CN107639173A - 一种用于冲压线板形零件移动抓取对中装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于冲压线板形零件移动抓取对中装置和方法，所述装置包括连续输送装置及其控制系统、光学测量装置及其分析系统、抓取装置及其控制单元，控制系统和分析系统均耦联与控制单元；所述连续输送装置包括连续输送机构、或连续输送机构和固定上料机构；所述方法包括输送板形零件，光学测量确定实际动态位置并与所存储位置进行比较，确定偏差，抓取装置抓取已被检测偏差的板形零件，将板形零件放置于对应的设定位置，完成板形零件的对中。本发明具有整体结构紧凑，易于维护，不受冲压线整线防护及生产节拍的影响，且对中时间短，效率高，有利于提高汽车生产企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调整板形零件的位置角度的装置和方法，尤其涉及一种冲压生产线调整板形零件位置的装置，属于机械加工技术领域。
背景技术
随着冲压生产线生产节拍的提高，对冲压线线首板料对中时间要求越来越短，以适应整线的生产节拍，提高生产效率。目前冲压生产线线首板形零件的对中方式主要有两种：一种是机械对中装置，机械对中装置通过机械拍打的方式使板形零件移动至设定位置。板形零件对中过程中，连续输送装置需停止一段时间，费时较长，板形零件的对中并不是很精确，在拍打板形零件时还有可能造成其边缘损伤，且此种对中装置结构复杂，对于异形板形零件的适应性差。另一种方法是借助光学测量装置测量已到达的板形零件的实际位置与其所存储的设定位置进行比较，由此确定实际的位置与设定位置的偏差，该偏差通过控制单元传递给抓取单元，将其抓取调整到设定位置，并送至金属成型压力机模区内。此种方法的抓取单元需要在较短的时间内完成两项任务：一方面板形零件到达对中位置时，连续输送装置需要停止一段时间，经光学测量装置处理后，执行板形零件的对中操作，另一方面是将对中的板形零件送入金属成型压力机模区内，这种一台设备完成两项任务导致较长的循环时间，故对于冲压生产线的节拍来说，还有提升空间。
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，提供一种适用性强、工作效率高、功耗低、便于维护的一种冲压线板形零件移动抓取对中装置和方法。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，包括连续输送装置及其控制系统、光学测量装置及其分析系统、抓取装置及其控制单元，控制系统和分析系统均耦联与控制单元；所述连续输送装置包括连续输送机构、或连续输送机构和固定上料机构。
——连续输送装置不间断连续输送板形零件至其相应的工位，控制系统将板形零件的运动数据传输至抓取装置的控制单元；
——光学测量装置获取至少一种板形零件的实际动态位置，分析系统将检测到的动态位置与所存储的位置进行比较，得到实际动态位置的与存储位置的偏差，然后将板形零件的位置偏差数据传输到控制单元；
——控制单元通过对两者传输的数据进行处理，然后控制抓取装置在抓取区域抓取板形零件，将板形零件放置于相应的放置区域的设定位置，由连续输送装置传递至下序工位。
所述连续输送装置包括支架、皮带组件、吸附装置和控制系统，皮带组件和吸附装置设置在支架上；所述吸附装置为磁铁或真空吸附装置，当板形零件材质为磁性材料时，皮带下方放置磁铁；板形零件材质为非磁性材料时，皮带下方布置真空吸附装置、或采用高摩擦皮带方式。
所述光学测量装置包括视觉相机系统、光学测量装置支架和分析系统，视觉相机系统安装在光学测量装置支架上。
所述抓取装置包括移动部分一、移动部分二、旋转装置、真空发生装置、吸盘装置、端拾器横杆、双头端拾器横杆、单头端拾器横杆和控制单元，由移动部分一和移动部分二完成对板形零件的位置调整，旋转装置完成对板形零件角度的调整。
所述的抓取装置为单台，连续输送装置连续输送板形零件，抓取装置在抓取区域抓取板形零件，对其姿态进行调整，调整之后，放置于设定的位置。
