CN110625020B - 一种提高直线七轴生产节拍的快换***及自动更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高直线七轴生产节拍的快换***及自动更换方法，所述***设于两台压力机之间，包括工业机器人及控制单元、直线七轴、吸附装置、快换装置和端拾器小车。对于行程较小的压力机利用快换***实现快速自动化生产，吸附装置自动更换时，由端拾器小车携带新吸附装置及吸附装置放置支架进入设定的更换区域，工业机器人将旧吸附装置和快换母盘放置在支架上，快换公盘与母盘脱离，使直线七轴移至新吸附装置工位上；快换公盘与母盘夹紧，直线七轴携带新吸附装置和快换母盘脱离支架，端拾器小车携带旧吸附装置离开，冲压人员将旧吸附装置更换为新吸附装置。本发明快换***，结构紧凑，易于维护，传输速度快，效率高。

Description

一种提高直线七轴生产节拍的快换***及自动更换方法

技术领域

本发明涉及一种提高直线七轴生产节拍的快换***及自动更换方法，该***可提前进入上序压力机模区、并延迟出下序压机模区，实现吸附装置快速自动更换。

背景技术

随着自动化冲压生产线生产节拍的提高，为适应自动连续冲压生产线节拍的要求，压力机间板形零件的传输速度要求也越来越高。目前自动化冲压生产线提高板形零件的传输速度主要采用机器人和辅助七轴搭配的方式，机器人和辅助七轴可以较快的将板形零件由上序工位搬运到下序工位，并且在运动过程中，板形零件保持水平，有利于冲压生产线生产节拍的提高。由于目前冲压主机厂存在较多行程较小压力机或手工生产线模具，在主机厂内设备的原因，普通直线七轴配置标准换枪盘后，由于直线七轴加上刚朵拉、吸附装置的厚度较大，导致直线七轴在抓取板形零件时，由于压机行程或冲压模具的原因，导致直线七轴难以进入冲压模区内抓取板型零件，且运动过程中，并不能充分发挥直线七轴的性能；对于压机行程配置较好的压力机，由于普通直线七轴配置标准换枪盘后，厚度较大，需要等待压力机打开较大的开口高度，这样严重影响冲压设备的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种使用性能强、工作效率高、自动化程度高、便于维护的一种提高直线七轴生产节拍的***。

为解决这一技术问题，本发明提供了一种提高直线七轴生产节拍的快换***，该***设于两台压力机之间，包括工业机器人及控制单元、直线七轴、吸附装置、快换装置和端拾器小车；

所述工业机器人为四轴或者六轴铰接式机器人，安装在机器人底座上，用于支撑并带动直线七轴将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述控制单元用于控制工业机器人各轴的摆动参数、以及直线七轴的运动；

所述直线七轴通过连接装置安装在工业机器人的腕部，相对于工业机器人沿直线七轴（1）轴向运动，用于承载快换装置和吸附装置，并辅助工业机器人快速将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述吸附装置安装在快换装置上，用于工业机器人抓取板料，两吸附装置通过各自快换装置固定，借助直线七轴的直线运动，将板形零件送入下序工位；

所述快换装置安装在直线七轴的二级传动上，放置在端拾器小车上、与吸附装置放置支架的耐磨装置相接触，用于吸附装置与直线七轴的连接并支撑吸附装置，实现真空/高压气体的传递、吸附装置的快速自动更换，使吸附在吸附装置上的板料零件通过工业机器人自身运动及借助直线七轴的直线运动，快速将板形零件送入下序工位。

所直线七轴包括伺服电机、传动***、直线七轴横梁和直线七轴导向装置，所述传动***包括传动箱体、一级传动和二级传动，传动箱体驱动一级传动，二级传动被动传动，使一级传动与二级传动组成倍速关系。

