调节槽口(204)；在矩形调节槽口(204)的两个宽度侧槽边之间旋转式安装有一根端部调节螺杆(205)；端部调节电机(202)固定安装在侧边条形座(201)上，且输出轴与端部调节螺杆(205)的端部相对接；在矩形调节槽口(204)的槽口处设置有方形调节梁(226)，在方形调节梁(226)上滑动式安装有一个端部安装滑套(203)；在端部安装滑套(203)上设置有端部调节螺纹孔，端部调节螺杆(205)贯穿式螺纹旋合安装在端部调节螺纹孔上；在矩形调节槽口(204)的长度侧槽边上设置有限位支撑滑槽，在端部安装滑套(203)的侧边上设置有滑动式嵌入限位支撑滑槽内的限位支撑滑块(206)；悬挑梁(207)的一端固定安装在端部安装滑套(203)上；在悬挑梁(207)上方旋转式安装有一根距离调节螺杆(209)，且距离调节螺杆(209)与悬挑梁(207)相平行；距离调节电机(211)固定安装在悬挑梁(207)上，且输出轴与距离调节螺杆(209)端部相对接；在悬挑梁(207)上滑动式安装有一个距离调节滑套(208)，并在距离调节滑套(208)上设置有距离调节支座(210)，且距离调节螺杆(209)贯穿式螺纹旋合安装在距离调节支座(210)上；在距离调节滑套(208)的下侧面上设置有矩形框架(212)；高度调节螺杆(216)的上端贯穿式旋转安装在矩形框架(212)的下侧边框上，并在贯穿端上固定安装有一个高度从动伞齿(215)；高度调节电机(213)固定安装在矩形框架(212)上，并在输出轴上固定设置有与高度从动伞齿(215)相啮合的高度主动伞齿(214)；高度调节套管(217)的上端通过内螺纹旋合安装在高度调节螺杆(216)上；在矩形框架(212)的下侧面上竖向设置有悬吊导向杆(218)，在高度调节套管(217)外壁上设置有导向支座，悬吊导向杆(218)滑动式贯穿导向支座；角度调节机构安装在高度调节套管(217)的下端部上，用于夹持加工工具，并对加工工具的角度进行调节。
10.根据权利要求9所述的立体式分布的智慧工厂产线，其特征在于：角度调节机构包括转角调节电机(219)、L形安装板(223)、俯仰调节电机(224)以及U形夹持支座(222)；
在高度调节套管(217)的下端上旋转式安装有一个转角调节齿轮(220)，转角调节电机(219)固定安装在高度调节套管(217)上，并在输出轴上设置有与转角调节齿轮(220)相啮合的调节驱动齿轮(221)；L形安装板(223)的水平板固定安装在转角调节齿轮(220)的下侧面上；俯仰调节电机(224)固定安装在L形安装板(223)的竖向板上，U形夹持支座(222)固定安装在俯仰调节电机(224)的输出轴端部上；在U形夹持支座(222)的侧边上螺纹旋合安装有一个工具夹持螺栓(225)，且螺杆端部伸入U形夹持支座(222)的夹持开口内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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