台车式柔性输送系统及其应用方法 【技术领域】
本发明涉及一种成套输送设备及其应用方法,主要用于装配生产线,特别是用 于汽车总装线的一种台车式柔性输送系统及其应用方法。背景技术
在所有工业品的装配工艺中,汽车整车的装配作业是最具有典型性和复杂性 的。 所以对于装配生产线的设计而言,汽车装配线最具有挑战性,尤其是轿车生产线。 它要求的时间节拍很短、工艺线路很长。 其装配作业通常是从其内部开始,经过拆门、 内饰,座椅、仪表板、发动机、前后桥、轮胎安装,各种线束、灯具以及装门、调试、 加注各种汽车液等一系列工艺操作,完成整车的装配。 为了完成围绕汽车车身内部、外 部、上下左右等全方位的装配作业,需要将车身的高度随着装配工艺的要求予以变化。 因此,对于车身的输送通常采用悬挂输送和落地式输送相结合的方式。
为了使车身在各种输送设备之间顺畅地过渡,必须增加各种不同的输送设备之 间的衔接、过渡装置即辅助设备以及过渡用的辅助工位。 由于在过渡过程中涉及定位基 准的转换,所以这种辅助设备的制造和调试成本比一般的输送设备要高得多。 这样就造 成了生产线设备成本的大幅增加,而且占用了许多非装配工艺所必需的空间。
再者,在多种输送方式的变换中,汽车车身的定位基准也在一次次地发生变 换,这就使得最终产品的装配偏差逐渐增大,从而影响了整车的装配质量。
此外,由于悬挂输送设备的特点,它必须依靠庞大的钢结构吊装系统来保证其 具有足够的运行稳定性,这就直接导致了车间厂房结构的复杂,使工程造价增加 ;规 划、设计、施工等整个工期都要加长。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种台车式柔性输送系统及其应用方法,可 以简化总装车间车身输送系统、缩短工期、节省工程造价,构成全落地式装配输送线, 其水平运行及旋转均采用摩擦式驱动方式,通过台车上设置的的双侧组合升降装置实现 工件高度的变化,以满足不同工位的工艺要求,在整个装配过程中完全取代以往的悬挂 输送方式。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是 :一种台车式柔性输送系 统,全方位装配用台车布置在轨道上,轨道转折处布置有转台,轨道两侧布置有摩擦驱 动装置,摩擦驱动装置与全方位装配用台车配合。
所述的全方位装配用台车为外置驱动的全方位装配用台车或带升降驱动装置的 全方位装配用台车,全方位装配用台车上设有双侧组合升降装置。
所述的全方位装配用台车的车体上一端设有钩子,而另一端相对应位置设有锁 杆。
所述的轨道一侧布置有外部驱动装置,所述的外部驱动装置中,随动式同步装置上安装有外部驱动动态联结装置。
所述的轨道一侧布置有滑触线。
所述的轨道和转台组成至少一个封闭的回路。
所述的轨道和转台组成多个封闭的回路。
所述的轨道中设有支线。
一种应用上述的一种台车式柔性输送系统的方法,
预设轨道,轨道和转台组成至少一个封闭的回路 ;
多辆安装有升降装置全方位装配用台车按照工艺顺序排列布置在轨道上,通过 车体上设置的钩子和锁杆联成整体,且 “联”、 “分” 可控 ;
在轨道和转台的两侧或一侧布置摩擦驱动装置,全方位装配用台车的行走和转 台的转动由摩擦驱动装置驱动 ;
通过上述方法构成工件只需一次装载定位,高度可升降控制的全落地式装配生 产线。
优化的方案为 :在轨道的一侧布置滑触线用以与轨道上的带升降驱动装置的装 配用台车配合 ;或者在轨道的一侧布置外部驱动装置,用以与外置驱动的装配用台车配 合。 本发明提供的一种台车式柔性输送系统及其应用方法,与现有技术相比具有突 出的实质性特点和显著的进步,具体的有益效果如下 :
1. 本发明利用全方位装配用台车完成了对于以汽车为代表的工件的全方位装配 操作,一次装载定位,避免了现有技术中的换载以及定位基准的转换。 提高了装配质量 和工作效率。
