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钢板板类零件转运装置的设计研究

2020-12-16 178 上传者：管理员

摘要：本文主要对自动化焊接生产过程中不同形状、数量的钢板类零件周转暂存环节，提出一种自动化转运装置的设计思路，解决水平叠置堆放需要大量空间，同时不能实现灵活焊接供料的摆放方式。通过本文提出的设计方案，可以为订单式焊接生产加工提供设备研发和工艺调整的新思路。

关键词：
焊接
自动化
自动化焊接生产
订单式焊接生产加工
转运
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未来自动化焊接生产将按照柔性灵活的方式进行，会同时生产出多种不同规格的板类零件，同时加工，而同一规格的零件集中水平叠置堆放，需要很大的储存空间，造成场地浪费。机器人焊接加工时，需要利用专用辅助机构来调整位置或翻转方向，动作繁琐[1,2]。由于板类零件尺寸规格不一致，而机械手的工作范围有限，同一个机械手和夹具不能同时覆盖所有零件要求，只能增加机器人或切换夹具，以此满足多种类型板类零件的转移和供料，导致生产成本增加[3]。

本文设计一种板类零件的转运装置，解决水平叠置堆放需要大量空间、同时不能实现灵活、自动的焊接供料方式。通过本文提出的设计方案，可以为订单式焊接生产加工提供设备研发和工艺调整的新思路[4]。

1、设计方案

转运装置包括AGV小车1和板类零件存放装置。AGV小车可根据情况选择，此处不做赘述。存放装置包括固定于AGV小车的台面11上的底座8，底座8上安装有若干个用于放置竖立的板类零件的存放框架2，存放框架2沿底座8的长度方向等间隔排列，每个存放框架2的结构相同，每个存放框架2均包括沿底座8宽度方向滑动的存放底板22，该存放底板22的上方设置围框21，围框21的上方和宽度方向上的一侧分别开口便于零件放置，底座8上设置有驱动任意一个存放框架沿宽度方向滑动的直线驱动机构。图1是转运装置结构示意图。

图1转运装置结构示意图

底座8包括安装底板81和设置于安装底板81上的若干个等间距排列的支撑框架82，每个支撑框架82的顶端设置有横向导轨83，每个存放底板22均滑动安装于对应的横向导轨83上。支撑框架82为方钢焊接而成的矩形框架。

而存放底板22为倒L形的底板，其水平板部的底部固定有与横向导轨83配合的滑块23，竖直板部的底部安装有齿条6。而围框21也为方钢焊接而成的框架结构，其水平界面形状为U字形，这样两侧的框架可以有效支撑竖立的板材。其中，围框21的宽度相同，同一个围框21可以根据板类零件的厚度放置同规格的一块或多块板类零件。

直线驱动机构包括固定于每个存放底板22上的齿条6，底座8上转动安装有驱动轴4，该驱动轴4上安装有与齿条6一一啮合的驱动齿轮5，每个驱动齿轮5和驱动轴4之间均设置有离合装置7，底座8上还安装有与驱动轴4传动连接的驱动电机3。离合装置7为电磁离合器。

2、分析与讨论

上述结构方案的转运装置利用AGV小车供电，可以将存放装置上竖立存放的板材移动到存放位置和供料位置，可以方便补货或供料，而在进行板材存放时，可以利用机械手将板材零件竖立放置在不同的存放框架上，这样，将板类零件竖立摆放，空间利用率高，同时可以存放不同规格的板类零件均集中在一个AGV下车上，当需要取出某一个板类零件时，只需直线驱动机构驱动对应的存放框架横向移出即可，这样机械手就有足够的空间将该板类零件取走。该存放装置可以适合多种不同规格的板类零件的供应，同一个机械手在其工作范围内可以满足更多规格的板材供应，适应性更强。本文设计的直线驱动机构结构比较合理，利用一个驱动电机带动驱动轴旋转，再利用离合装置就可以实现动力的传递或者切断，精确控制某一个存放底板的移动，实现板类零件的自动供料。

基于上述转运装置，本文提出一种新的板类零件的转运方法，步骤如下：

1）将每个存放框架位置编号，同时对每种规格的板类零件进行类型编号；系统根据工艺订单中所用的板类零件的类型编号合成若干个类型编号组，同一类型编号组的板类零件用于同一焊接工位。

2)AGV小车根据系统的指令移动到存料位置。

3）上料机械手将同一类型编号组的零件拾取并采用立式的方式放入到各围框中，系统记录每个板类零件的存放位置，使其类型编号与存放框架的位置编号一一对应。

4)AGV小车根据系统的指令移动到供料位置。

5）系统根据焊接顺序发出取料指令，驱动机构按照取料指令逐个驱动存放框架横向移出，取料机械手按照取料指令将对应类型编号的零件逐个取出。

当取料指令中需要取某一类型编号的零件，驱动电机带动驱动轴旋转，与该类型编号对应位置编号的存料框架移出，此时该存料框架下方的驱动齿轮对应的离合装置将驱动轴和该驱动齿轮进行动力传递，驱动齿轮驱动齿条横向移动使存料框架移出。

该转运方法利用了AGV小车的智能移动按照焊接的供料需求进行智能移动，同时，使用了存放装置，将多个不同规格的板材进行竖立摆放，利用存放框架的横向移动来保证机械手有足够的操作空间，也可以使存放框架之间的间距更小，空间利用率更高，而且该转运方法可以将多种不同规格的板材进行存取和转运，从而满足多种不同规格的板类零件的焊接需求，同一个机器人在其工作范围内可以转移更多不同规格的板材，可以满足自动化焊接的供料需求，适应性更广，同时不同规格的板材和存放框架进行了编号，保证存取动作的准确性。

3、结论

本文提出了一种新的焊接用板类零件的转运装置的设计方案，在实现节约空间、分离存放和转运的同时，利用电磁离合器实现由同一电机驱动不同料架，达到板类零件供料可根据程序自由控制，配合焊接机器人实现原料工料环节灵活供料，为订单式焊接生产加工提供设备研发和工艺调整提供新的思路。在未来的智慧工厂的订单式生产应用过程中，配合生产调度管理系统，能够充分发挥其灵活、多样、小批量、定制化的特点，未来在焊接生产加工领域有着很大的应用潜力。

参考文献：

[1]刘义,荣小明,郄彦龙.AGV输送在焊装车间的应用[J].汽车制造业,2015(9):40-42.

[2]李文忠,李津.浅析汽车混流柔性焊接生产线制造技术[J].汽车工艺与材料,2006(8):20-23+31.

[3]刘坤.柔性焊接生产线夹具切换技术探析[J].企业科技与发展,2017(5):129-132.

[4]梁睿,杨黎明.AGV在智能化物流系统中的应用[J].起重运输机械,2019(4):66-68.

丰俊奇.一种钢板板类零件转运装置的设计[J].南方农机,2020,51(23):195-196.