用于AGV智能运载的大型齿盘类零件转运定位料仓装置的制作方法

本发明涉及一种齿盘类零件料仓装置，尤其涉及一种用于AGV智能运载的大型齿盘类零件转运定位料仓装置，属于智能制造自动化装备领域。

背景技术：

齿盘是机械零件中十分常见的一类传动部件，广泛应用于机械设备的传动装置中。齿盘的加工制造需经过很多道加工工序，如粗车、精车、滚齿、拉床、热处理、焊齿、磨齿等等，每道工序均有专门设备或者装置完成。由于齿盘本身的特殊性，齿盘在各道工序之间的有效流转成为影响齿盘加工的很重要的环节。

对于大型齿盘类零件来说，常用的上料方式有以下几种：1)手动上料方式，人工直接将齿盘类零件搬运至加工位置，手动完成工件上料；2)半自动上料方式，由人工将工件搬运至专用的工装上，操作工装上的定位部件完成工件定位，后续机械装置将定位好的工件搬运至加工位置，完成上料；3)基于视觉测量的自动上料方式，自动上料机械装置上设置有视觉检测装置，根据提取的视觉信息识别工件的位置，从而规划运动路径，自动完成工件上料。

目前齿盘加工作业过程中存在以下局限性和不足：1)对于手动上料方式和半自动上料方式来说，工件在各个加工环节之间不能自动流转，需人工搬运，自动化、智能化程度低，工人劳动强度大；2)对于基于视觉测量的自动上料方式来说，虽实现了自动化上料，但各个工位之间都需配备一套视觉测量装置，设备成本高，而且对于大型齿盘类零件来说，视觉测量方式精度太低，装夹定位精度影响后续环节加工质量。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于AGV智能运载的大型齿盘类零件转运定位料仓装置。本发明配合AGV和工业机械手，能实现大型齿盘类零件的全自动上下料及转运操作，从而降低劳动力成本，提高产线的自动化和智能化。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括用于将移动料仓装置放置在地面的地面固定装置和用于放置大型齿盘类零件的移动料仓装置，移动料仓装置放置在地面固定装置上。移动料仓装置采用堆叠式原理设计，可逐级放置多个齿盘工件；地面固定装置上设置有一套专用的齿盘定位机构，可对齿盘工件进行精定位。

所述的地面固定装置由分别两侧对称布置的两个地面固定机构组成，地面固定机构包括两个地脚固定座、固定底座、安装固定板、伺服驱动模块和气动进给模块；固定底座安装在地面上，安装固定板竖直安装在固定底座上的一侧，两个地脚固定座安装在固定底座上的另一侧，伺服驱动模块安装在安装固定板上，气动进给模块安装在伺服驱动模块上。

所述的伺服驱动模块包括伺服电机、电机座、活动板、丝杠、轴承座组件和两根直线导轨；伺服电机通过电机座固定在安装固定板底部，伺服电机的输出轴朝上并通过联轴器与丝杠一端同轴连接，丝杠另一端通过轴承座组件固定支撑在安装固定板顶部；两根直线导轨分别竖直地安装在安装固定板两侧边缘，活动板中部与套装在丝杆外的丝杆螺母固定连接，活动板的两端通过移动副分别嵌入到两根直线导轨中，通过伺服电机运行通过丝杆螺母副带动活动板沿直线导轨上下移动。

所述的气动进给模块安装在所述伺服驱动模块的活动板上，包括两个气动滑台、两个挂板、专用快插、横负载气缸和移动块；两个气动滑台分别对称安装在活动板的两端部，每个气动滑台的末端均连接挂板，挂板与所述移动料仓装置连接；横负载气缸安装在活动板的中部，位于两个气动滑台中间，横负载气缸末端连接移动块，移动块与所述移动料仓装置连接；专用快插设置在固定底座中心，用于与所述移动料仓装置底面连接并作为线管的通道。

所述的移动料仓装置包括料仓底板、四个地脚、垫块、两个料仓侧板、两个气动定位模块和功能释放模块；四个地脚分别固定在料仓底板底部的四角，料仓底板顶面沿圆周间隔均布有用于衬垫零件的多个垫块，两块料仓侧板分别竖直固定在料仓底板的两侧，两套气动定位模块分别安装在两块料仓侧板上，功能释放模块连接在两块料仓侧板之间。

所述的气动定位模块包括两根粗定位立柱、两个加强立板两根导向柱、插式气缸、升降轨道板、缓冲垫和定位压紧块；料仓侧板中部开有矩形通槽，两根粗定位立柱竖直平行地安装在料仓侧板位于靠近移动料仓装置中心的一侧面，并分别位于矩形通槽两侧，粗定位立柱用于放置在料仓底板上的工件进行粗定位；两块加强立板竖直平行地安装在料仓侧板位于远离移动料仓装置中心的一侧面，并分别位于矩形通槽两侧，两块加强立板相对的两侧面均竖直安装有导向柱，升降轨道板通过移动副安装在两侧的两根导向柱之间，并沿导向柱上下移动；插式气缸固定安装在升降轨道板上，插式气缸的气缸杆端贯穿矩形通槽后与定位压紧块连接，升降轨道板正下方的料仓底板上设置缓冲垫。

