CN110270781B - 一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，包括智能拼装子系统与智能立库储存子系统及立体输送机；智能拼装子系统包括搬运机器人、焊接机器人及工位工装夹具，搬运机器人与焊接机器人的移动路径相互平行，工位工装夹具位于搬运机器人与焊接机器人共同的工作范围内；智能立库储存子系统包括多层立库基架及位于底部的下导轨，下导轨的驱动端设有行走电机驱动的驱动轴，多层立库基架的进料端与出料端均设有垂直升降机构，垂直升降机构牵引载货台做垂直升降运动，载货台上设有提升认址器，载货台上设有做伸缩运动的货叉。本发明实现了整个生产节拍的平衡，大幅提高了生产效率，改进了产品质量，并降低了生产成本。

Description

一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线

技术领域

本发明涉及转向构架生产流水线技术领域，具体涉及一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线。

背景技术

1、大型构架的物流方式

现有构架焊接生产线的待产工件存放货位均为地面一层支撑平台，如需存放足够多的待产工件，则占地面积过大。

由于待产工件存放工位无法提供过多位置，所以焊后工件冷却需要设置焊后工件冷却工位。构架焊接时，每个工序后工件的冷却时间不同，而每个工件焊后工件冷却工位为轮动存放式结构，所以焊后工件冷却工位内的工件计只能按照冷却时间最长的工序进行计时，这样就存在冷却工件出库顺序就是先进先出的形式。这样大大影响构架焊接的生产节拍。

2、传统单元式的生产方式：

现有构件一般均为单元式手工或半自动的作业方式，每道工序的作业时间差别很大，作业方式也基本处于无序状态，受人为因素影响大，节拍难以匹配，容易造成某些作业时间相对较短的工序经常处于待料状态，而某些瓶颈工序前端则产生大量的在制品，大量缓存不仅占用了大量场地，而且严重影响了产品的产出效率和成本。

3、现有焊接单元式生产方式

现有传统的焊接方式为手工半自动焊接，不仅焊接效率低下，焊接质量波动大，而且需要大量的焊工，综合成本较高。现在部分焊接工位虽然初步引入了机器人焊接，但由于本产品的焊接工艺复杂，而现有焊接机器人的刚性较强，需要多工位串联生产，各工位之间的节拍难以平衡，造成了焊接机器人利用率较低，效率低下。

4、工件变化频繁，工作站更换工装

由于本产品批次较多，工件经常反复变化，现有的机器人焊接工作站难以实现所有工件全覆盖，导致目前焊接工作站的工装平台需要根据工件的特点频繁更换，费时费力，人工干预较多，难以满足自动化焊接的要求。

5、手工排产

目前行业内虽然普遍采用了ERP等企业管理系统，但现有各工序的生产组织仍普遍采用人工根据经验和订单情况组织排产，手工下发生产计划。该方式无法与设备生产能力和车间实际情况相结合，排产有很大的随意性和盲目性，导致生产系统效率低下。

6、信息化管理现状

现有的车间生产管理以人工粗放管理为主，没有形成完整的信息化系统，车间的实时生产情况、库存等信息均无法监控。经常出现错误，导致生产线混乱。

7、各工序，工位，工装状态信息传递方式

目前车间工序和工位间采用人工记录或贴纸质标签等方式简单记录工件图号、数量等信息，经常存在记录数据不全或错误、纸质标签容易破损、丢失等情况，导致传递的数据错误。

8、输送系统重复定位精度低

现有的输送系统没有精确的定位装置，完全依靠输送设备自身的取放精度，难以满足自动化柔性生产线的要求

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，用以解决背景技术中阐述的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种：

一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，包括智能拼装子系统，所述智能拼装子系统的输出端连接智能立库储存子系统；其中，