所述吸附装置包括吸附装置支架和吸盘，吸附装置支架用于支撑吸盘，并使吸盘保持设定的姿态，吸盘用于吸附板形零件。

所述快换装置包括快换母盘、快换公盘及一个或多个球锁机构，快换装置通过球锁机构的锁紧完成快换公盘与快换母盘的对接，进而实现真空/高压气体传输到吸附装置之上；通过球锁机构的放松完成快换公盘与快速母盘的分离，使板形零件通过工业机器人自身运动及借助直线七轴的运动快速送入下序工位；所述球锁机构的锁紧及放松均由气动控制，具有自锁功能，当锁紧/放松气源断气时，保证快换公盘与快换母盘的锁紧不脱开。

所述快换公盘包括快换公盘本体、真空/高压气体输入通道、真空/高压气体对接通道、球锁放松锁紧气源入口、对接导向销和球锁机构；所述快换母盘包括快换母盘本体、真空/高压气体接入通道和真空/高压气体输出通道；通过对接导向销的导向，快换公盘完成与快换母盘的贴合；通过球锁机构放松锁紧气源入口的通断控制球锁装置的锁紧放松，完成快换公盘和快换母盘的对接和放松；当快换公盘和快换母盘完成对接时，真空/高压气体对接通道接通，可使由真空/高压气体输入通道传递而来的真空/高压气体通过快换公盘与快换母盘的对接传递至真空/高压气体输出通道，继而将真空/高压气体传递至吸附装置之上，用于吸附板形零件；所述快换装置的快换公盘与快换母盘的脱开/对接，实现真空/高压气体传递的通断，实现吸附装置的快速自动更换。

所述端拾器小车包含端拾器小车车体、定位销、吸附装置放置支架，端拾器小车车体用于承载吸附装置放置支架和吸附装置；端拾器小车的驱动方式采用电机驱动或气动驱动的方式；定位销的伸出缩回采用气缸驱动的方式。

一种利用快换***在冲压生产线上搬运板形零件的方法，包括如下步骤：

1）从冲压线的上序压力机工位抓取两个或两组板形零件，每个吸附装置分别抓取一个或一组板形零件；

将两个或两组板形零件放置于冲压生产线的下序压力机工位。

一种吸附装置自动更换的方法，包括如下步骤：

1）端拾器小车携带新吸附装置及吸附装置放置支架进入设定的更换区域；

2）工业机器人携带直线七轴进行姿态调整，将旧吸附装置和快换母盘放置在吸附装置放置支架之上；

3）快换公盘与快换母盘脱离，将旧吸附装置和快换母盘留在吸附装置放置支架之上；

4）工业机器人携带直线七轴动作，使直线七轴移动至新吸附装置工位之上；

5）快换公盘与快换母盘夹紧，直线七轴动作，携带新吸附装置和快换母盘脱离吸附装置放置支架；

6）端拾器小车定位销脱离其定位，端拾器小车在其驱动装置驱动下，携带旧吸附装置离开相关区域；

7）端拾器小车脱离更换区域后，由冲压设备人员，将旧吸附装置更换为新吸附装置。

所述步骤1）中端拾器小车自身采用气缸+导向销的方式可完成一定的精定位。

有益效果：本发明采用直线七轴装置、快换装置和吸附装置，对于行程较小的压力机实现快速自动化生产，该***可以提高自动化冲压生产线的生产节拍，具有创新性。该机器人快换***，具有整体结构紧凑，易于维护，并实现自主生产，降低对进口快换的依赖，且传输速度快，效率高，吸附装置实现自动更换的方式，有利于提高汽车生产企业的经济效益，并实现关键设备的国产化替代。本发明结构新颖，对各种旧冲压生产线自动化改造、新冲压生产线节拍的提高具有很大的操作性，且抓取输送过程时间短，效率高，具有创新性；整体结构紧凑，易于维护，且板形零件输送时间短，效率高，有利于提高冲压生产线的单位产量，提高汽车生产企业的经济效益。快换装置通过快换公盘母盘的对接，完成真空/高压气体的传递，用于吸附装置对于版形零件的吸附，时板形零件随吸附装置运动时，牢固可靠。

