模块化流水线及其构建方法与流程

本发明属于流水线的技术领域，更具体地说，是涉及一种模块化流水线及其构建方法。

背景技术：

流水线作业模式是现今工业上广泛应用的一种生产作业模式，因其能够让每一个生产单位只专注于处理某一工序，极大地提高了工作效率及产量。但是，现有的流水线生产技术中，某一产品进入工业化批量生产，并不是一蹴而就的，通常是在产品的生产初期采用简单的传动流水线进行手工或半自动化生产，并随着每个工序生产调试完成，再逐步引入自动化设备，最终实现全自动化流水线生产。这样就导致现有的流水线作业中存在如下问题：一、手工生产与自动化生产的衔接问题，当某一工序尚未具备自动化生产条件，或某一工序自动化设备出现故障，难以灵活切换手工生产，只能全线停产，造成极大经济损失；二、流水线生产的产品品种单一，现有的全自动化流水线通常是根据所生产的产品进行针对性设计的，当所生产的产品发生替换，需要重新改进流水线，无形中提高了生产成本、降低了生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模块化流水线及其构建方法，以解决现有技术中，流水线生产作业中手工生产与自动化生产无法灵活切换、只能生产单一品种产品的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种模块化流水线，包括可相互拼接的至少二智能装配机器人、及用于盛载胚件于所述智能装配机器人上流转的至少一治具；所述智能装配机器人包括用于按照预设的计算机程序控制产品生产过程的控制单元、用于运输所述治具的运输单元、用于存放和输送配件的供应单元、及用于对所述胚件进行加工和/或将所述配件安装至所述胚件上的装配单元，所述运输单元、所述供应单元和所述装配单元分别与所述控制单元电连接。

进一步地，所述控制单元包括主板和人机交互组件，所述人机交互组件、所述运输单元、所述供应单元和所述装配单元分别与所述主板电连接。

进一步地，所述运输单元包括输送带及用于驱使所述输送带滚动的第一驱动组件，相邻二所述输送带可首尾对接，所述第一驱动组件与所述主板电连接。

进一步地，所述运输单元还包括设于所述输送带旁侧的用于定位所述治具的定位组件，所述定位组件与所述主板电连接。

进一步地，所述供应单元包括料架、供料位及与所述料架连通的用于将存放于所述料架内的配件输送至所述供料位的第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述主板电连接。

进一步地，所述装配单元包括固设于所述输送带顶侧的第一导轨、垂直连接于所述第一导轨顶侧的第二导轨、活动连接于所述第二导轨上的用于对所述胚件进行加工和/或将所述配件安装至所述胚件上的机器手、用于驱使所述第二导轨沿所述第一导轨滑动的第三驱动组件、及用于驱使所述机器手升降和沿所述第二导轨滑动的第四驱动组件，所述第一导轨所在平面、所述第二导轨所在平面与所述输送带所在平面平行，所述第三驱动组件、所述第四驱动组件与所述主板电连接。

进一步地，所述治具上开设有纵横等间隔排列的多个定位槽。

进一步地，所述智能装配机器人还包括机柜，所述主板、所述供应单元和所述装配单元安装于所述机柜内，所述输送带贯穿于所述机柜且其相对两端伸出于所述机柜外，所述人机交互组件活动连接于所述机柜的外侧。

进一步地，所述智能装配机器人还包括活动连接于所述机柜底侧的至少三轮组。

本发明提供的模块化流水线的有益效果在于：采用了智能装配机器人与治具配合，可通过至少两个智能装配机器人相互拼接形成全自动化生产流水线来完成产品的生产，或根据实际情况和需求通过至少两个智能装配机器人与若干工人相互穿插配合形成半自动化生产流水线来完成产品的生产，并且每个智能装配机器人只完成一个工序，可轻易地针对不同的产品进行替换和调试，从而有效地解决了流水线生产作业中手工生产与自动化生产无法灵活切换、只能生产单一品种产品的技术问题，大大地提高了流水线生产的灵活性，降低了流水线生产多种产品的改装成本。

