CN115196242A - 一种自动化取放工件系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动化取放工件系统，涉及车辆生产技术领域，所述自动化取放工件系统包括自动小车、抓件机器人、料框和料架，料框的内部用于放置工件，料框的内部设置有限位件，限位件包括第一限位杆、第二限位杆和铰接杆，铰接杆的一端连接有第一限位杆，且另一端连接有第二限位杆；料架设置有第一层存料架和第二层存料架，第一层存料架设置有解锁机构，解锁机构包括连杆组件和气缸，气缸连接于第一层存料架，连杆组件铰接于第一层存料架，且与气缸的伸缩端连接，抓件机器人用于将工件从第一层存料架抓取至第二层存料架或待加工工位。本发明的自动化取放工件系统，在生产过程中可实现不间断地连续供件，提高了车辆的生产效率。

Description

一种自动化取放工件系统

技术领域

本发明涉及车辆生产技术领域，具体而言，涉及一种自动化取放工件系统。

背景技术

目前，随着车辆市场的极速发展，更新迭代已经成为了必不可少的步骤。汽车厂车身焊装车间的生产线的上件方式多为人工上件或者是叉车推料上件形式。但是，目前人工上件的生产效率的稳定性与连续性均无法保证，存在人为上件错误，单个循环只可以单次上件等情况。叉车上件虽然可以满足批量次和大型零件的上件，但是也存在叉车运输零件的搬运周期，和需要人为操作等不确定的因素。另外，对于多车型的切换生产也存在一定的物料无法及时到位的风险，这些都会导致生产线物料输入的不稳定性，从而间接地影响生产效率。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提高车身组装生产效率。

本发明提供一种自动化取放工件系统，包括自动小车、抓件机器人、料框和料架，所述料框的内部用于放置工件，所述料框的内部设置有限位件，所述限位件包括第一限位杆、第二限位杆和铰接杆，所述铰接杆的中部铰接于所述料框的内壁，所述铰接杆的一端连接有所述第一限位杆，且另一端连接有所述第二限位杆，所述第一限位杆用于卡接所述工件，以使所述工件处于不可抓取状态；所述料架设置有第一层存料架和第二层存料架，所述自动小车用于将所述料框运输至所述第一层存料架，所述第一层存料架设置有解锁机构，所述解锁机构包括连杆组件和气缸，所述气缸连接于所述第一层存料架，所述连杆组件铰接于所述第一层存料架，且与所述气缸的伸缩端连接，所述气缸用于驱动所述连杆组件推动所述第二限位杆，以使所述第一限位杆脱离所述工件，且使所述工件处于可抓取状态，所述抓件机器人用于将所述工件从所述第一层存料架抓取至所述第二层存料架或待加工工位。

本发明所述的自动化取放工件系统，通过自动小车可以装载来件料框到达料架的第一层存料架，此时工件由限位件的第一限位杆进行卡接限位，第一限位杆可以在运输过程中使料框内的工件保持稳定，不会因非预期外力而影响工件在料框内的状态，并且使工件处于不可抓取状态，通过第一层存料架的解锁机构可以解锁限位件，即当料框到达第一层存料架的指定位置后，解锁机构的气缸驱动连杆组件伸入料框内部并下压推动第二限位杆，由于铰接杆的中部铰接于料框的内壁，当第二限位杆向下位移时，通过铰接杆可以带动第一限位杆翘起并脱离位于料框内的工件，以此可以解除第一限位杆对工件的限制，以使工件处于可抓取状态，然后通过抓件机器人可以将料框内的工件抓取，当待加工工位处于工作状态时，抓件机器人可以先将工件放到料架的第二层存料架，作为储料备用，当待加工工位处于缺件状态时，抓件机器人可以直接将工件从第一层存料架抓取至待加工工位，本发明在取放工件的过程中无需工作人员直接参与，自动化程度较高。本发明相比于现有技术，在生产过程中可实现不间断地连续供件，同步能力强，生产的同时可准备下一需求的物料来源，因此不存在很长的等待时间，以此提高车身组装生产效率。