所述的功能释放模块设置在两块料仓侧板上，包括多根活动杆和多根延伸杆，料仓侧板在矩形通槽两侧的对称开有两组长腰孔，每组长腰孔包括上下平行布置的多个长腰孔，活动杆两端分别位于两侧的料仓侧板长腰孔中，活动杆沿长腰孔水平平移，每根活动杆两端伸出长腰孔后均同轴连接有一根延伸杆。

所述的定位压紧块根据零件的外形和定位要求进行设计。

所述的专用快插上设置有用于插式气缸气缸连接线穿过的气管接头。

本发明的有益效果是：

1、本发明实现了大型齿盘类工件的自动定位，配合AGV和工业机械手，能完成大型齿盘类零件的全自动上下料及转运操作，从而实现加工件在各个加工环节之间的自动流转，有效提高了齿盘流程作业的自动化程度。在具体作业过程中，操作人员只需将一定数量的齿盘逐层放入设计的移动料仓装置中，其余的移动料仓装置的运载、移动料仓装置的定位、齿盘定位及释放操作就能由本发明自动完成。

2、本发明容量大、占用空间小。本发明中工件采用堆叠方式进行放置和定位，一次可容纳多个工件，有效节省了空间，提高了工件的转运效率。

3、本发明的设计和制造成本低，无需昂贵的视觉检测设备，仅需要配备通用的气缸和电机就能完成整个装置的设计和制造。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的地面固定装置100的轴测图；

图3为本发明的移动料仓装置400的轴测图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的实施过程示意图。

图中：本发明装置001、AGV小车002、工业机械手003、地面固定装置100、地脚固定座101、固定底座102、安装固定板103、伺服电机201、电机座202、活动板203、丝杠204、轴承座组件205、直线导轨206、气动滑台301、挂板302、专用快插303、横负载气缸304、移动块305、移动料仓装置400、料仓底板401、地脚402、垫块403、料仓侧板404、粗定位立柱501、加强立板502、导向柱503、插式气缸504、升降轨道板505、缓冲垫506、定位压紧块507、活动杆601、延伸杆602。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，本发明装置001具体实施包括用于将移动料仓装置400放置在地面的地面固定装置100和用于放置大型齿盘类零件的移动料仓装置400，移动料仓装置400放置在地面固定装置100上。

如附图2所示，地面固定装置100由分别两侧对称布置的两个地面固定机构组成，地面固定机构包括两个地脚固定座101、固定底座102、安装固定板103、伺服驱动模块和气动进给模块；固定底座102安装在地面上，安装固定板103竖直安装在固定底座102上的一侧，两个地脚固定座101安装在固定底座102上的另一侧，伺服驱动模块安装在安装固定板103上，气动进给模块安装在伺服驱动模块上。

如附图2所示，伺服驱动模块包括伺服电机201、电机座202、活动板203、丝杠204、轴承座组件205和两根直线导轨206；伺服电机201通过电机座202固定在安装固定板103底部，伺服电机201的输出轴朝上并通过联轴器与丝杠204一端同轴连接，丝杠204另一端通过轴承座组件205固定支撑在安装固定板103顶部；两根直线导轨206分别竖直地安装在安装固定板103两侧边缘，活动板203中部与套装在丝杆204外的丝杆螺母固定连接，活动板203的两端通过移动副分别嵌入到两根直线导轨206中，通过伺服电机201运行通过丝杆螺母副带动活动板203沿直线导轨206上下移动。

如附图2所示，气动进给模块安装在伺服驱动模块的活动板203上，包括两个气动滑台301、两个挂板302、专用快插303、横负载气缸304和移动块305；两个气动滑台301分别对称安装在活动板203的两端部，每个气动滑台301的末端均连接挂板302，挂板302用于与移动料仓装置400中的延伸杆602连接；横负载气缸304安装在活动板203的中部，位于两个气动滑台301中间，横负载气缸304末端连接移动块305，移动块305用于与移动料仓装置400中的升降轨道板505连接。

专用快插303设置在固定底座102中心，用于与移动料仓装置400底面连接并作为线管的通道。专用快插303上设置有用于插式气缸504气缸连接线穿过的气管接头，并与移动料仓装置400底面的气管接头连接。

如附图3和图4所示，移动料仓装置400包括料仓底板401、四个地脚402、垫块403、两个料仓侧板404、两个气动定位模块和功能释放模块；四个地脚402分别固定在料仓底板401底部的四角，和地面固定装置100的地脚固定座101连接配合；料仓底板401顶面沿圆周间隔均布有用于衬垫零件的多个垫块403，两块料仓侧板404分别竖直固定在料仓底板401的两侧，两套气动定位模块分别安装在两块料仓侧板404上，功能释放模块连接在两块料仓侧板404之间。