所述智能拼装子系统包括搬运机器人、焊接机器人及工位工装夹具，所述搬运机器人的底部安装在主梁滑轨上，所述搬运机器人的抓取端设有气磁铁抓具或气动抓具，所述焊接机器人安装在龙门线性滑轨上，所述龙门线性滑轨与主梁滑轨的滑动方向平行，所述龙门线性滑轨与焊接机器人之间设有控制焊接机器人升降的升降座，所述工位工装夹具位于搬运机器人与焊接机器人共同的工作范围内，所述工位工装夹具为下盖板夹具、立板隔板夹具及梁体夹具中的至少一种。

所述智能立库储存子系统包括多层立库基架，所述多层立库基架为多层框架，所述多层立库基架的底部设有水平设置的下导轨，所述下导轨的驱动端设有行走电机驱动的驱动轴，所述多层立库基架的进料端与出料端均设有垂直升降机构，所述垂直升降机构的上设有提升电机，所述提升电机通过链条传动牵引载货台做垂直升降运动，所述载货台上设有提升认址器，所述载货台上设有做伸缩运动的货叉。

另一种优选的实施方案，所述下盖板夹具包括下盖板支撑座，所述下盖板支撑座的顶面为与下盖板相契合的多弧面，所述多弧面为中间高两侧低的多弧面，所述下盖板支撑座的顶部设有多个位于多弧面两侧的下盖板夹紧组件。

另一种优选的实施方案，所述立板隔板夹具包括多个均布的夹紧台座，位于中心的夹紧台座低，位于两侧的夹紧台座逐渐升高，所述夹紧台座的顶部设有立板隔板夹具；所述立板隔板夹具包括双向定夹具，所述双向定夹具的两侧定位面上设有第一胶头，所述双向定夹具的两侧均设有动夹具，所述动夹具上设有与第一胶头相对设置的第二胶头，所述第二胶头安装在电推杆的伸缩端。

另一种优选的实施方案，所述梁体夹具包括梁体夹具台面，所述梁体夹具台面上设有多个均布的水平支撑架，所述水平支撑架的上方设有纵向压紧装置，所述纵向压紧装置包括T型杠杆架，所述T型杠杆架的两端分别连接压片与第一电动推杆，所述第一电动推杆的推拉端上下移动；所述梁体夹具台面的两侧对称设有横向夹紧装置，所述横向夹紧装置设有相对设置的两个第二电动推杆，所述第二电动推杆的推拉端设有柔性缓冲头。

另一种优选的实施方案，所述搬运机器人的抓取范围内设有探伤夹具，所述探伤夹具包括探伤台面，所述探伤台面的中部设有对称设置的主定位装置，所述探伤台面的四角均设有夹紧装置；其中，所述主定位装置设有相互配合的定夹板与动夹板，所述动夹板固定连接主定位电推杆；所述夹紧装置包括夹紧滑轨及位于夹紧滑轨上相对设置的夹紧夹板，所述夹紧夹板的外侧连接夹紧电推杆。

另一种优选的实施方案，所述堆垛机的底部设有位于地轨上滑动的底座滑车，所述底座滑车的顶部两侧对称设有纵梁且中部设有升降台，所述纵梁的顶部固定连接顶部横梁，两侧对称设置的纵梁上均设有吊索驱动装置，所述顶梁上设有导轮组，所述吊索驱动装置的吊索通过导轮组吊装在升降台的两侧。

另一种优选的实施方案，所述吊索驱动装置包括驱动电机、锥齿轮组及摇臂，所述驱动电机纵向设置，所述锥齿轮组设有与驱动电机固定连接的主动锥齿轮及与摇臂固定连接的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮之间啮合连接。

另一种优选的实施方案，所述导轮组包括从外向内依次设置在顶部横梁上的第一导轮对与第二导轮对，所述第一导轮对设有至少两个对称设置在吊索驱动装置两侧的第一导轮，所述第二导轮对设有至少两个对称设置在升降台的安装位的两侧。