本发明还提供了一种模块化流水线构建方法，包括如下步骤：

s01、根据产品的制造工艺，确定生产所述产品的工序，以及对应所述工序所需的胚件和配件；

s02、根据所述胚件的外轮廓加工与之相适配的治具；

s03、根据所述工序和所述配件的外轮廓加工与之相适配的供应单元和装配单元；

s04、利用所述供应单元和所述装配单元组装出完成不同工序的智能装配机器人；

s05、按照所述产品的生产工序，将至少二智能装配机器人依序串联成模块化流水线。

本发明提供的模块化流水线构建方法的有益效果在于：通过至少两个完成不同工序的智能装配机器人串联形成，并且每个智能装配机器人只完成一个工序，只需调整供应单元和装配单元的结构，即可轻易地针对不同的产品进行替换和调试，从而有效地解决了流水线生产作业中手工生产与自动化生产无法灵活切换、只能生产单一品种产品的技术问题，大大地提高了流水线生产的灵活性，降低了流水线生产多种产品的改装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的模块化流水线的立体示意图；

图2为本发明实施例提供的智能装配机器人的立体示意图；

图3为本发明实施例提供的智能装配机器人中部分组件的立体示意图；

图4为本发明实施例提供的模块化流水线中治具的立体示意图；

图5为本发明实施例提供的模块化流水线构建方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的隔离器的立体示意图；

图7为本发明实施例提供的隔离器的分解立体示意图。

其中，图中各附图标记：

1—模块化流水线、10—智能装配机器人、20—治具、12—运输单元、13—供应单元、14—装配单元、15—机柜、16—轮组、17—指示灯、111—人机交互组件、121—输送带、122—第一驱动组件、123—定位组件、131—料架、132—供料位、133—第二驱动组件、141—第一导轨、142—第二导轨、143—机器手、144—第三驱动组件、145—第四驱动组件、146—第五驱动组件、141—第一导轨、151—防护罩、152—柜门、200—定位槽、1231—位置传感器、1232—定位阀、1430—吸嘴、2—隔离器、2a—基座、2b—电阻、2c—第一磁铁、2d—第一导磁片、2e—第一铁氧体、2f—导体、2g—第二铁氧体、2h—第二导磁片、2i—第二磁铁、2j—补偿片、2k—盖体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，现对本发明提供的模块化流水线进行说明。该模块化流水线1包括至少两个智能装配机器人10和至少一个治具20，其中，至少两个智能装配机器人10可相互拼接形成一条全自动化生产流水线，也可与若干工人相互穿插配合形成一条半自动化生产流水线，治具20用于盛载胚件在智能装配机器人10上流转，直至胚件经过不同工序的加工和装配后形成最终的产品；此处，智能装配机器人10包括控制单元、运输单元12、供应单元13以及装配单元14，该控制单元用于按照预设的计算机程序控制产品的生产过程，运输单元12用于运输治具20，供应单元13用于存放和输送配件，装配单元14用于对胚件进行加工和/或将配件安装至胚件上，运输单元12、供应单元13和装配单元14分别与控制单元电连接。可以理解的是：智能装配机器人10根据不同工序的作业要求，需要对完成不同工序的供应单元13和装配单元14的结构和形状进行相应调整，然而由于控制单元只需对装载的程序进行调整，运输单元12只需与治具20配合，因此无论任何一个工序下都不需要对控制单元和运输单元12的结构和形状进行调整；装配单元14根据不同工序的作业要求可单独对胚件进行加工，如：涂胶、点焊或打磨等，或单独完成将供应单元13提供的配件安装在胚件上，或者同时完成对胚件的加工和将配件与胚件组装。

