一种滑台装置及应用该滑台装置的生产线的制作方法

本发明涉及零部件生产线的物料输送辅具技术领域，具体涉及一种滑台装置及应用该滑台装置的生产线。

背景技术：

随着制造技术的快速发展，大多领域的产品生产线自动化程度普遍较高，例如，汽车零、部件生产线。为解决人机交互所产生的安全风险，通常在自动化产线末端采用滑台作为物料输送辅具，请参见图1所示的人机交互区域示意图，机器人/机械手将自动化产线区域a的物料40放到一个滑台30上，滑出一定的安全距离至人工操作区域b后，再由操作者进行下一步操作。

根据驱动动力的不同，现有滑台一般分为电动滑台、液压滑台和气动滑台三种方式。其中，气动滑台以其结构简单、使用维护成本较低的特点，得以广泛的应用，请参见图2所示的现有一种典型滑台装置的示意图。使用时，气缸10带动安装在滑轨20上的滑台30移动，完成滑台30上物料40的传送。为避免气缸活塞杆与滑台之间产生过大力矩的作用，从而影响气缸的使用寿命，气缸采用居中且端头安装的方式。然而，受其自身结构原理的限制，现有滑台在长度方向所占用的空间远远大于是滑台移动距离，且较大的滑动行程导致气缸采购及维护成本均无法得以有效控制；另外，滑台的运行速度由气缸活塞杆的运行速度保障，过高的气缸活塞杆运行速度直接影响气动元器件的寿命。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对滑台装置进行结构优化，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种滑台装置及应用该滑台装置的生产线，以通过合理优化滑台装置的传动结构，在满足滑台工作行程的基础上降低结构在滑动位移方向的占用空间，同时提高驱动缸的使用寿命及配置维护成本。

本发明提供的一种滑台装置，包括可在驱动缸的驱动下相对于支座滑动位移的滑台，还包括枢接于所述驱动缸的伸出端的齿轮，以及与所述支座固定连接的固定齿条和与所述滑台固定连接的移动齿条；其中，所述固定齿条和所述移动齿条沿所述滑动位移方向布置于所述齿轮的两侧，并配置为：所述齿轮与所述驱动缸的伸出端同步位移时，所述齿轮分别与所述固定齿条和所述移动齿条啮合，以通过所述移动齿条带动所述滑台在两个工作位置之间滑动切换。

优选地，沿所述滑动位移方向，所述固定齿条的啮合齿布置在第一区段，并配置为：位于收回工作位置的所述齿轮，与所述固定齿条啮合于其在第一区段的第一端；位于伸出工作位置的所述齿轮与所述固定齿条啮合于其在第一区段的第二端。

优选地，沿所述滑动位移方向，所述移动齿条的啮合齿配置为：位于收回工作位置时布置在第二区段，且其第一端与位于收回工作位置的所述齿轮啮合；位于伸出工作位置时布置在第三区段，且其第二端与位于伸出工作位置的所述齿轮啮合；其中，所述第一区段与所述第二区段和第三区段分别具有相应的重合啮合区域。

优选地，所述驱动缸的缸体与所述支座固定连接，所述驱动缸的缸杆形成所述伸出端，且所述缸杆的端部固定设置有齿轮联接件，所述齿轮与所述齿轮联接件枢接。

优选地，所述齿轮联接件的底部与所述支座之间具有齿轮滑动配合副。

优选地，所述滑台的两侧沿与所述支座之间分别设置有滑台滑动配合副。

优选地，所述支座上设置有与滑动伸出的所述滑台适配的限位块，以限制所述滑台的伸出工作位置。

优选地，所述支座上设置有与滑动收回的所述滑台适配的缓冲缸，以吸收所述滑台的滑动位移冲击。

优选地，所述齿轮滑动配合副和所述滑台滑动配合副上方分别设置有防尘罩。

本发明还提供一种生产线，包括具有交互工作区的自动生产线，所述交互工作区设置有如前所述的滑台装置。

针对传统气动滑台装置，本发明另辟蹊径地采用两组齿轮齿条传动机构模拟动滑轮工作机理，有效缩短驱动缸的工作行程。具体地，将齿轮枢接于驱动缸伸出工作端齿轮，与齿轮构建啮合传动关系的固定齿条和移动齿条分别沿滑动位移方向布置于所述齿轮的两侧，一者与支座固定连接，另一者与滑台固定连接；如此设置，驱动缸带动齿轮直线位移的过程中，基于齿轮与固定齿条的啮合关系，该齿轮在随驱动缸伸出端同步位移的同时相对转动，移动齿条随齿轮的直线位移形成第一位移行程；与此同时，在转动的齿轮的作用下，基于齿轮与移动齿条的啮合关系，移动齿条相对于齿轮直线位移形成第二位移行程，从而带动滑台相对于支座滑动位移。与现有技术相比，本方案具有下述有益技术效果：