本发明实施例具有如下优点：

本发明通过智能化立库系统、自动拼装单元、自动焊接单元、自动化物流系统、MES系统、智能排产系统、智能追溯系统等自动化设备或系统的应用，实现了整个生产节拍的平衡，大幅提高了生产效率，改进了产品质量，并降低了生产成本。使得高铁转向构架自动化高效生产得以实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线的工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线的俯视结构图；

图3为图2中的下盖板夹具的整体结构图；

图4为图2中的立板隔板夹具的整体结构图；

图5A为图2中的梁体夹具的俯视结构图；

图5B为图5A的侧视结构图；

图6为图2中的探伤夹具的整体结构图；

图7为图2中的堆垛车的整体结构图。

图中：

2-1搬运机器人；2-2、主梁滑轨；2-3、焊接机器人；2-4、龙门架；2-5、龙门线性滑轨；2-6、垂直导轨；2-7、下盖板夹具；2-8、立板隔板夹具；2-9、梁体夹具；2-10、探伤夹具；

3-1、下盖板支撑座；3-2、多弧面；3-3、下盖板电动推杆；3-4、水平夹紧胶头；3-5、下盖板水平挡块；3-6、下盖板；

4-1、夹紧台座；4-2、双向定夹具；4-3、第一胶头；4-4、第二胶头；4-5、动夹具电推杆；

5-1、梁体夹具台面；5-2、水平支撑架；5-3、T型杠杆架；5-4、压片；5-5、第一电动推杆；5-6、第二电动推杆；5-7、柔性缓冲头；

6-1、探伤台面；6-2、定夹板；6-3、动夹板；6-4、主定位电推杆；6-5、夹紧滑轨；6-6、夹紧夹板；6-7、夹紧电推杆。

7-1、多层立库基架；7-2、堆垛车；7-3、地轨；7-4、底座滑车；7-5、纵梁；7-6、升降台；7-7、顶部横梁；7-8、吊索；7-9、驱动电机；7-10、锥齿轮组；7-11、摇臂；7-12、第一导轮；7-13、第二导轮。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1中所示的内容为转向构架智能立库拼装焊接生产工艺图，所述智能拼装子系统将拼装成品通过立体输送机运送到构架存储智能利库系统，并在输送过程中使用二维码识别刻录器对拼装成品进行二维码标记的刻录，所述智能立库储存子系统对拼装成品进行二维码识别、码垛、移动、定位、记录存储时长，并将满足存储时长的拼装成品通过立体输送机运送到智能焊接子流水线，所述智能按揭子流水线识别二维码标记后进行自动焊接工艺，人工打磨后，完成成品。该生产工艺适用于一种转向构架智能立库生产系统，包括智能拼装子系统与智能立库储存子系统，所述智能拼装子系统的输出端连接智能立库储存子系统。

一、智能拼装子系统

如图2所示，所述智能拼装子系统包括搬运机器人1、焊接机器人2-3及工位工装夹具，下面具体说明该三部分结构。

1、搬运机器人1

所述搬运机器人1的底部安装在主梁滑轨2-2上，所述搬运机器人1的型号为KUKAKR500机器人，可负载500公斤，所述搬运机器人1的抓取端设有气磁铁抓具或气动抓具，根据代加工板材的不同工件的结构特性，自动更换抓具，例如侧梁及板件抓具采用气磁铁吸附，横梁组件抓具采用气动抓取。主梁滑轨2-2贯穿整个智能拼装子系统，使搬运机器人1能够在整个智能拼装子系统之间穿梭，已用于工件原料的移动。