本发明提供的模块化流水线1，与现有技术相比，有益效果在于：采用了智能装配机器人10与治具20配合，可通过至少两个智能装配机器人10相互拼接形成全自动化生产流水线来完成产品的生产，或根据实际情况和需求通过至少两个智能装配机器人10与若干工人相互穿插配合形成半自动化生产流水线来完成产品的生产，并且每个智能装配机器人10只完成一个工序，可轻易地针对不同的产品进行替换和调试，从而有效地解决了流水线生产作业中手工生产与自动化生产无法灵活切换、只能生产单一品种产品的技术问题，大大地提高了流水线生产的灵活性，降低了流水线生产多种产品的改装成本。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述控制单元包括主板(未图示)和人机交互组件111，人机交互组件111、上述运输单元12、上述供应单元13和上述装配单元14分别与主板电连接。具体地，主板为集成有中央处理器的主控电路板，人机交互组件111包括显示器、控制按钮等用于供技术人员输入计算机程序和了解流水线的运行情况。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述运输单元12包括输送带121和第一驱动组件122，其中，相邻两条输送带121可首尾对接，即在模块化流水线1中，相邻的两个智能装配机器人10可通过各自的输送带121首尾对接来完成相互拼接，这样无需另外配置输送带即可完成流水线的组装，从而提高了组装模块化流水线1的效率；第一驱动组件122用于驱使输送带121滚动，并且第一驱动组件122与上述主板电连接。具体地，第一驱动组件122包括第一驱动电机、主动滚筒以及从动滚筒等，第一驱动电机与主板电连接，并且第一驱动电机通过其驱动轴与主动滚筒传动连接，主动滚筒、从动滚筒与输送带121传动连接；工作时，中央处理器启动第一驱动电机，第一驱动电机驱使主动滚筒转动，主动滚筒致使输送带121滚动和从动滚筒转动，输送带121带动上述治具20向前移动。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，第一驱动组件122还可包括其它零部件，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述运输单元12还包括定位组件123，定位组件123设置在上述输送带121的旁侧，用于定位上述治具20，并且定位组件123与上述主板电连接。具体地，定位组件123包括位置传感器1231和定位阀1232，其中，位置传感器1231包括朝向输送带121的感应头，定位阀1232包括阀体和可伸缩连接于阀体的定位闩，定位闩可以是电磁驱动、液压驱动或气压驱动，在治具20的侧壁上开设有与定位闩配合的定位孔；当输送带121将治具20运送至装配工位时，感应头检测到治具20，位置传感器1231将治具20的位置信息反馈给上述中央处理器，中央处理器向第一驱动组件122发出停止运行指令，并且启动定位阀1232，定位阀1232将定位闩弹出并伸入治具20的定位孔内，使得治具20定位在输送带121的装配工位上，如此，防止了治具20在胚件加工组装过程中发生位移，保证了装配工序的顺利进行。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，定位组件123还可包括其它零部件，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述供应单元13包括料架131、供料位132以及第二驱动组件133，其中，第二驱动组件133与料架131连通，用于将存放在料架131内的配件输送至供料位132上，并且第二驱动组件133与上述主板电连接。具体地，料架131包括底座，底座上开设有供料位132，第二驱动组件133包括气缸和推杆，气缸与底座紧固连接，推杆与气缸传动连接，推杆可将料架131内存放的配件逐一推送至供料位132上。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，第二驱动组件133还可包括其它零部件，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述装配单元14包括第一导轨141、第二导轨142、机器手143、第三驱动组件144以及第四驱动组件145，其中，第一导轨141固定设置在上述输送带121的顶侧，第二导轨142垂直连接在第一导轨141的顶侧，机器手143活动连接在第二导轨142上，用于对上述胚件进行加工和/或将上述配件安装至胚件上，第三驱动组件144用于驱使第二导轨142沿第一导轨141滑动、第四驱动组件145用于驱使机器手143升降和沿第二导轨142滑动；此处，第一导轨141所在平面、第二导轨142所在平面与输送带121所在平面平行，第三驱动组件144、第四驱动组件145与上述主板电连接。