2. 由于发明中的主体设备台车和转台均采用了落地运行的方式,完全取代了现 有技术中的悬挂输送方式,减少了大量的钢结构吊装装置,大大降低厂房的吊挂荷载, 降低了工程投资,缩短了施工周期,同时,台车和转台的部件重复或相似的零件多,零 件的互换率高,有利于实现零件的标准化,大量的使用可以降低制造和维护成本。
3. 当生产线上采用外置驱动的全方位装配用台车时,驱动升降的动力源不在台 车上,而是由随动的外部驱动装置提供驱动力,因而减少了台车的造价。 当年产量较 大、生产线较长时,这种方式就可以大量减少设备投资。 同时也减少了台车的重量,有 利于降低摩擦驱动装置的输出功率。
4. 由于本发明中的主体设备全方位装配用台车和转台全部在车间地坪上施工, 无须挖设地坑。 因而减少了土建投资,并缩短了施工周期。 而且非常有利于产品更新 时,生产线的技术改造以及产能提高。
5. 由于本发明中的主体设备台车和转台的运行全部采用外部的摩擦驱动方式, 设备上没有油污,车间内的设备噪音很低。 设备的维护量也几乎为零。 生产设备的使用 和维护成本大大降低。 采用该发明,是一种环保、节能的设备优化。
6. 由于整个装配车间都采用摩擦驱动的台车式输送,美化了车间的整体布局, 减小了车间内的噪音,促进了车间的文明生产,有利于工人的身心健康。
7. 由于生产线是由全方位装配用台车及转台为主,多辆全方位装配用台车可以 方便的联成一个整体,且 “联”、 “分” 可控,因此组成的生产线形式也呈多样化。 用
户完全可以根据自己的需要和厂房的具体条件进行组线,例如可以通过增加回路或设置 支线,来增加缓冲段、暂存段、检修段等工位或线路。 采用本发明,使生产线的布局设 计更加灵活、实用。 附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进行更详细的说明。
图 1 为本发明的整体结构示意图。
图 2 为本发明中全方位装配用台车与摩擦驱动装置的主视图。
图 3 为本发明中全方位装配用台车与摩擦驱动装置的侧视图。
图 4 为本发明中全方位装配用台车与摩擦驱动装置的俯视图。
图 5 为本发明中外置驱动的全方位装配用台车的结构示意图。
图 6 为图 5 中 q 处的局部放大示意图。
图 7 为本发明中带升降驱动装置的全方位装配用台车的结构示意图。
图 8 为本发明中带升降驱动装置的全方位装配用台车的俯视图。
图 9 为本发明中外置驱动的全方位装配用台车的俯视图。
图 10 为本发明中转台的结构示意图。 具体实施方式
在本发明的系统中包括有以下的主要部件 :
1、双侧组合升降装置,该装置安装在外置驱动的全方位装配用台车 3-1 和带升 降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 上,用以根据工艺需要任意改变工件的高度。 具体 的结构为 :如图 3、图 4 中,具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器与传动轴连接,传动轴与两 套链式举升装置配合,两套链式举升装置顶部设有工件支承装置 ;链式举升装置的升降 链条的外侧分别装有的剪式稳定架。 剪式稳定架为两级剪式结构,其支脚一端固定,另 一端安装在直线导轨上。 在两侧的剪式稳定架上均设有安全销板。 在两侧的剪式稳定架 之间设有横向稳定杆。 工件支承装置上设有前支承块、后支承块和定位销。 工件支承装 置与同侧的升降链条和稳定架连成一个整体。 在对应前支承块和后支承块的位置,设有 极限保护支座。
双侧组合升降装置 2 在中国专利 201020253398.7 “双侧组合升降装置” 中有更 详细的记载。
