一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統的製作方法

2023-05-09 07:09:31 2

本發明屬於自動化系統領域，尤其是涉及一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統。

背景技術：

在自動化設備領域中，隨著市場需求側的變革，要求生產設備需要能夠在最短時間內切換並滿足不同產品的生產，且保證產品質量和切換速度。而不同產品由於大小，工藝等重要參數的不同，所以無法進行切換，更無從談起快速。

在某汽車焊接機器人生產線項目中，客戶要求將尺寸規格1700mm×1150mm×280mm的全景天窗總成和尺寸規格450mm×500mm×850mm的左右門檻總成以及其他不同規格不同車型的後隔板總成、頂蓋內板總成、加強梁總成、前儀錶板總成和左右輪罩總成所有這些產品安排在同一條機器人生產線中進行混線生產。

由於產品類別過於繁雜，焊接工藝又區分為Y型焊接工藝和I型焊接工藝，而尺寸大小又有大幅度差別，原有的機器人生產線規劃方式及其設備已經明顯無法滿足客戶的需求了，所以根據此項目，研發一種焊接工藝及設備的快速切換柔性系統，這樣的高柔性生產線能幫助客戶控制成本並且更高效率的進行生產，也解決了種類繁多的產品的混線生產問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明旨在提出一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統，以解決不同產品由於大小，工藝等重要參數的不同，機器無法進行換或切換速度太慢的難題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統，主要由多個標準高柔性快速切換機器人工作站組成，每個標準高柔性快速切換機器人工作站包括安裝有快換槍盤和工藝加工設備的快速機器人，在快速機器人前面、工藝加工設備下方設有柔性快換轉臺，柔性快換轉臺上面安裝柔性快換夾具，在標準高柔性快速切換機器人工作站內部安裝安全保護系統，在標準高柔性快速切換機器人工作站外面安裝工藝加工設備控制器和PLC控制系統，工藝加工設備控制器控制工藝加工設備，PLC控制系統控制快速機器人、柔性快換轉臺和安全保護系統。

進一步的，所述快換槍盤包括機器人側部分和工具側部分，機器人側部分和工具側部分為可分離式連接，機器人側部分連接快速機器人，工具側部分連接工藝加工設備。

進一步的，所述柔性快換轉臺包括系統框架、位於系統框架內的氣動或電動頂升機構、氣動限位機構、電動輸送機構，系統框架兩端設有導向滾輪條，電動輸送機構安裝在氣動或電動頂升機構的上側，氣動限位機構位於氣動或電動頂升機構的下側，電動輸送機構的末端設有V型槽導向機構，系統框架兩端還設有定位夾緊機構，所述柔性快換轉臺中間安裝旋轉轉軸，旋轉轉軸連接有旋轉電機。

進一步的，所述安全保護系統包括外圍設置的光柵裝置和區域掃描保護裝置，周圍安裝多處手動急停裝置。

進一步的，所述PLC控制系統的PLC程序框架為統一編寫好，根據每個新產品的工藝，通過工藝組人員輔助工藝算法生成器共同完成新工藝產品的分析，計算出最佳的標準高柔性快速切換機器人工作站使用策略，生成後將新的產品所需程序按照既定的標準編寫好後，進行逐個關鍵步驟的調試後，直接與框架程序架構進行接入從而完成新產品的組態。

進一步的，所述高柔性快速切換機器人工作站根據設備不同分為多種工藝的工作站，主要包括焊接工藝工作站、塗膠工藝工作站、裝配工藝工作站，各個工作站之間通過搬運機器人以及機器人行走機構進行連結。

相對於現有技術，本發明所述的一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統具有以下優勢：

(1)本發明所述的一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統，有效的提高了生產效率，減少產品切換時間，減少了人力投入，加強了安全性。

(2)本發明所述的一種自動化生產工藝設備快速切換柔性系統，更換柔性快換夾具時，採用電動輸送機構，減輕了工人的勞動強度，提高了柔性快換夾具的切換速度。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的焊接設備的快速切換柔性系統立體結構示意圖；

圖2為本發明實施例所述的焊接設備的快速切換柔性系統俯視圖；

圖3為本發明實施例所述的快速機器人結構示意圖；

圖4為本發明實施例所述的柔性快換轉臺結構示意圖。

附圖標記說明：

1-工藝加工設備控制器；2-PLC控制系統；3-快速機器人；4-快換槍盤；41-機器人側部分；42-工具側部分；5-工藝加工設備；6-柔性快換夾具；7-柔性快換轉臺；71-系統框架；72-氣動或電動頂升機構；73-氣動限位機構；74-電動輸送機構；75-定位夾緊機構；76-導向滾輪條；77-V型槽導向機構；8-安全保護系統。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