附图说明

图1为常规直线七轴侧示意图；

图2a所示为本发明的结构示意主视图；

图2b所示为本发明的结构示意侧视图；

图3所示为本发明直线七轴轴测示意图；

图4所示为本发明快换装置轴测示意图；

图5a所示为本发明快换公盘轴测示意图一；

图5b所示为本发明快换公盘轴测示意图二；

图6a所示为本发明快换母盘轴测示意图一；

图6b所示为本发明快换母盘轴测示意图二；

图7所示为TOOLING车携带新吸附装置进入更换区域45°轴测示意图；

图8所示为本发明直线七轴放置旧吸附装置45°视角图；

图9所示为本发明直线七轴放置旧吸附装置后抓取新吸附装置45°轴测示意图；

图10所示为本发明直线七轴更换吸附装置后，TOOLING车开出更换区域45°轴测示意图。

图中：A直线七轴厚度方向尺寸、B普通直线七轴厚度方向尺寸、C直线七轴运动方向示意；1直线七轴、2标准直线七轴、3直线七轴传动箱体、4一级传动、5吸附装置、6快换装置、7二级传动、8快换母盘、9快换公盘、10耐磨装置、11放松到位检测开关、12锁紧到位检测开关、13真空/高压气体对接通道、14球锁机构、15对接导向销、16真空/高压气体接入通道、17真空/高压气体输出通道、18新吸附装置、19 端拾器小车、20吸附装置放置支架、21工业机器人、22工业机器人安装底座、23旧吸附装置、24工业机器人控制器、25真空/高压气体输入通道、26球锁放松锁紧气源入口、27快换公盘本体、28快换母盘本体、29吸附装置支架、30吸盘、31端拾器小车车体、32定位销。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。

图2a所示为本发明的结构示意主视图。

图2b所示为本发明的结构示意侧视图。

本发明提供了一种提高直线七轴生产节拍的快换***，该***设于两台压力机之间，包括工业机器人21及控制单元24、直线七轴1、吸附装置5、快换装置6 和端拾器小车19；

所述工业机器人21为四轴或者六轴铰接式机器人，安装在机器人底座22上，用于支撑并带动直线七轴1将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述控制单元24用于控制工业机器人21各轴的摆动参数、以及直线七轴1的运动；

所述直线七轴1通过连接装置安装在工业机器人的腕部，相对于工业机器人21沿直线七轴1轴向运动，用于承载快换装置6和吸附装置5，并辅助工业机器人21快速将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述吸附装置5安装在快换装置6上，用于工业机器人21抓取板料，两吸附装置5通过各自快换装置6固定，借助直线七轴1的直线运动，将板形零件送入下序工位；

所述快换装置6安装在直线七轴1的二级传动上，放置在端拾器小车19上、与吸附装置放置支架20的耐磨装置相接触，用于吸附装置5与直线七轴1的连接并支撑吸附装置5，实现真空/高压气体的传递、吸附装置5的快速自动更换，使吸附在吸附装置5上的板料零件通过工业机器人21自身运动及借助直线七轴1的直线运动，快速将板形零件送入下序工位。

图3所示为本发明直线七轴轴测示意图。

所直线七轴1包括伺服电机、传动***、直线七轴横梁和直线七轴导向装置，所述传动***包括传动箱体3、一级传动4和二级传动7，传动箱体3驱动一级传动4，二级传动7被动传动，使一级传动4与二级传动7组成倍速关系。