2、外部驱动动态联结装置 5-1,主要用于将外部的扭矩传递给外置驱动的全方 位装配用台车 3-1 上的双侧组合升降装置。 具体的结构为 :如图 5、图 6 中,输入轴与输 出套筒配合,输出套筒与伸缩机构连接,输出套筒与浮动装置连接。 输出套筒两侧设有 定位销,输入轴两侧相对应的设有定位销孔。 定位销端部和定位销孔开口处设有倒角。 输入轴和输出套筒传动副的横截面为圆角矩形、圆角五边形、圆角六边形或花键形。 输 入轴端头和输出套筒端口具有一定的锥度。
浮动装置由两组纵向浮动机构和两组横向浮动机构组成。 纵向浮动机构中的纵 向直线轴承两端设有纵向复位弹簧 ;所述的横向浮动机构中的横向直线轴承两端设有横 向复位弹簧。 输出套筒的基座分别与纵向直线轴承和横向直线轴承连接。 伸缩机构为丝杠动螺母机构、曲柄滑块机构、凸轮机构、气动机构或液压机构。
外部驱动动态联接装置 3 在中国专利 201020253390.0“外部驱动动态联接装置” 中有更详细的记载。
3、随动式同步装置 5-2,如图 5、图 6 中,一种随动式同步装置,包括轨道,随 动式台车安装在轨道上,随动式台车上设有行走装置,通过行走装置驱动台车沿预先铺 设的轨道运行。 随动式台车上安装有气动锁紧装置。 随动式台车上还安装有驱动单元。
所述的气动锁紧装置中气缸与连杆机构连接,连杆机构上设有第一夹紧板和第 二夹紧板。 第一夹紧板为 V 型槽形,第二夹紧板为一平板。 所述的连杆机构中主摇杆与 从摇杆通过活动连杆连接,气缸的活塞杆与主摇杆中部连接。 所述的主摇杆与从摇杆的 顶端分别设有第一夹紧板和第二夹紧板。
所述的行走装置中,减速电机与行走轮连接,行走轮为四个带单侧轮缘的轮 子。
本发明具体的运行过程如下 :
在实际工作中,随动式台车上通常搭载有驱动单元,即将 “非运行” 驱动力输 入给设备本体的装置——外部驱动动态联结装置 5-1,在需要驱动力输入的时候,随动式 台车启动,在减速电机的带动下与设备本体即外置驱动的全方位装配用台车 3-1 的运行 保持基本同速,随动式台车上的气动锁紧装置中的气缸的活塞杆伸出,带动连杆机构中 的主摇杆绕其固定轴摆动,其上的第一夹紧板向设备本体的同步杆靠近,同时主摇杆通 过活动连杆的带动从摇杆也绕其固定轴摆动,其上的第二夹紧板同时向设备本体的同步 杆靠近 ;气缸的活塞杆伸出至预定位置后,呈 V 型槽形的第一夹紧板和平板形的第二夹 紧板将设备本体上的同步杆夹紧,随动式台车借助设备本体的运行动力在轨道上运行, 实现台车与设备本体的 “同步随动”。 随后,驱动单元动作,开始向设备本体输出 “非 运行” 驱动力,例如驱动设备本体上的举升装置作升降运动。 向设备本体输出动力过程完成以后,气缸的活塞杆缩回,带动主摇杆摆动,松 开同步杆,同时主摇杆通过活动连杆带动从摇杆摆动松开同步杆,退回到初始位置。 整 个随动式台车减速、停车。 在减速电机的驱动下,沿轨道返回到初始的位置停车,等待 下一个工作循环。
4、外置驱动的全方位装配用台车 3-1,主要用于组成生产线的一部分,具体结 构为 :如图 5、图 6、图 9 中,一种外置驱动的全方位装配用台车,车体上安装有双侧组 合升降装置,双侧组合升降装置上设有外置动力输入接口,车体下方安装有行走装置。
为了满足对工件 2 的装配要求,配备了大台面的台车车体,工人可以站在车体 上 作业,工件通过定位销等定位机构固定在车体上,而且料箱也可放置在台车上。
当需要举升工件时,外部驱动动态联接装置 5-1 动作,与双侧组合升降装置上 设有的外置动力输入接口联接,将升降驱动力传输给双侧组合升降装置。 工件被举升到 需要高度时,外部驱动动态联接装置停止运行,并退出传输状态。 当需要将工件高度降 低时,外部驱动动态联接装置动作,将下降驱动力传输给双侧组合升降装置,工件下降 到需要高度时,外部驱动动态联接装置停止运行,并退出传输状态。 举升驱动力和下降 驱动力可以看做电机的正转和反转。
当工件升起,在其底部进行操作前,将双侧组合升降装置所带的安全销板及横
向稳定杆装好,安全销板与剪式稳定架构成一稳固的三角形,从而防止出现工件意外坠 落事故,切实保证其安全性。