所述的抓取装置为单台，连续输送装置同时输送两张板形零件，抓取装置在抓取区域，抓取一个板形零件之后，对其姿态进行调整，调整之后抓取另一个板形零件，并将它们放置于设定位置。
所述的抓取装置为两台，所述两台抓取装置对称与连续输送装置布置，在抓取区域同时抓取一张大型板形零件或分别抓取两张板形零件并进行姿态调整，然后放置于对应的设定位置。
所述的抓取装置为多台，所述多台抓取装置以同侧或异侧与连续输送装置布置，用于同时将多张板形零件在抓料区域同时或分次序抓取多张板形零件，并对板形零件进行姿态调整之后，将多张板形零件在放置区域放置于各自设定位置。
本发明还提供了一种利用移动抓取对中装置进行移动抓取对中的方法，包括如下步骤：
1)在连续输送装置上持续输送板形零件；
2)光学测量装置确定在连续输送装置上的板形零件的实际动态位置，并与所存储位置进行比较；
3)确定板形零件实际动态位置与存储位置之间的偏差；
4)由抓取装置在相应的抓取区域抓取已被检测与存储位置存在偏差的至少一种板形零件，在设定的放置区域，将板形零件放置于对应的设定位置；
5)至少完成一种板形零件的对中。
所述板形零件的放置区域不同于抓取区域，分为两种情况：
——放置区域位于连续输送机构上时，抓取装置抓取板形零件之后，抓取装置调整板形零件位置角度的同时，沿连续输送装置的运动方向运动一个步长，以与连续输送装置相同的速度将板形零件放置于连续输送装置之上，由连续输送装置输送至下个工位；
——放置区域位于固定上料机构上时，抓取装置抓取板形零件之后，抓取装置调整板形零件位置角度的同时，沿连续输送装置的运动方向运动一个步长，以静止状态将板形零件放置于固定上料机构之上，等待上料单元抓取并放置于金属成型压力机模区内。
有益效果：本发明采用连续输送装置、光学测量系统和抓取装置，对于不同形状、材质及生产节拍等的板形零件完全自动对中，具有创新性。该冲压线板形零件移动抓取对中的装置和方法，具有整体结构紧凑，易于维护，不受冲压线整线防护及生产节拍的影响，且对中时间短，效率高，有利于提高汽车生产企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意主视图；
图2为本发明第一实施例的结构示意俯视图；
图3a为本发明第一实施例的旋转示意图一；
图3b为本发明第一实施例的旋转示意图二；
图3c为本发明第一实施例的旋转示意图三；
图4为本发明第二实施例的结构示意主视图；
图5为本发明第二实施例的结构示意俯视图；
图6为本发明第三实施例的结构示意俯视图。
图中：1光学测量装置支架、2吸盘装置、3端拾器横杆、4旋转装置、5真空发生装置、6分析系统、7A抓取装置的运动方向一、7B抓取装置的运动方向二、8控制系统、9皮带组件、10吸附装置、11支架、12连续输送装置、12a连续输送机构、12b固定上料台、13光学测量装置、14控制单元、15板形零件、16工件移动方向、17双头端拾器横杆、18单头端拾器横杆、19板形零件旋转方向、20抓取装置、20a移动部分一、20b移动部分二、21视觉相机系统。
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1和图2显示了用于板形零件15对中的本发明的第一优先实施例。
此例中：板形零件15为金属片状坯件或经过初加工的坯件。本发明装置是自动化冲压生产线的一部分，位于金属成型压力机前，金属板形零件拆垛装置之后，板形零件15由拆垛装置拆解为单张板形零件15，本发明装置用于完成板形零件15的对中，板形零件15对中后由连续输送装置12输送至金属成型压力机前，由上料单元将其送至金属成型压力机模区内完成冲压工艺。
本发明包括连续输送装置12及其控制系统8、光学测量装置13及其分析系统6、抓取装置20及其控制单元14，控制系统8和分析系统6均耦联与控制单元14。
——连续输送装置12不间断连续输送已被拆垛的板形零件15至其相应的工位，控制系统8，将板形零件15的运动数据传输至抓取装置的控制单元14；