2、焊接机器人2-3

所述焊接机器人2-3安装在龙门线性滑轨2-5上，所述龙门线性滑轨2-5与主梁滑轨2-2的滑动方向平行，龙门线性滑轨2-5安装在龙门架2-4的顶部横梁7-7上，如龙门线性滑轨2-5的型号为RP-GL-20KN-7000mm。所述龙门线性滑轨2-5与焊接机器人2-3之间设有控制焊接机器人2-3升降的垂直导轨2-6，垂直导轨2-6的升降端设有焊接机器人2-3，如焊接机器人2-3QRC-E-410型，它的特点是所有轴都有一个极大的旋转范围，给焊接机器人2-3带来极大的灵巧性能和工作范围。机器人的手臂具有细长而紧凑的设计，由于各个轴的动态性能高，保证了优良的焊接精度、速度和可重复性。电机传动轴上安装有制动器，通过闭合电路原理动作,在失电的情况下自动抱闸，避免危险性的运动。这种十字移动的线性运动方向就形成了一个坐标的X-Z系统，该结构极大地扩大了机械手的工作范围并能处理大且复杂的工件，机械手控制器控制的滑台由伺服马达驱动，机器人轴的运动与滑台运动同步。

3、工位工装夹具

所述工位工装夹具位于搬运机器人1与焊接机器人2-3共同的工作范围内，所述工位工装夹具为下盖板3-6夹具2-7、立板隔板夹具2-8及梁体夹具2-9中的至少一种，若设置多个工位工装夹具，则多个工位工装夹具并排设置在搬运机器人1与焊接机器人2-3之间，使多个工位工装处于搬运机器人1与焊接机器人2-3的共同工作区域内。

a、下盖板3-6夹具2-7

如图3所示，所述下盖板3-6夹具2-7包括下盖板3-6支撑座3-1，所述下盖板3-6支撑座3-1的顶面为与下盖板3-6相契合的多弧面3-2，所述多弧面3-2为中间高两侧低的多弧面3-2，下盖板3-6支撑座3-1由多个高度不同的矩形架拼装组成，使其顶部形成与下盖板3-6相契合的多弧面3-2，根据下盖板3-6的形状不同，可调节矩形架的拼装组合，形成满足不同形状的下盖板3-6加工需求。所述下盖板3-6支撑座3-1的顶部设有多个下盖板3-6水平夹紧组件与陶瓷垫板压紧组件（图中未示出），所述下盖板3-6夹紧组件包括下盖板3-6电动推杆3-3及下盖板3-6水平挡块3-5，所述下盖板3-6电动推杆3-3的推动端设有水平夹紧胶头3-4，所述下盖板3-6电动推杆3-3启动，使水平夹紧胶头3-4与下盖板3-6水平挡块3-5之间水平夹紧下盖板3-6。

b、立板隔板夹具2-8

如图4所示，所述立板隔板夹具2-8包括多个均布的夹紧台座4-1，位于中心的夹紧台座4-1低，位于两侧的夹紧台座4-1逐渐升高，这种设计使多个夹紧台座4-1的顶面形成与立板隔板相契合的多弧面3-2，可更换不同高度的夹紧台座4-1组合，以加工不同形状的立板隔板。

所述夹紧台座4-1的顶部设有立板隔板夹具2-8，所述立板隔板夹具2-8包括双向定夹具4-2，所述双向定夹具4-2的两侧定位面上设有第一胶头4-3，所述双向定夹具4-2的两侧均设有动夹具，所述动夹具上设有与第一胶头4-3相对设置的第二胶头4-4，所述第二胶头4-4安装在动夹具电推杆4-5的伸缩端。具体使用时立板隔板的两侧立板分别对称且竖向设置在双向定位夹具的两侧，两侧立板之间安装垂直设置的隔板，启动动夹具电推杆4-5使第二胶头4-4向内压紧立板，双向定夹具4-2的宽度与隔板相同，因此双向定家具与两侧动夹具之间的配合，使立板与隔板之间正好处于静止的最优相对位置，便于焊接机器人2-3对立板隔板进行焊接。