行走装置采用了一个行走轮两侧装两个导向轮的复合结构来保证运行轨迹的直 线性 ;同时在行走轮的前端还安装有装配式的轨道清理块,用于清除轨道上积存的污 物,轨道清理块可以定期更换。 行走装置 4 的行走采用外部驱动或自带驱动装置驱动。
所述的车体一端设有钩子,而另一端相对应位置设有锁杆。 所述的锁杆通过 一销轴与车体上固定安装的铰座连接,锁杆可以绕销轴摆动,在锁杆一端设有手动操作 板,可以通过人工的 “压”、 “抬” 操作,实现钩子和锁杆的 “锁” 和 “开”,实现车 体的 “联” 和 “分” ;在锁杆另一端设有一延长轴,在延长轴上设有一滚轮,通过外部 的结构对滚轮进行抬起操作即可使锁杆抬起,使两相联的车体分开。 依此结构,便可以 将多辆台车联成一个整体,且 “联”、 “分” 可控,从而构成连续的柔性生产线。
5、带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2,如图 7 和图 8 中,一种带升降驱动 装置的全方位装配用台车,车体上安装有双侧组合升降装置,双侧组合升降装置与升降 驱动装置连接,车体下方安装有行走装置,车体上还安装有集电器。
为了满足对工件 2 的装配要求,配备了大台面的台车车体,工人可以站在车体 上作业,工件通过定位销等定位机构固定在车体上,而且料箱也可放置在台车上。 当需要举升工件时,升降驱动装置动作,将举升驱动力传输给双侧组合升降装 置。 工件被举升到需要高度时,升降驱动装置停止运行。 当需要将工件高度降低时,升 降驱动装置动作,将下降驱动力传输给双侧组合升降装置。 工件下降到需要高度时,升 降驱动装置停止运行。 举升驱动力和下降驱动力可以看做电机的正转和反转。
当工件升起,在其底部进行操作前,将双侧组合升降装置所带的安全销板及横 向 稳定杆装好,安全销板与剪式稳定架构成一稳固的三角形,从而防止出现工件意外坠 落事故,切实保证其安全性。
行走装置采用了一个行走轮两侧装两个导向轮的复合结构来保证运行轨迹的直 线性 ;同时在行走轮的前端还安装有装配式的轨道清理块,用于清除轨道上积存的污 物,轨道清理块可以定期更换。 行走装置的行走采用外部驱动或自带驱动装置驱动。
升降驱动装置的供电和控制采用滑触线的方式,集电器与滑触线接触。 在车体 上设有的集电器,为保证传递的控制信号的可靠,避免误动作,采用两列集电子并联结 构。 即在本例中每个集电器包含有两列集电子,用于传输电力和控制信号。 压紧机构使 集电子与滑触线保持可靠的接触,在集电器的两端均设有清洁刷,用于清洁线槽中的污 物。
所述的车体一端设有钩子,而另一端相对应位置设有锁杆。 所述的锁杆通过 一销轴与车体上固定安装的铰座连接,锁杆可以绕销轴摆动,在锁杆一端设有手动操作 板,可以通过人工的 “压”、 “抬” 操作,实现钩子和锁杆的 “锁” 和 “开”,实现车 体的 “联” 和 “分” ;在锁杆另一端设有一延长轴,在延长轴上设有一滚轮,通过外部 的结构对滚轮进行抬起操作即可使锁杆抬起,使两相联的车体分开。 依此结构,便可以 将多辆台车联成一个整体,且 “联”、 “分” 可控,从而构成连续的柔性生产线。
6、摩擦驱动装置 4,用于驱动全方位装配用台车 3 的行走,具体的结构是,如 图 2、图 3、图 4 中,行走驱动装置 4 上设有摩擦轮,摩擦轮与运行驱动装置连接。 布置
在轨道 1 两侧的行走驱动装置 4 上的摩擦轮与全方位装配用台车 3 的车体之间形成摩擦配 合,从而驱动全方位装配用台车 3 行走。
7、转台 6,用于将全方位装配用台车 3 旋转 90°或 180°。 如图 10 所示,转台 上设有供台车运行的轨道,当全方位装配用台车 3 进入到转台 6 后,其中的摩擦驱动装置 驱动转台 6 旋转 90°或 180°,使全方位装配用台车 3 的 “转向” 或 “调头”。