——光学测量装置13可以快速检测出至少一种板形零件15的实际动态位置，分析系统6将检测到的动态位置与所存储的位置进行比较，得到实际动态位置的与存储位置的偏差，然后将板形零件15的位置偏差数据传输到控制单元14；
——控制单元14通过对两者传输的数据进行分析处理，然后控制抓取装置20在抓取区域抓取板形零件15，将板形零件15放置于相应的放置区域的设定位置，用设定位置由连续输送装置12传递至下序工位。
所述连续输送装置12包括皮带机、支架11、皮带组件9、吸附装置10和控制系统8，皮带组件9和吸附装置10设置在支架11上。
所述连续输送装置12包括连续输送机构12a、或连续输送机构12a和固定上料机构12b。
所述皮带机可为一段或多段的形式，每段皮带机由一条或多条皮带组成。
所述皮带机的吸附装置10为磁铁或真空吸附装置：若板形零件15材质为磁性材料时，如钢铁等，则可在皮带下方放置磁铁，以保证板形零件与连续输送装置不出现相对滑动；若板形零件15材质为非磁性材料时，如铝或铜等，则可在皮带下方布置真空吸附装置、或采用高摩擦皮带的方式，以保证板形零件与连续输送装置不出现相对滑动的现象。
所述光学测量装置13包括视觉相机系统21、光学测量装置支架11和分析系统6，视觉相机系统21安装在光学测量装置支架11上。
所述抓取装置20包括移动部分一20a、移动部分二20b、旋转装置4、真空发生装置5、吸盘装置2、端拾器横杆3、双头端拾器横杆17、单头端拾器横杆18和控制单元14。抓取装置20可以是两坐标或三坐标或其他的形式。
对板形零件15的位置调整由移动部分一20a和移动部分二20b沿抓取装置的运动方向一7a和抓取装置的运动方向二7b两个方向来完成，对板形零件15角度的调整由旋转装置4完成。
图3a/b/c所示：抓取装置20为单台，在抓取区域抓取连续输送装置12上的板形零件15，并将板形零件15旋转一定的角度，特别是在水平方向以旋转方向19旋转约90度，然后在放置区域放置于设定位置。
利用相同的方法，在连续输送装置12同时输送两张板形零件15时，抓取装置20抓取第一张板形零件15后，由旋转装置4调整到合适的角度后，抓取第二张板形零件15，然后同时两张板形零件15进行调整角度位置，之后在放置区域放置该板形零件15到设定位置。
图4和图5显示了用于板形零件15对中的本发明第二优先实施例。
与第一优先实施例不同在于，所述的抓取装置20为两台，取代了单一的抓取装置20，所述两台抓取装置20对称与连续输送装置12布置，在抓取区域同时抓取一张大型板形零件15或分别抓取两张板形零件15并进行姿态调整，然后放置于对应的设定位置。
在第二优先实施例中，光学测量装置13获取大型板形零件15的动态位置偏差参数，并将数据传输至抓取装置20的控制单元14，控制单元14根据光学测量装置13与连续输送装置12传入的数据信息，控制两台抓取装置20在抓取区域同时抓取一张大型板形零件15并进行姿态调整，然后放置于对应的设定位置。
在第二优先实施例中，光学测量装置13获取两张中型板形零件15的动态位置偏差参数，并将数据传输至抓取装置控制单元14，控制单元14根据光学测量装置13与连续输送装置12传入的数据信息，控制两台抓取装置20抓取各自抓取区域的板形零件15，并将各自抓取的板形零件15进行姿态调整，然后放置于放置区域各自设定位置。
图6显示了用于板形零件15对中的本发明装置的第三优先实施例。
与第一实施例不同在于取代了单一的抓取装置，与第二实施例不同在于取代了两台抓取装置20对称与输送装置12布置，所述的抓取装置20为多台，所述多台抓取装置20以同侧或异侧与连续输送装置12布置，用于同时将多张板形零件15在抓料区域同时或分次序抓取多张板形零件15，并对板形零件进行姿态调整之后，将多张板形零件15在放置区域放置于各自设定位置。
上述实施例中，连续输送装置12保持一定方向的速度运动，板形零件15与连续输送装置12保持相对静止，在抓取装置20抓取板形零件15时，板形零件15与连续输送装置12保持静止的状态。
本发明利用移动抓取对中装置进行移动抓取对中的方法，包括如下步骤：