c、梁体夹具2-9

如图5A、5B所示，所述梁体夹具2-9包括梁体夹具台面5-1，所述梁体夹具台面5-1上设有多个均布的水平支撑架5-2，所述水平支撑架5-2的上方设有纵向压紧装置，所述纵向压紧装置包括T型杠杆架5-3，所述T型杠杆架5-3的两端分别连接压片5-4与第一电动推杆5-5，所述第一电动推杆5-5的推拉端上下移动。当第一电动推杆5-5下拉时，由于其连接T型杠杆架5-3的横杆一端，则与横杆另一端连接的压片5-4上升，将梁体的横板竖立设置在水平支撑架5-2的两侧，两个横板之间垂直安装纵隔板，启动横向夹紧装置，使两个横板夹紧中间的纵隔板，启动第一电动推杆5-5向上移动，T型杠杆架5-3的横杆逆时针旋转，使压片5-4下压两侧的横板，使校正两侧横板的高度，使二者高度一致，且通过横向夹紧与纵向下压，实现梁体的夹紧固定，用于焊接机器人2-3进行焊接工艺。

其中，所述梁体夹具台面5-1的两侧对称设有横向夹紧装置，所述横向夹紧装置设有相对设置的两个第二电动推杆5-6，所述第二电动推杆5-6的推拉端设有柔性缓冲头5-7，驱动第二电动推杆5-6，使柔性缓冲头5-7挤压梁体的横板，使其横向固定在水平支撑架5-2的一侧。

d、探伤夹具2-10

如图6所示，所述搬运机器人1的抓取范围内设有探伤夹具2-10，所述探伤夹具2-10包括探伤台面6-1，所述探伤台面6-1的中部设有对称设置的主定位装置，所述探伤台面6-1的四角均设有夹紧装置；其中，所述主定位装置设有相互配合的定夹板6-2与动夹板6-3，所述动夹板6-3固定连接主定位电推杆6-4；所述夹紧装置包括夹紧滑轨6-5及位于夹紧滑轨6-5上相对设置的夹紧夹板6-6，所述夹紧夹板6-6的外侧连接夹紧电推杆6-7。

二、智能立库储存子系统

所述智能立库储存子系统包括多层立库基架7-1、堆垛车7-2及地轨7-3，所述地轨7-3平行设置在多层立库基架7-1的一侧，所述堆垛机安装在地轨7-3上运动，所述堆垛机上设有提升认址器，多层立库基架7-1为多层货架结构，其出入口同侧，且设有供提升认址器识别的提升认址标识。

所述堆垛机的底部设有位于地轨7-3上滑动的底座滑车7-4，所述底座滑车7-4的顶部两侧对称设有纵梁7-5且中部设有升降台7-6，所述纵梁7-5的顶部固定连接顶部横梁7-7，两侧对称设置的纵梁7-5上均设有吊索7-8驱动装置，所述顶梁上设有导轮组，所述吊索7-8驱动装置的吊索7-8通过导轮组吊装在升降台7-6的两侧。

所述吊索7-8驱动装置包括驱动电机7-9、锥齿轮组7-10及摇臂7-11，所述驱动电机7-9纵向设置，所述锥齿轮组7-10设有与驱动电机7-9固定连接的主动锥齿轮及与摇臂7-11固定连接的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮之间啮合连接。

所述导轮组包括从外向内依次设置在顶部横梁7-7上的第一导轮7-12对与第二导轮7-13对，所述第一导轮7-12对设有至少两个对称设置在吊索7-8驱动装置两侧的第一导轮7-12，所述第二导轮7-13对设有至少两个对称设置在升降台7-6的安装位的两侧。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，其特征在于：包括智能拼装子系统与智能立库储存子系统、立体输送机以及智能焊接子流水线；其中，

所述智能拼装子系统包括搬运机器人、焊接机器人及工位工装夹具，所述搬运机器人的底部安装在主梁滑轨上，所述搬运机器人的抓取端设有气磁铁抓具或气动抓具，所述焊接机器人安装在龙门线性滑轨上，所述龙门线性滑轨与主梁滑轨的滑动方向平行，所述龙门线性滑轨与焊接机器人之间设有控制焊接机器人升降的升降座，所述工位工装夹具位于搬运机器人与焊接机器人共同的工作范围内，所述工位工装夹具为下盖板夹具、立板隔板夹具及梁体夹具中的至少一种；