高柔性快速切換機器人工作站根據設備不同分為多種工藝的工作站，主要包括焊接工藝工作站、塗膠工藝工作站、裝配工藝工作站，各個工作站之間通過搬運機器人以及機器人行走機構進行連結。

如圖1和圖2所示，以焊接工藝工作站為例，進一步解釋自動化生產工藝設備快速切換柔性系統。所述自動化生產工藝設備快速切換柔性系統，主要由多個標準高柔性快速切換機器人工作站組成，每個標準高柔性快速切換機器人工作站包括安裝有快換槍盤4和輕量化焊鉗5的快速機器人3，在快速機器人3前面、輕量化焊鉗5下方設有柔性快換轉臺7，柔性快換轉臺7上面安裝柔性快換焊接夾具6，在標準高柔性快速切換機器人工作站內部安裝安全保護系統8，在標準高柔性快速切換機器人工作站外面安裝中頻焊接控制器1和PLC控制系統2，中頻焊接控制器1控制輕量化焊鉗5，PLC控制系統控制快速機器人3、柔性快換轉臺7和安全保護系統8。

如圖3所示，所述快換槍盤4包括機器人側部分和工具側部分，機器人側部分41和工具側部分42為可分離式連接，機器人側部分41連接快速機器人3，工具側部分42連接輕量化焊鉗5。當需要抓取輕量化焊鉗5，則通過快換槍盤4的機器人側部分41和工具側部分42進行對接，實現抓取動作。

如圖1，圖2和圖4所示，柔性快換轉臺7包括系統框架71、位於系統框架71內的氣動或電動頂升機構72、氣動限位機構73、電動輸送機構74，所述系統框架71兩端設有導向滾輪條76，所述電動輸送機構74安裝在氣動或電動頂升機構72的上側，所述氣動限位機構73位於氣動或電動頂升機構72的下側，所述電動輸送機構74的末端設有V型槽導向機構77，所述系統框架71兩端還設有定位夾緊機構75，所述柔性快換轉臺(7)中間安裝旋轉轉軸，旋轉轉軸連接有旋轉電機。當需要更換柔性快換焊接夾具6時，工人先將柔性快換焊接夾具6從臺車上推到所述的電動輸送機構74上，在電機驅動下，焊接夾具沿框架兩端的導向滾輪條76輸送到V型槽導向機構77進行初步定位，等待氣動限位機構73撤回後，氣動或電動頂升機構72會下降，柔性快換焊接夾具6將會落到系統框架71上，之後再通過框架兩端的定位夾緊機構75固定柔性快換焊接夾具6。當需要切換新的柔性快換焊接夾具6時，柔性快換轉臺7自動旋轉輸送新的柔性快換焊接夾具6至設備位置，通過舉升裝置的舉升和落下並通過導向裝置導向到使用位置，由定位裝置固定位置，整個過程由PLC控制系統2自動完成。

如圖1和圖2所示，所述安全保護系統8包括外圍設置的光柵裝置和區域掃描保護裝置，周圍安裝多處手動急停裝置，當操作人員在未經PLC控制系統2允許的情況下進入操作區域或有任何物體進入機器人生產線非工作區域，生產線將進入自動急停狀態，所有運行設備，包括快速機器人3、輕量化焊鉗5、柔性快換轉臺7與柔性快換焊接夾具6將立刻停止，需要設備管理人員復位後方可繼續生產，從而保護操作者不會收到傷害。

PLC控制系統2的PLC程序框架為統一編寫好，根據每個新產品的工藝，由工藝組人輔助工藝算法生成器共同完成新工藝產品的分析，並計算出最佳的焊接策略，生成後將新的產品所需程序按照既定的標準編寫好後，直接與框架程序架構進行接入，並進行逐個關鍵步驟的調試，從而完成新產品的組態。

如圖1，圖2和圖3所示，標準高柔性快速切換機器人工作站根據設備不同分為多種工藝的工作站，主要包括焊接工藝工作站、塗膠工藝工作站、裝配工藝工作站，各個工作站之間通過搬運機器人以及機器人行走機構進行連結。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。