本发明具体的布置方式为 :
方案一 :
一种台车式柔性输送系统,多辆外置驱动的全方位装配用台车 3-1 布置在轨道 1 上,轨道 1 两侧布置有摩擦驱动装置 4,摩擦驱动装置 4 与外置驱动的全方位装配用台 车 3-1 配合,用以驱动外置驱动的全方位装配用台车 3-1 行走,轨道 1 转折处布置有转台 6,用以实现外置驱动的全方位装配用台车 3-1 的 “转向” 或 “调头”。 外置 驱动的全 方位装配用台车 3-1 上设有双侧组合升降装置。
轨道 1 一侧布置有外部驱动装置 5。 所述的外部驱动装置 5 中,随动式同步装置 5-2 上安装有外部驱动动态联结装置 5-1。 外部驱动装置 5 用于给外置驱动的全方位装配 用台车 3-1 上的双侧组合升降装置传输动力。 所述的外置驱动的全方位装配用台车 3-1 的车体上一端设有钩子,而另一端相 对应位置设有锁杆。 可以将多辆台车按照工艺顺序排列,通过车体上设置的钩子和锁杆 联成整体,且 “联”、 “分” 可控,构成连续的柔性生产线。
根据装配工艺流程,可以在装配生产线中设置用于暂时储存全方位装配用台车 3 的支线或者回路,来增加缓冲段、暂存段、检修段等工位或线路。
通过上述方案得到工件只需一次装载定位,高度可升降控制的全落地式装配生 产线。 本方案中采用的外置驱动的全方位装配用台车 3-1 单台造价较低,驱动双侧组合 升降装置升降的动力源不在台车上,而是由随动式同步装置上搭载的外部驱动动态联接 装置提供,该装置只在需要对工件高度进行变换的工位布置。 当年产量较大、生产线较 长时,本方案可以大量减少设备投资。
方案二 :
一种台车式柔性输送系统,多辆带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 布置 在轨道 1 上,轨道 1 两侧布置有摩擦驱动装置 4,摩擦驱动装置 4 与带升降驱动装置的全 方位装配用台车 3-2 配合,用以驱动带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 行走,轨道 1 转折处布置有转台 6,用以实现带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 的 “转向” 或 “调头”。 带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 上设有双侧组合升降装置。
轨道 1 一侧布置有滑触线 7,用于给带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 提 供电力和控制信号。
所述的带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2 的车体上一端设有钩子,而另 一端相对应位置设有锁杆。 可以将多辆台车按照工艺顺序排列,通过车体上设置的钩子 和锁杆联成整体,且 “联”、 “分” 可控,构成连续的柔性生产线。
根据装配工艺流程,可以在装配生产线中设置用于暂时储存全方位装配用台车 3 的支线或者回路,来增加缓冲段、暂存段、检修段等工位或线路。
通过上述方案得到工件只需一次装载定位,高度可升降控制的全落地式装配生
产 线。 本方案中的装配用台车自带升降驱动装置,效率和可靠性较高,适合较小批量生 产,或经常变换生产线和工艺流程的场合。
实施例 :
如图 1 所示,本发明主要由若干辆装配用全方位装配用台车 3、转台 6 及相应长 度的轨道 1 及多组摩擦驱动装置 4 构成。 每辆全方位装配用台车 3 视作一个工位,将多 辆全方位装配用台车 3 按照工艺顺序予以排列,联成整体 ;在需要转弯处设置转台 6。 构 成一个封闭的环状生产线。