所述吸附装置5包括吸附装置支架29和吸盘30，吸附装置支架29用于支撑吸盘30，并使吸盘30保持设定的姿态，吸盘30用于吸附板形零件。

图4所示为本发明快换装置轴测示意图。

所述快换装置6包括快换母盘8、快换公盘9及一个或多个球锁机构14，快换装置6通过球锁机构14的锁紧完成快换母盘8与快换公盘9的对接，进而实现真空/高压气体传输到吸附装置5之上；通过球锁机构14的放松完成快换公盘9与快速母盘8的分离，使板形零件通过工业机器人21自身运动及借助直线七轴1的运动快速送入下序工位；所述球锁机构14的锁紧及放松均由气动控制，具有自锁功能，当锁紧/放松气源断气时，保证快换公盘9与快换母盘8的锁紧不脱开。由快换母盘8锁紧到位检测开关11检测，由快换母盘8放松到位检测开关12检测；检测开关可以为接近开关或磁性开关。

图5a所示为本发明快换公盘轴测示意图一。

图5b所示为本发明快换公盘轴测示意图二。

所述快换公盘9包括快换公盘本体27、真空/高压气体输入通道25、真空/高压气体对接通道13、球锁放松锁紧气源入口26、对接导向销15和球锁机构14。

图6a所示为本发明快换母盘轴测示意图一。

图6b所示为本发明快换母盘轴测示意图二。

所述快换母盘8包括快换母盘本体28、真空/高压气体接入通道16和真空/高压气体输出通道17；通过对接导向销15的导向，快换公盘9完成与快换母盘8的贴合；通过球锁机构14放松锁紧气源入口26的通断控制球锁机构14的锁紧放松，完成快换公盘9和快换母盘8的对接和放松；当快换公盘9和快换母盘8完成对接时，真空/高压气体对接通道13接通，可使由真空/高压气体输入通道25传递而来的真空/高压气体通过快换公盘9与快换母盘8的对接传递至真空/高压气体输出通道17，继而将真空/高压气体传递至吸附装置之上，用于吸附板形零件；所述快换装置6的快换公盘9与快换母盘8的脱开/对接，实现真空/高压气体传递的通断，实现吸附装置的快速自动更换。

所述端拾器小车19包含端拾器小车车体31、定位销32、吸附装置放置支架20，端拾器小车车体31用于承载吸附装置放置支架20和吸附装置5；端拾器小车19的驱动方式采用电机驱动或气动驱动的方式；定位销32的伸出缩回采用气缸驱动的方式。

一种利用快换***在冲压生产线上搬运板形零件的方法，包括如下步骤：

1）从冲压线的上序压力机工位抓取两个或两组板形零件，每个吸附装置分别抓取一个或一组板形零件；

2）将两个或两组板形零件放置于冲压生产线的下序压力机工位。

一种吸附装置自动更换的方法，包括如下步骤：

1）端拾器小车19携带新吸附装置5及吸附装置放置支架20进入设定的更换区域（如图7所示）；

2）工业机器人21携带直线七轴1进行姿态调整，将旧吸附装置23和快换母盘8放置在吸附装置放置支架20之上（如图8所示）；

3）快换公盘9与快换母盘8脱离，将旧吸附装置23和快换母盘8留在吸附装置放置支架20之上；

4）工业机器人21携带直线七轴1动作，使直线七轴1移动至新吸附装置18工位之上；

5）快换公盘9与快换母盘8夹紧，直线七轴1动作，携带新吸附装置18和快换母盘8脱离吸附装置放置支架20（如图9所示）；

6）端拾器小车定位销32脱离其定位，端拾器小车19在其驱动装置驱动下，携带旧吸附装置23离开相关区域（如图10所示）；

7）端拾器小车19脱离更换区域后，由冲压设备人员，将旧吸附装置23更换为新吸附装置18。

所述步骤1）中端拾器小车19自身采用气缸+导向销32的方式可完成一定的精定位。

图1为常规直线七轴侧示意图，图1中直线七轴1厚度方向尺寸为A，图2a中的普通直线七轴厚度方向尺寸为B，可见，B尺寸远大于A尺寸，由于直线七轴1厚度方向尺寸决定了直线七轴1进入压力机模区时滑块的开口角度，开口角度越小，也就意味着直线七轴1可提前进入压力机模区；并可延迟退去压力机模区，使直线七轴1与压力机配合时间延长，可有效提高冲压线的生产节拍。