可选地，所述料框还设置有弹性支撑，所述弹性支撑的一端连接于所述料框，且另一端连接于所述第一限位杆。

可选地，所述连杆组件与所述第二限位杆接触的端部设置有滚轮。

可选地，所述第一层存料架还设置有定位机构，所述自动小车用于将所述料框运输至所述定位机构上，所述定位机构包括定位销，所述定位销用于与所述料框配合连接。

可选地，所述定位销为菱形销。

可选地，所述料框为顶部开口的方形框架结构，且所述料框的一侧开设有用于所述连杆组件穿过的通孔，所述连杆组件用于穿过所述通孔，且抵接于所述第二限位杆。

可选地，所述定位机构还包括定位支撑，所述料框用于放置于所述定位支撑上,所述定位支撑用于调平所述料框。

可选地，所述第一层存料架还设置有导向件，所述导向件设置于所述料架长度方向的两侧，所述导向件用于引导所述料框进入所述第一层存料架。

可选地，所述第一层存料架还设置有防护机构，所述防护机构包括围栏、电机、链条和转轴，所述围栏连接于所述链条，所述链条连接于所述转轴，所述转轴连接于所述电机的输出端。

可选地，本自动化取放工件系统还包括到位检测机构，所述到位检测机构包括待进入位置传感器、到位传感器和支架，所述待进入位置传感器和到位传感器间隔设置于所述支架上，所述待进入位置传感器和到位传感器用于检测所述自动小车的移动位置。

附图说明

图1为本发明实施例的自动化取放工件系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的料架的结构示意图一；

图3为本发明实施例的料架的结构示意图二；

图4为本发明实施例的料框的结构示意图一；

图5为本发明实施例的料框的结构示意图二；

图6为本发明实施例的解锁机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、料框；11、限位件；12、弹性支撑；2、料架；21、解锁机构；211、连杆组件；212、气缸；213、滚轮；22、定位机构；221、定位销；222、定位支撑；23、导向件；24、防护机构；241、围栏；242、电机；243、链条；244、转轴；3、到位检测机构；4、防撞击保护机构；01、工件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向（也就是Z轴的箭头指向）表示上，Z轴的负向（也就是与Z轴的正向相反的方向）表示下；附图中X轴表示横向，也就是左右位置，并且X轴的正向（也就是X轴的箭头指向）表示左，X轴的负向（也就是与X轴的正向相反的方向）表示右；附图中Y轴表示纵向，也就是前后位置，并且Y轴的正向（也就是Y轴的箭头指向）表示前，Y轴的负向（也就是与Y轴的正向相反的方向）表示后。

同时需要说明的是，前述Z轴、X轴和Y轴表示含义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。

如图1至4所示，本发明实施例的一种自动化取放工件系统，包括自动小车、抓件机器人、料框1和料架2，料框1的内部用于放置工件01，料框1的内部设置有限位件11，限位件11包括第一限位杆、第二限位杆和铰接杆，铰接杆的中部铰接于料框1的内壁，铰接杆的一端连接有第一限位杆，且另一端连接有第二限位杆，第一限位杆用于卡接工件01，以使工件01处于不可抓取状态；料架2设置有第一层存料架和第二层存料架，自动小车用于将料框1运输至第一层存料架，第一层存料架设置有解锁机构21，解锁机构21包括连杆组件211和气缸212，气缸212连接于第一层存料架，连杆组件211铰接于第一层存料架，且与气缸212的伸缩端连接，气缸212用于驱动连杆组件211推动第二限位杆，以使第一限位杆脱离工件01，且使工件01处于可抓取状态，抓件机器人用于将工件01从第一层存料架抓取至第二层存料架或待加工工位。