所述智能立库储存子系统包括多层立库基架、堆垛车及地轨，所述地轨平行设置在多层立库基架的一侧，所述堆垛车安装在地轨上运动，所述堆垛车上设有提升认址器，所述多层立库基架为多层货架结构，其出入口同侧，且设有供提升认址器识别的提升认址标识；

所述智能拼装子系统还包括二维码识别刻录器，所述智能拼装子系统将拼装成品通过立体输送机运送到所述智能立库储存子系统的过程中使用二维码识别刻录器对拼装成品进行二维码标记的刻录；

所述智能立库储存子系统对拼装成品进行二维码识别、码垛、移动、定位、记录存储时长，并将满足存储时长的拼装成品通过立体输送机运送到智能焊接子流水线，所述智能焊接子流水线识别二维码标记后进行自动焊接工艺；

所述下盖板夹具包括下盖板支撑座，所述下盖板支撑座的顶面为与下盖板相契合的多弧面，所述多弧面为中间高两侧低的多弧面，所述下盖板支撑座的顶部设有多个位于多弧面两侧的下盖板夹紧组件；所述立板隔板夹具包括多个均布的夹紧台座，位于中心的夹紧台座低，位于两侧的夹紧台座逐渐升高，所述夹紧台座的顶部设有立板隔板夹具；

所述立板隔板夹具包括双向定夹具，所述双向定夹具的两侧定位面上设有第一胶头，所述双向定夹具的两侧均设有动夹具，所述动夹具上设有与第一胶头相对设置的第二胶头，所述第二胶头安装在电推杆的伸缩端；

所述梁体夹具包括梁体夹具台面，所述梁体夹具台面上设有多个均布的水平支撑架，所述水平支撑架的上方设有纵向压紧装置，所述纵向压紧装置包括T型杠杆架，所述T型杠杆架的两端分别连接压片与第一电动推杆，所述第一电动推杆的推拉端上下移动；所述梁体夹具台面的两侧对称设有横向夹紧装置，所述横向夹紧装置设有相对设置的两个第二电动推杆，所述第二电动推杆的推拉端设有柔性缓冲头。

2.根据权利要求1所述的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，其特征在于：所述搬运机器人的抓取范围内设有探伤夹具，所述探伤夹具包括探伤台面，所述探伤台面的中部设有对称设置的主定位装置，所述探伤台面的四角均设有夹紧装置；其中，

所述主定位装置设有相互配合的定夹板与动夹板，所述动夹板固定连接主定位电推杆；

所述夹紧装置包括夹紧滑轨及位于夹紧滑轨上相对设置的夹紧夹板，所述夹紧夹板的外侧连接夹紧电推杆。

3.根据权利要求1所述的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，其特征在于：所述堆垛车的底部设有位于地轨上滑动的底座滑车，所述底座滑车的顶部两侧对称设有纵梁且中部设有升降台，所述纵梁的顶部固定连接顶部横梁，两侧对称设置的纵梁上均设有吊索驱动装置，所述顶部横梁上设有导轮组，所述吊索驱动装置的吊索通过导轮组吊装在升降台的两侧。

4.根据权利要求3所述的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，其特征在于：所述吊索驱动装置包括驱动电机、锥齿轮组及摇臂，所述驱动电机纵向设置，所述锥齿轮组设有与驱动电机固定连接的主动锥齿轮及与摇臂固定连接的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮之间啮合连接。

5.根据权利要求3所述的转向构架智能立库拼装焊接生产流水线，其特征在于：所述导轮组包括从外向内依次设置在顶部横梁上的第一导轮对与第二导轮对，所述第一导轮对设有至少两个对称设置在吊索驱动装置两侧的第一导轮，所述第二导轮对设有至少两个对称设置在升降台的安装位的两侧。

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