本发明采用直线七轴装置、快换装置和吸附装置，对于行程较小的压力机实现快速自动化生产，该***可以提高自动化冲压生产线的生产节拍，具有创新性。该机器人快换装置，具有整体结构紧凑，易于维护，并实现自主生产，降低对进口快换的依赖，且传输速度快，效率高，吸附装置实现自动更换的方式，有利于提高汽车生产企业的经济效益，并实现关键设备的国产化替代。本发明结构新颖，对各种旧冲压生产线自动化改造、新冲压生产线节拍的提高具有很大的操作性，且抓取输送过程时间短，效率高，具有创新性；整体结构紧凑，易于维护，且板形零件输送时间短，效率高，有利于提高冲压生产线的单位产量，提高汽车生产企业的经济效益。快换装置通过快换公盘母盘的对接，完成真空/高压气体的传递，用于吸附装置对于版形零件的吸附，时板形零件随吸附装置运动时，牢固可靠。另一种方式是借助机械单臂的方式，机械单臂一般会冗余一个到两个自由度，且其单臂末端配置标准换枪盘，厚度较普通直线七轴更薄，可以更好更适应的进入上序压力机模区，出下序压力机模区，更有利于提高冲压设备的效率。由于机械单臂的出现时间较晚，技术并非很成熟，虽然国内外相关冲压企业已经相继开发出第二代机械单臂，不可否认的是，机械单臂装置价格昂贵，且采用较多的伺服电机及复杂的控制方法，维护成本较高。

本发明结构新颖，对各种旧冲压生产线自动化改造、新冲压生产线节拍的提高具有很大的操作性，且抓取输送过程时间短，效率高，具有创新性；整体结构紧凑，易于维护，且板形零件输送时间短，效率高，有利于提高冲压生产线的单位产量，提高汽车生产企业的经济效益。

本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。

Claims (5)

1. 一种提高直线七轴生产节拍的快换***，该***设于两台压力机之间，其特征在于：包括工业机器人（21）及控制单元（24）、直线七轴（1）、吸附装置（5）、快换装置（6） 和端拾器小车（19）；

所述工业机器人（21）为四轴或者六轴铰接式机器人，安装在机器人底座（22）上，用于支撑并带动直线七轴（1）将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述控制单元（24）用于控制工业机器人（21）各轴的摆动参数、以及直线七轴（1）的运动；

所述直线七轴（1）通过连接装置安装在工业机器人的腕部，相对于工业机器人（21）沿直线七轴（1）轴向运动，用于承载快换装置（6）和吸附装置（5），并辅助工业机器人（21）快速将板形零件由上序工位搬运至下序工位；

所述吸附装置（5）安装在快换装置（6）上，用于工业机器人（21）抓取板料，两吸附装置（5）通过各自快换装置（6）固定，借助直线七轴（1）的直线运动，将板形零件送入下序工位；

所述快换装置（6）包括快换母盘（8）、快换公盘（9）及一个或多个球锁机构（14），快换装置（6）通过球锁机构（14）的锁紧完成快换母盘（8）与快换公盘（9）的对接，进而实现真空/高压气体传输到吸附装置（5）之上；通过球锁机构（14）的放松完成快换公盘（9）与快换母盘（8）的分离，使板形零件通过工业机器人（21）自身运动及借助直线七轴（1）的运动快速送入下序工位；所述球锁机构（14）的锁紧及放松均由气动控制，具有自锁功能，当锁紧/放松气源断气时，保证快换公盘（9）与快换母盘（8）的锁紧不脱开

所述快换装置（6）安装在直线七轴（1）的二级传动上，放置在端拾器小车（19）上、与吸附装置放置支架（20）的耐磨装置相接触，用于吸附装置（5）与直线七轴（1）的连接并支撑吸附装置（5），实现真空/高压气体的传递、吸附装置（5）的快速自动更换，使吸附在吸附装置（5）上的板料零件通过工业机器人（21）自身运动及借助直线七轴（1）的直线运动，快速将板形零件送入下序工位；