在本实施例中，结合附图1或附图2所示，料架2为双层结构的架体结构，其中第二层存料架位于第一层存料架的正上方（Z轴方向），通过自动小车可以带动料框1进入第一层存料架，第二层存料架为工件01的缓存区，其具有人工安全维修平台及安全网片。通过自动小车可以装载来件料框1到达料架2的第一层存料架，此时工件由限位件11进行限位，限位件11可以在运输过程中使料框1内的工件01保持稳定，不会因非预期外力而影响工件01在料框1内的状态，并且使工件01处于不可抓取状态，通过第一层存料架的解锁机构21的气缸212驱动连杆组件211伸入料框1内部并下压推动第二限位杆，由于铰接杆的中部铰接于料框的内壁（结合附图4-5所示，铰接杆设置有两个，并且两个铰接杆的中部位置可通过销轴分别铰接于料框的两侧内壁，第一限位杆和第二限位杆连接在铰接杆的两端），当第二限位杆向下位移时，通过连杆可以带动第一限位杆翘起并脱离位于料框1内的工件01，以此可以解除第一限位杆对工件01的限制，以使工件01处于可抓取状态，然后通过抓件机器人可以将料框1内的工件01抓取，当待加工工位处于工作状态时，抓件机器人可以先将工件01放到料架2的第二层存料架，作为储备使用，当待加工工位处于缺件状态时，抓件机器人可以直接将工件01从第一层存料架抓取至待加工工位，本发明在取放工件01的过程中无需工作人员直接参与，自动化程度较高。本发明相比于现有技术，在生产过程中可实现不间断地连续供件，同步能力强，生产的同时可准备下一需求的物料来源，因此不存在很长的等待时间，以此提高车身组装生产效率。

在其他实施方式中，结合附图1所示，料架2可以设置多个，以适应不同种工况，料架2的具数量在此不做限制，根据实际情况而定。另外，在料架2的前侧（附图1中Y轴正方向）还可以设置到位检测机构3和防撞击保护机构4，其中到位检测机构3包括待进入位置传感器和到位传感器及其支架，用于检测自动小车是否移动到位；防撞击保护机构4可以是防撞柱，用于防止外界移动机构接触料架2。

在上述的工作过程中，自动小车可以是AGV（Automated Guided Vehicle）小车，即指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。工业应用中不需要驾驶员的搬运车，以可充电的蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路径以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路径，电磁轨道黏贴于地板上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。另外，抓件机器人可以是七轴机器人抓手。

可选地，料框1还设置有弹性支撑12，弹性支撑12的一端连接于料框1，且另一端连接于限位件11。

在本实施例中，结合附图4和附图5所示，弹性支撑12可以是弹簧，当限位件11卡接在工件01上时，弹性支撑12可以对限位件11施加顶紧力，以防止限位件11从工件01上脱离，当解锁机构21推动限位件11脱离工件01后，在弹性支撑12的弹性力的作用下限位件11可以自动复位。

可选地，解锁机构21包括连杆组件211和气缸212，气缸212连接于料架2，连杆组件211铰接于料架2，且与气缸212的伸缩端连接，气缸212用于驱动连杆组件211推动限位件11，以使限位件11脱离工件01。

在本实施例中，结合附图6所示，连杆组件211可通过销轴铰接在料架2的架体上，气缸212可通过螺栓连接在料架2的架体上，通过气缸212的伸缩端可以带动连杆组件211移动，使连杆组件211推动限位件11，以使限位件11脱离工件01。

可选地，连杆组件211与限位件11接触的端部设置有滚轮213。

在本实施例中，结合附图6所示，滚轮213可通过销轴连接在连杆组件211与限位件11接触的端部，滚轮213可以降低连杆组件211与限位件11的接触摩擦，避免因刚性接触而造成器件损坏。

可选地，第一层存料架还设置有定位机构22，自动小车用于将料框1运输至定位机构22上，定位机构22包括定位销221，定位销221用于与料框1配合连接。

在本实施例中，结合附图1和附图3所示，此为第一层存料架，当自动小车将料框1运输至第一层存料架后，自动小车可以举升料框1并放置在定位机构22上，定位机构22可以是两个平台结构，分别设置在第一层存料架的左右两侧（附图1中X轴方向），在每个平台结构上可以分别设置定位销221，定位销221可以与料框1配合连接，以此将料框1限位在平台结构上。