具体地，第一导轨141、第二导轨142与输送带121水平放置；机械手143可拆卸连接多种套件，通过更换不同的套件可完成抓取配件、释放配件、注胶、点焊、打磨、除尘或抛光等多种功能；第三驱动组件144包括第二驱动电机、第一传动螺杆以及第一滑块等，第二驱动电机与主板电连接，第一传动螺杆分别与第二驱动电机和第一滑块传动连接，第一滑块连接第一导轨141和第二导轨142；第四驱动组件145包括第三驱动电机、第四驱动电机、第二传动螺杆、第三传动螺杆、第二滑块以及第三滑块等，第三驱动电机、第四驱动电机与主板电连接，第二传动螺杆分别与第三驱动电机和第二滑块传动连接，第三传动螺杆分别与第四驱动电机和第三滑块传动连接，第二滑块连接第二导轨142和第三滑块，第三滑块与机器手143紧固连接；工作时，当中央处理器启动第二驱动电机时，第二驱动电机通过第一传动螺杆驱使第一滑块沿第一导轨141滑动，第一滑块带动第二导轨142沿第一导轨141滑动，当中央处理器启动第三驱动电机时，第三驱动电机通过第二传动螺杆驱使第二滑块沿第二导轨142滑动，第二滑块带动第三滑块和机器手143沿第二导轨142滑动，当中央处理器启动第四驱动电机时，第四驱动电机通过第三传动螺杆驱使第三滑块沿第二滑块的竖直方向升降，第三滑块带动机器手143沿第二滑块的竖直方向升降，这样在第三驱动组件144与第四驱动组件145协同配合下机器手143可实现三个维度上的移动。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，第三驱动组件144和第四驱动组件145还可包括其它零部件，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，在上述机器手143上可拆卸连接有吸嘴1430，吸嘴1430用于适配上述配件，即吸嘴1430的端面轮廓与配件的外轮廓相适配，同时，上述装配单元14还包括真空泵(未图示)和第五驱动组件146，其中，真空泵与吸嘴1430连通，第五驱动组件146用于驱使吸嘴1430旋转，此处，真空泵、第五驱动组件146与上述主板电连接。具体地，在吸嘴1430上开设有若干吸气孔，真空泵通过气管与吸气孔连通，第五驱动组件146包括第五驱动电机等，第五驱动电机与主板电连接，并且第五驱动电机通过其驱动轴与吸嘴1430传动连接；当需要从上述供料位132吸取配件时，中央处理器启动真空泵抽真空，吸气孔的外侧形成负压将配件吸附在吸嘴1430的端面上，当需要释放配件时，中央处理器关闭真空泵，消除吸气孔外侧的负压，配件在自重作用下落在上述胚件上，当需要将配件旋紧在胚件上时，中央处理器启动第五驱动电机，第五驱动电机驱使吸嘴1430和吸附在吸嘴1430上的配件一起转动，进而将配件旋入配件指定的安装位置上。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其它实施例中，第五驱动组件146还可包括其它零部件，此处不作唯一限定。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，在上述治具20上开设有多个定位槽200，多个定位槽200沿纵、横两个方向等间隔地排列。具体地，定位槽200的内轮廓与上述胚件的外轮廓相适配，每个治具20上可盛载多个胚件，而每个模块化流水线1又可包括多个治具20，这样治具20流转一次即可生产出多个产品，多个治具20与多个智能装配机器人10一一配合，可保证每个智能装配机器人10的产能得到充分利用，从而大大地提高了模块化流水线1的生产效率。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述智能装配机器人10还包括机柜15，上述主板、上述供应单元13和上述装配单元14安装在机柜15内，上述输送带121贯穿机柜15，并且输送带121的相对两端伸出机柜15外，上述人机交互组件111活动连接在机柜11的外侧。具体地，主板、供应单元13、装配单元14和输送带121中部容置在机柜15内，保证了产品装配过程的安全性，避免了外界因素对产品装配过程的干扰，同时，人机交互组件111通过显示器的外壳或连杆与机柜15铰接，使得人机交互界面可调整到合适的角度供技术人员操控，提升了技术人员的使用体验效果。