所直线七轴（1）包括伺服电机、传动***、直线七轴横梁和直线七轴导向装置，所述传动***包括传动箱体（3）、一级传动（4）和二级传动（7），传动箱体（3）驱动一级传动（4），二级传动（7）被动传动，使一级传动（4）与二级传动（7）组成倍速关系；

所述快换公盘（9）包括快换公盘本体（27）、真空/高压气体输入通道（25）、真空/高压气体对接通道（13）、球锁放松锁紧气源入口（26）、对接导向销（15）和球锁机构（14）；所述快换母盘（8）包括快换母盘本体（28）、真空/高压气体接入通道（16）和真空/高压气体输出通道（17）；通过对接导向销（15）的导向，快换公盘（9）完成与快换母盘（8）的贴合；通过球锁机构（14）放松锁紧气源入口（26）的通断控制球锁机构（14）的锁紧放松，完成快换公盘（9）和快换母盘（8）的对接和放松；当快换公盘（9）和快换母盘（8）完成对接时，真空/高压气体对接通道（13）接通，可使由真空/高压气体输入通道（25）传递而来的真空/高压气体通过快换公盘（9）与快换母盘（8）的对接传递至真空/高压气体输出通道（17），继而将真空/高压气体传递至吸附装置之上，用于吸附板形零件；所述快换装置（6）的快换公盘（9）与快换母盘（8）的脱开/对接，实现真空/高压气体传递的通断，实现吸附装置的快速自动更换。

2.根据权利要求1所述的提高直线七轴生产节拍的快换***，其特征在于：所述吸附装置（5）包括吸附装置支架（29）和吸盘（30），吸附装置支架（29）用于支撑吸盘（30），并使吸盘（30）保持设定的姿态，吸盘（30）用于吸附板形零件。

3.根据权利要求1或2所述的提高直线七轴生产节拍的快换***，其特征在于：所述端拾器小车（19）包含端拾器小车车体（31）、定位销（32）、吸附装置放置支架（20），端拾器小车车体（31）用于承载吸附装置放置支架（20）和吸附装置（5）；端拾器小车（19）的驱动方式采用电机驱动或气动驱动的方式；定位销（32）的伸出缩回采用气缸驱动的方式；所述端拾器小车（19）自身采用气缸+定位销（32）的方式可完成精定位。

4.一种利用权利要求1、2或3所述的快换***在冲压生产线上搬运板形零件的方法，包括如下步骤：

1）从冲压线的上序压力机工位抓取两个或两组板形零件，每个吸附装置分别抓取一个或一组板形零件；

2）将两个或两组板形零件放置于冲压生产线的下序压力机工位。

5.一种如权利要求3所述的快换***的吸附装置自动更换的方法，包括如下步骤：

1）端拾器小车（19）携带新吸附装置（5）及吸附装置放置支架（20）进入设定的更换区域；

2）工业机器人（21）携带直线七轴（1）进行姿态调整，将旧吸附装置（23）和快换母盘（8）放置在吸附装置放置支架（20）之上；

3）快换公盘（9）与快换母盘（8）脱离，将旧吸附装置（23）和快换母盘（8）留在吸附装置放置支架（20）之上；

工业机器人（21）携带直线七轴（1）动作，使直线七轴（1）移动至新吸附装置（18）工位之上；

5）快换公盘（9）与快换母盘（8）夹紧，直线七轴（1）动作，携带新吸附装置（18）和快换母盘（8）脱离其吸附装置放置支架（20）；

6）端拾器小车定位销（32）脱离其定位，端拾器小车（19）在其驱动装置驱动下，携带旧吸附装置（23）离开相关区域；

7）端拾器小车（19）脱离更换区域后，由冲压设备人员，将旧吸附装置（23）更换为新吸附装置（18）。