可选地，定位销221为菱形销。

在本实施例中，结合附图3所示，可以设置两个定位销221，其中至少一个定位销221为菱形销，自动小车举升料框1并放置在定位机构22上后，定位销221可能不会直接与料框1配合连接，而菱形销可以引导料框1配合连接。

可选地，料框1为顶部开口的方形框架结构，且料框1的一侧开设有用于连杆组件211穿过的通孔，连杆组件211用于穿过通孔，且推动限位件11脱离工件01。

在本实施例中，结合附图4和附图5所示，料框1可以是顶部开口的方形框架结构，并且料框1内设置有挂设工件01的梁架结构，在料框1靠近限位件11的一侧为通孔结构，气缸212可以驱动连杆组件211穿过通孔，并且推动限位件11脱离工件01。

可选地，定位机构22还包括定位支撑222，料框1用于放置于定位支撑222上,定位支撑222用于调平料框1。

在本实施例中，结合附图1和附图3所示，定位支撑222为高度可调节的方板结构，自动小车举升料框1并放置在定位机构22上，并与定位支撑222接触，通过改变定位支撑222的整体厚度可以将料框1调至水平。

可选地，第一层存料架还设置有导向件23，导向件23设置于料架2长度方向的两侧，导向件23用于引导料框1进入第一层存料架。

在本实施例中，结合附图1和附图3所示，在第一层存料架的两侧（附图1中X轴方向）分别可通过螺栓连接导向件23，导向件23可以是长条板结构，其中导向件23朝向第一层存料架的入口端（附图1中Y轴正方向）为向外侧的倾斜面，以此可以引导料框1进入第一层存料架。

可选地，第一层存料架还设置有防护机构24，防护机构24包括围栏241、电机242、链条243和转轴244，围栏241连接于链条243，链条243连接于转轴244，转轴244连接于电机242的输出端。

在本实施例中，结合附图1和附图2所示，在第一层存料架的后侧（附图1中Y轴反方向）设置有防护机构24，在第一层存料架后侧的两个立柱上分别设置有链条243，围栏241可通过螺栓连接在链条243上，转轴244可通过轴承转动连接在两个立柱之间，电机242可通过螺栓连接在其中一个立柱上，并且电机242的输出端用于驱动转轴244转动，通过转轴244的转动可带动链条243动作，以此链条243可带动围栏241升降（附图2中Z轴方向）动作，即在自动小车进入第一层存料架时可通过传感器给出信号，保证抓件机器人不进入零件的上件区域，同时让电机242带动围栏241提升，使用物理隔离形式完成上件区域和生产线站内的安全距离。

在其他实施方式中，防护机构24还可以包括围栏上到位安全传感器和围栏下到位安全传感器，即当围栏241上升到一定高度后围栏上到位安全传感器可以控制电机242停止工作，或者当围栏241下降到一定位置后围栏下到位安全传感器可以控制电机242停止工作，以此做到全自动控制。