1)在连续输送装置12上持续输送板形零件15；
2)光学测量装置13确定在连续输送装置12上的板形零件15的实际动态位置，并与所存储位置进行比较；
3)确定板形零件15实际动态位置与存储位置之间的偏差；
4)由抓取装置20在相应的抓取区域抓取已被检测与存储位置存在偏差的至少一种板形零件15，在设定的放置区域，将板形零件15放置于对应的设定位置；
5)至少完成一种板形零件15的对中。
进一步地
所述至少一个板形零件15放置不同于其初始角位置，在整个过程中，连续输送装置保持持续输送，压缩了板形零件的对中时间，提高了板形零件的对中效率，对于冲压线单位产量有了更为可靠的保证。
如果使用一台抓取装置，特别地，可进一步提高抓取装置的灵活性，如将至少一种板形零件放置于不同于原来方位的角位置。在此过程中，位置与角度的变化均为设定位置，特别是将板形零件与原来的方位改变约90度。
所述板形零件15的抓取区域对应于放置区域，至少一个板形零件位置对中后，将至少一个板形零件放置在区域内的设定正确位置，在此区域内至少有一个板形零件被抓取装置抓取。
所述板形零件15的抓取区域不同于其放置区域，分为两种情况：
——放置区域位于连续输送机构12a上时，抓取装置20抓取板形零件15之后，抓取装置20调整板形零件15位置角度的同时，沿连续输送装置12的运动方向运动一个步长，以与连续输送装置12相同的速度将板形零件15放置于连续输送装置12之上，由连续输送装置12输送至下个工位；
——放置区域位于固定上料机构12b上时，抓取装置20抓取板形零件15之后，抓取装置20调整板形零件15位置角度的同时，沿连续输送装置12的运动方向运动一个步长，以静止状态将板形零件15放置于固定上料机构12b之上，等待上料单元抓取并放置于金属成型压力机模区内。
步长是指在连续输送装置上的板形零件在一个生产节拍的时间内所运动的距离。
本发明是专门用于板形零件的对中，相比现有技术，本发明简化了板形零件运动的控制，压缩了板形零件对中的时间，使得上料单元的功能简化，板形零件可提前进入设定位置并输送至下序工位，借助上料单元将板形零件送入金属成型压力机模区内。在整个过程中，连续输送装置保持持续输送，压缩了板形零件的对中时间，提高了板形零件的对中效率，对于冲压线单位产量有了更为可靠的保证。
本发明采用连续输送装置、光学测量系统和抓取装置，对于不同形状、材质及生产节拍等的板形零件完全自动对中，具有创新性。该冲压线板形零件移动抓取对中的装置和方法，具有整体结构紧凑，易于维护，不受冲压线整线防护及生产节拍的影响，且对中时间短，效率高，有利于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 (9)
1.一种用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：包括连续输送装置(12)及其控制系统(8)、光学测量装置(13)及其分析系统(6)、抓取装置(20)及其控制单元(14)，控制系统(8)和分析系统(6)均耦联与控制单元(14)；所述连续输送装置(12)包括连续输送机构(12a)、或连续输送机构(12a)和固定上料机构(12b)；
——连续输送装置(12)不间断连续输送板形零件(15)至其相应的工位，控制系统(8)将板形零件(15)的运动数据传输至抓取装置的控制单元(14)；
——光学测量装置(13)获取至少一种板形零件(15)的实际动态位置，分析系统(6)将检测到的动态位置与所存储的位置进行比较，得到实际动态位置的与存储位置的偏差，然后将板形零件(15)的位置偏差数据传输到控制单元(14)；
——控制单元(14)通过对两者传输的数据进行处理，然后控制抓取装置(20)在抓取区域抓取板形零件，将板形零件(15)放置于相应的放置区域的设定位置，由连续输送装置(12)传递至下序工位。