在图 1 中,工件 2 在 A 工位上线,放置到全方位装配用台车 3 上。 然后依序进 行工艺操作。 在 A-B 段的运行过程中,布置了两套摩擦驱动装置 4 为这组台车提供水平 运行动力。 在 A-B 段的运行过程中,工人对工件进行低位或定高度操作。
在 B 工位,工件 2 通过转台 6 完成水平旋转 90°后沿直线运行,进入 C 工位。 再次旋转 90°后运行到 C-D 段 ;在 C1 工位对工件 2 进行举升操作,随后执行该工件高 度下的装配工作 ;在 C2 工位将工件 2 降下,在完成了工艺作业后进入工位 D。 这时,该 系统设置了一条缓冲线路 D-K-L-E,台车可以根据工艺需要,在此段暂时的存储,同时 还可以完成 “调序”、 “编组” 等工艺调整。
另外,在图 1 中还设有一条临时排空线路 M-N 支线,在此段线路中,全方位装 配用台车 3 及工件 2 可以较长时间的存放 ;需要进入生产主线时,通过 M 工位的转台 6 即可顺利进入主生产线。
在正常情况下,工件从 D 工位经过 M 工位到 E 工位,此处设置了转台 6,工件 2 调头 90°。 工件 2 到达 E1 工位时,再度执行升高操作,如果采用外置驱动的全方位装配 用台车 3-1,则升高的动力由外部驱动装置 5 提供,如果采用的是带升降驱动装置的全方 位装配用台车 3-2,则此处不需布置外部驱动装置 5,而是从滑触线 7 获取电力和控制信 号。 之后在设定的高度上进行工艺操作 ;到 E2 工位时工件落下,随后执行低位操作。
工件 2 在 F 和 G 工位进行两次调头以后,沿 G-H 线路执行最后的装配作业,在 汽车装配中也称终装和报交。
工件 2 在完成整个装配工艺操作后,构成成品工件 2-F,并通过 H 工位下线。 而 空全方位装配用台车 3 则在转向后,沿 H-J-A 运行到上线工位 A 前等待、准备接工件上 线。
在图 1 中,专门设置了 P 工位。 在此工位可以设置台车的检测及简易的维修设 施 ;也可以经此工位再运到在别处设置的检测设备上进行检测。 此处的检测设备不包含 在本发明的设备中,检修后再从 P 工位进入主生产线中参与生产运行。
由于本发明中的主体设备全部安装在车间地坪以上,无须在地面挖设地坑。 因 此线体的长短也可以随意改变。 图 1 所示的布局方案仅是一种典型布置方式,在实际应 用中,可以根据厂房条件和具体的工艺需要随意进行组线。
在本发明中采用了我公司的多项专利技术 :随动式同步装置 5-2、全方位装配 用台车 3,已同日申报、双侧组合升降装置 “申请号 :201020253398.8”、外部驱动动态 联接装置 5-1 “申请号 :201020253390.0”。
如图 1 所示,一组呈直线排列的装配用台车如 A-B, B-C, C-D, E-F, G-H 等段采用一套摩擦驱动 4 的方式进行整体连续运行 ;工人站在大台面的台车上与运行中的工件保持相对静止进行作业。 由于全方位装配用台车 3 本身设有安全可靠的升降功 能,因此工件 2 只需一次放置、定位,就可顺序完成其内部、外部、四周及底部的装配 操作。
装配用全方位装配用台车 3 有两种选择方式,即外置驱动的全方位装配用台车 3-1 或者带升降驱动装置的全方位装配用台车 3-2。 其区别在于外置驱动的全方位装配用 台车 3-1 在工件 2 需要举升或下降的工位设置外部驱动动态联接装置 5-1 和驱动单元的随 动式同步装置 5-2,以保证升降驱动力的动态输入 ;而带升降驱动装置的全方位装配用 台车 3-2 设置了升降驱动装置,所以在需要举升或下降的工位设置有滑触线 7 提供电力和 控制信号。 二者的形式不同,但执行的功能是一样的。
虽然本发明以汽车装配为例进行了说明,但是这不应视为对本发明的限制,本 发明同样可以用于其它工业品的输送或装配,特别是体积或重量较大的工业品的输送或 装配,对于本发明在其它工业品的输送或装配上的运用理应包含在本发明的保护范围 内。