在上述的工作过程中，针对不同车型需求，可以与MES生产系统交互控制提前在对应上件口匹配车型进行零件的装载；自动小车装载来件料框1到达指定准备区位置，准备区的传感器感应到自动小车到达指定位置；围栏241升起，阻断抓件机器人与料架2的上件区域；自动小车带料框1通过导向件23的辅助作用进入到料架2的第一层存料架的指定位置，传感器感应到料框1到位；自动小车的举升装置下降，带动料框1下降，料框1的销孔与定位机构22的定位销221匹配进行准确定位；料架2上的到位传感器感应到料框1到位；料架2上的解锁机构21开始推动料框1的限位件11以解锁料框1，使工件01处于可拿取状态；料框1的限位件11解锁后，解锁机构21的传感器接收到到位信号，反馈给PLC；电机242接收到PLC的信号，驱动链条243转动，带动围栏241下降；围栏241底部的传感器感应到围栏241下降到位，发送到位信号到PLC；抓件机器人接收到PLC信号开始进去第一层存料架中的料框1进行工件01抓取；对抓件机器人的抓件程序设置指令，完成第一次抓件先放到第二层存料架，第二次抓件进入待加工工位；当料框1中的最后一个工件01被取完之后，工件01检测传感器检测料框1上无件，发送信号到PLC，电机242接收到无件的信号驱动围栏241上升，自动小车接收围栏241上升到位信号后，自动小车举起料框1，将料框1与料架2的定位销221脱离；脱离完成后，自动小车收到启动信号带料框1移出装置；到达指定位置后小车带空料框1开始驶离料架2。

术语“第一”和“第二”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”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化取放工件系统，其特征在于，包括自动小车、抓件机器人、料框（1）和料架（2），所述料框（1）的内部用于放置工件（01），所述料框（1）的内部设置有限位件（11），所述限位件（11）包括第一限位杆、第二限位杆和铰接杆，所述铰接杆的中部铰接于所述料框（1）的内壁，所述铰接杆的一端连接有所述第一限位杆，且另一端连接有所述第二限位杆，所述第一限位杆用于卡接所述工件（01），以使所述工件（01）处于不可抓取状态；所述料架（2）设置有第一层存料架和第二层存料架，所述自动小车用于将所述料框（1）运输至所述第一层存料架，所述第一层存料架设置有解锁机构（21），所述解锁机构（21）包括连杆组件（211）和气缸（212），所述气缸（212）连接于所述第一层存料架，所述连杆组件（211）铰接于所述第一层存料架，且与所述气缸（212）的伸缩端连接，所述气缸（212）用于驱动所述连杆组件（211）推动所述第二限位杆，以使所述第一限位杆脱离所述工件（01），且使所述工件（01）处于可抓取状态，所述抓件机器人用于将所述工件（01）从所述第一层存料架抓取至所述第二层存料架或待加工工位。

2.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述料框（1）还设置有弹性支撑（12），所述弹性支撑（12）的一端连接于所述料框（1），且另一端连接于所述第一限位杆。

3.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述连杆组件（211）与所述第二限位杆接触的端部设置有滚轮（213）。

4.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述第一层存料架还设置有定位机构（22），所述自动小车用于将所述料框（1）运输至所述定位机构（22）上，所述定位机构（22）包括定位销（221），所述定位销（221）用于与所述料框（1）配合连接。

5.根据权利要求4所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述定位销（221）为菱形销。

6.根据权利要求4所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述定位机构（22）还包括定位支撑（222），所述料框（1）用于放置于所述定位支撑（222）上,所述定位支撑（222）用于调平所述料框（1）。

7.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述料框（1）为顶部开口的方形框架结构，且所述料框（1）的一侧开设有用于所述连杆组件（211）穿过的通孔，所述连杆组件（211）用于穿过所述通孔，且抵接于所述第二限位杆。

8.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述第一层存料架还设置有导向件（23），所述导向件（23）设置于所述料架（2）长度方向的两侧，所述导向件（23）用于引导所述料框（1）进入所述第一层存料架。

9.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，所述第一层存料架还设置有防护机构（24），所述防护机构（24）包括围栏（241）、电机（242）、链条（243）和转轴（244），所述围栏（241）连接于所述链条（243），所述链条（243）连接于所述转轴（244），所述转轴（244）连接于所述电机（242）的输出端。

10.根据权利要求1所述的自动化取放工件系统，其特征在于，还包括到位检测机构（3），所述到位检测机构（3）包括待进入位置传感器、到位传感器和支架，所述待进入位置传感器和到位传感器间隔设置于所述支架上，所述待进入位置传感器和到位传感器用于检测所述自动小车的移动位置。

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