2.根据权利要求1所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述连续输送装置(12)包括支架(11)、皮带组件(9)、吸附装置(10)和控制系统(8)，皮带组件(9)和吸附装置(10)设置在支架(11)上；所述吸附装置(10)为磁铁或真空吸附装置，当板形零件(15)材质为磁性材料时，皮带下方放置磁铁；板形零件(15)材质为非磁性材料时，皮带下方布置真空吸附装置、或采用高摩擦皮带。
3.根据权利要求1所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述光学测量装置(13)包括视觉相机系统(21)、光学测量装置支架(11)和分析系统(6)，视觉相机系统(21)安装在光学测量装置支架(11)上。
4.根据权利要求1所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述抓取装置(20)包括移动部分一(20a)、移动部分二(20b)、旋转装置(4)、真空发生装置(5)、吸盘装置(2)、端拾器横杆(3)、双头端拾器横杆(17)、单头端拾器横杆(18)和控制单元(14)，由移动部分一(20a)和移动部分二(20b)完成对板形零件(15)的位置调整，旋转装置(4)完成对板形零件(15)角度的调整。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述的抓取装置(20)为单台，连续输送装置(12)同时输送两张板形零件(15)，抓取装置在抓取区域，抓取一个板形零件(15)之后，对其姿态进行调整，调整之后抓取另一个板形零件(15)，并将它们放置于设定位置。
6.根据权利要求1-4任一项所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述的抓取装置(20)为两台，所述两台抓取装置(20)对称与连续输送装置(12)布置，在抓取区域同时抓取一张大型板形零件(15)或分别抓取两张板形零件(15)并进行姿态调整，然后放置于对应的设定位置。
7.根据权利要求1-4所述的用于冲压线板形零件移动抓取对中装置，其特征在于：所述的抓取装置(20)为多台，所述多台抓取装置(20)以同侧或异侧与连续输送装置(12)布置，用于同时将多张板形零件(15)在抓料区域同时或分次序抓取多张板形零件(15)，并对板形零件进行姿态调整之后，将多张板形零件(15)在放置区域放置于各自设定位置。
8.一种利用如权利要求1-7任一项所述的移动抓取对中装置进行移动抓取对中的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在连续输送装置(12)上持续输送板形零件(15)；
2)光学测量装置(13)确定在连续输送装置(12)上的板形零件(15)的实际动态位置，并与所存储位置进行比较；
3)确定板形零件(15)实际动态位置与存储位置之间的偏差；
4)由抓取装置(20)在相应的抓取区域抓取已被检测与存储位置存在偏差的至少一种板形零件(15)，在设定的放置区域，将板形零件(15)放置于对应的设定位置；
5)至少完成一种板形零件(15)的对中。
9.根据权利要求8所述的抓取对中的方法，其特征在于：板形零件(15)的放置区域不同于抓取区域，分为两种情况：
——放置区域位于连续输送机构(12a)上时，抓取装置(20)抓取板形零件(15)之后，抓取装置(20)调整板形零件(15)位置角度的同时，沿连续输送装置(12)的运动方向运动一个步长，以与连续输送装置(12)相同的速度将板形零件(15)放置于连续输送装置(12)之上，由连续输送装置(12)输送至下个工位；
——放置区域位于固定上料机构(12b)上时，抓取装置(20)抓取板形零件(15)之后，抓取装置(20)调整板形零件(15)位置角度的同时，沿连续输送装置(12)的运动方向运动一个步长，以静止状态将板形零件(15)放置于固定上料机构(12b)之上，等待上料单元抓取并放置于金属成型压力机模区内。
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