如附图3和图4所示，气动定位模块包括两根粗定位立柱501、两个加强立板502两根导向柱503、插式气缸504、升降轨道板505、缓冲垫506和定位压紧块507；料仓侧板404中部开有矩形通槽，两根粗定位立柱501竖直平行地安装在料仓侧板404位于靠近移动料仓装置400中心的一侧面，并分别位于矩形通槽两侧，粗定位立柱501用于放置在料仓底板401上的工件进行粗定位；两块加强立板502竖直平行地安装在料仓侧板404位于远离移动料仓装置400中心的一侧面，并分别位于矩形通槽两侧，两块加强立板502相对的两侧面均竖直安装有导向柱503，两块加强立板502上的两根导向柱503竖直平行安装，升降轨道板505通过移动副安装在两侧的两根导向柱503之间，并沿导向柱503上下移动；插式气缸504固定安装在升降轨道板505上，插式气缸504的气缸杆端贯穿矩形通槽后与定位压紧块507连接，定位压紧块507用于连接到齿盘类零件的齿面进行压紧，定位压紧块507根据零件的外形和定位要求进行设计。升降轨道板505正下方的料仓底板401上设置缓冲垫506。

如附图3和图4所示，功能释放模块设置在两块料仓侧板404上，包括多根活动杆601和多根延伸杆602，料仓侧板404在矩形通槽两侧的对称开有两组长腰孔，每组长腰孔包括上下平行布置的多个长腰孔，活动杆601两端分别位于两侧的料仓侧板404长腰孔中，活动杆601沿长腰孔水平平移，每根活动杆601两端伸出长腰孔后均同轴连接有一根延伸杆602，延伸杆602与气动进给模块连接。

本发明的工作过程包括以下步骤：

1、如图5所示，AGV小车002搭载装有齿盘的移动料仓装置400沿预定路线进入预定位置停止，AGV小车002释放移动料仓装置(释放前确保活动板203上的移动块305处于最低位置)，移动料仓装置400中放置有多层齿盘，四个地脚402分别落入对应的四个地脚固定座101中，设置在移动料仓装置400上的气管接头与专用快插303上的气管接头连接，AGV小车002沿预定路线离开；

2、两侧地面固定装置100中的横负载气缸304动作，推出移动块305，使得移动块305连接升降轨道板505底面，托住升降轨道板505；接着两侧地面固定装置100中的伺服电机201启动，驱动丝杠204转动，两块活动板203均沿Z轴方向向上运动，通过移动块305通过移动块305带动升降轨道板505沿Z轴方向向上运动；

3、两个升降轨道板505到达最上面一层齿盘对应的水平位置后，伺服电机201停止运行而使得活动板203停止运动，两侧移动料仓装置400中的插式气缸504动作，推动定位压紧块507夹紧齿盘，完成第一层齿盘位置定位；

4、定位完成后，两个插式气缸504退回，松开齿盘，工业机械手003抓取齿盘，完成一个齿盘工件的上料；

5、两个气动滑台301动作，带动两个挂板302分别沿两侧分离运动，通过拨动延伸杆602带动两侧的两根活动杆601向两侧分离移动；

6、两侧地面固定装置100中的伺服电机201启动，驱动丝杠204转动，两侧的两块活动板203下降到移动料仓装置400中下一层齿盘位置，两个插式气缸504动作，推动定位压紧块507夹紧齿盘，完成下一层齿盘位置定位；

7、定位完成后，两个插式气缸504退回，松开齿盘，待工业机械手003抓取上料；

8、本发明参照如上所述方法完成各级齿盘的自动转运、定位以及辅助上料；

9、待齿盘全部上料完毕后，两块活动板203下降到最下层，两个横负载气缸304动作，移动块305缩回，AGV小车002将移动料仓装置400运走。

本发明根据待加工齿盘的几何特性，完成了齿盘的粗定位和精定位可靠性设计。移动料仓装置400中设置有粗定位立柱501，可对运载过程中的工件进行粗定位；地面固定装置100上设置有一套专用的齿盘定位机构，可在工业机械手003上料之前对齿盘进行精定位。

本发明依据拓扑优化原理，设计可用于大型齿盘的堆叠式移动料仓装置。本发明的移动料仓装置400可逐级放入一定数量的齿盘工件，提高了工件的转运效率，节省了操作空间。

本发明结合智能车间的自动转运需求，实现装置机电一体化设计。本发明中的地面固定装置100和移动料仓装置400采用可分离的设计方案，在实际应用中可配合AGV小车002和工业机械手003实现工件的全自动转运、定位以及上料，整个工作过程无需人工干预。