优选地，在机柜15的顶部设置有指示灯17，用于提示智能装配机器人10的运行状态，提高了生产过程的安全性。

优选地，机柜15包括防护罩151，防护罩15罩设在供应单元13、装配单元14和输送带121中部的外侧，防护罩15打开时可将供应单元13、装配单元14和输送带121的中部暴露出来，方便工人向供应单元13内添加配件及技术人员对供应单元13和装配单元14进行维养和更换。

优选地，机柜15还包括柜门152，柜门152打开时可将主板和连接线缆暴露出来，方便技术人员接线及对主板进行维养和更换。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的模块化流水线的一种具体实施方式，上述智能装配机器人10还包括至少三个轮组16，轮组16活动连接在上述机柜15的底侧。具体地，至少三个轮组16均匀地分布在机柜15的底面外侧，用于支撑机柜15及方便智能装配机器人10移动，提高了模块化流水线1组装的灵活性和效率。

请参阅图1至图7，现对本发明提供的模块化流水线构建方法进行说明。该模块化流水线构建方法包括如下步骤：

s01、根据产品的制造工艺，确定生产该产品的工序，以及对应该工序所需的胚件和配件；

s02、根据该胚件的外轮廓加工与之相适配的治具20；

s03、根据该工序和该配件的外轮廓加工与之相适配的供应单元13和装配单元14；

s04、利用供应单元13和装配单元14组装出完成不同工序的智能装配机器人10；

s05、按照产品的生产工序，将至少两个智能装配机器人10依序串联成模块化流水线1。

为了帮助更好地理解本发明提供的模块化流水线构建方法，现以隔离器2为例进行说明：先通过对隔离器2制造工艺的分析，确定生产隔离器2需要依次经过涂抹焊膏、摆放电阻、电阻烧接、摆放第一磁铁、摆放第一导磁片、摆放第一铁氧体、摆放导体、摆放第二铁氧体、摆放第二导磁片、摆放第二磁铁、摆放补偿片及旋盖十二道工序，对应该十二道工序需要基座2a、电阻2b、第一磁铁2c、第一导磁片2d、第一铁氧体2e、导体2f、第二铁氧体2g、第二导磁片2h、第二磁铁2i、补偿片2j及盖体2k；接着根据基座2a的外轮廓加工治具20，即在治具20上开设多个与基座2a的外轮廓相适配的定位槽200，同时，根据该十二道工序及电阻2b、第一磁铁2c、第一导磁片2d、第一铁氧体2e、导体2f、第二铁氧体2g、第二导磁片2h、第二磁铁2i、补偿片2j和盖体2k的外轮廓，调整料架131和/或供料位132和/或第二驱动组件133的结构以及机器手143的套件，以加工出适配于该十二道工序及电阻2b、第一磁铁2c、第一导磁片2d、第一铁氧体2e、导体2f、第二铁氧体2g、第二导磁片2h、第二磁铁2i、补偿片2j和盖体2k的外轮廓的十二个供应单元13和十二个装配单元14，接着将相同结构形状的十二个控制单元和相同结构形状的十二个输送单元12分别与该十二个供应单元13和该十二个装配单元14组装制成十二个可完成该十二道工序的十二个智能装配机器人10，接着将十二个智能装配机器人10根据该十二道工序的先后次序通过输送带121两两首尾对接，串联成生产隔离器2的模块化流水线1；生产隔离器2时，将盛满基座2a的十二个治具20逐一地从完成涂抹焊膏的智能装配机器人10的输送带121的一端送入模块化流水线1中，直至最后工人逐一地从完成旋盖的智能装配机器人10的输送带121的另一端取出盛满隔离器2的治具20。

本发明提供的模块化流水线构建方法，与现有技术相比，有益效果在于：通过至少两个完成不同工序的智能装配机器人10串联形成，并且每个智能装配机器人10只完成一个工序，只需调整供应单元13和装配单元14的结构，即可轻易地针对不同的产品进行替换和调试，从而有效地解决了流水线生产作业中手工生产与自动化生产无法灵活切换、只能生产单一品种产品的技术问题，大大地提高了流水线生产的灵活性，降低了流水线生产多种产品的改装成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。