首先，本方案提供的滑台装置，其滑台工作行程由第一位移行程和第二位移行程叠加构建，由此，采用具有第一位移行程的驱动缸，即可满足该滑台工作行程；也就是说，通过上述传动机构可获得增程的作用，选用短行程驱动缸可获得传统方案长行程驱动缸获得的工作行程，从而降低结构在滑动位移方向所占用的空间，为有效降低生产线的场地占用提供了技术保障。

其次，本方案的驱动缸通过齿轮/齿条传动机构输出驱动滑台位移的作用力，通过齿轮齿条的啮合缓冲，可减少反作用于驱动缸上的作用力，降低运动过程中对驱动元件的冲击，从而提高驱动元件的使用寿命。

第三，基于本方案上述传动机构的增程作用，一方面，在驱动缸相同输出速度的基础上，滑台的位移速度可为驱动缸输出速度的两倍，显著提升生产线的运行效率；此外，对于相同的滑台位移速度，驱动缸的输出速度仅为滑台位移速度的一半，由此可进一步提高驱动缸的使用寿命。

第四，基于本方案上述传动机构的增程作用，选用短行程驱动缸可同时相应的降低驱动元件配置及维修、维护成本。

最后，在本发明的优选方案中，沿所述滑动位移方向，固定齿条的啮合齿布置在第一区段，相应地，移动齿条的啮合齿配置为：位于收回工作位置时布置在第二区段，位于伸出工作位置时布置在第三区段，也就是说，在收回工作位置，该移动齿条位于第二区段，直线位移后位于伸出工作位置的移动齿条位于第三区段，这里，第一区段与所述第二区段和第三区段分别具有相应的重合啮合区域，因此，相对于滑台的工作行程，固定齿条和移动齿条的长度无需全程设置，分别局部设置即可满足增程传动需要，相对较小构件尺寸可减小装置制造成本。

附图说明

图1为传统生产线的人机交互区域示意图；

图2为现有技术中一种典型滑台装置的示意图；

图3为具体实施方式所述滑台装置的整体结构示意图；

图4为图3中所示滑台装置的传动机构装配关系示意图；

图5所示为处于收回工作位置时传动机构的构件相对位置关系；

图6所示为处于伸出工作位置时传动机构的构件相对位置关系；

图7为图5的c向局部视图；

图8为图5的d向局部视图。

图1-图2中：

自动化产线区域a、人工操作区域b、气缸10、滑轨20、滑台30、物料40；

图3-图8中：

支座1、气缸安装座11、滑台2、物料定位件21、物料取放导向件22、气缸3、齿轮41、固定齿条42、移动齿条43、齿轮联接件51、容纳槽511、齿轮滑块52、齿轮滑轨53、齿轮滑轨安装座54、滑台滑块61、滑台导轨62、限位块71、缓冲缸72、到位检测传感器支架73、防尘罩81、防尘罩82、框架安装座91、调平螺栓组件92。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以气缸作为提供滑台位移驱动力的驱动元件，详细说明针对滑台装置提出的改进方案。应当理解，该气缸的具体实现方式及滑台所承载的零部件自体结构，对于本申请请求保护的技术方案未构成实质性的限制。

请参见图3，该图为本实施方式所述滑台装置的整体结构示意图。

该滑台装置的支座1作为配置相应功能构成的基础构件，如图3所示，滑台2可相对于支座1滑动位移，以输送物料。提供滑台2滑动位移驱动力的气缸3设置在支座1上，具体地，其缸体通过气缸安装座11与支座1固定连接，其缸杆的作为伸出端输出直线位移驱动力。这里，滑台2可通过置于其上的物料定位件21和物料取放导向件22，实现物料的定位和取放，应当理解，物料定位件21和物料取放导向件22与该工位零部件的结构特点确定，例如但不限于汽车零部件等，本领域技术人员可以基于具体应用场合进行设计，故本文不再赘述。

本方案利用齿轮41、固定齿条42和移动齿条43构成的传动机构，实现气缸1输出驱动力的传递。请一并参见图4，该图示出了该传动机构的装配关系示意图。

其中，齿轮41枢接于气缸1(驱动缸)的伸出端，以保持齿轮41的啮合转动自由度；实际上，用于带动齿轮41直线位移并保持自体转动自由度的伸出端，不局限于由图中所示的缸杆伸出端形成，理论上也可以采用这样的设计：缸杆固定设置，缸体相对位移输出驱动力，相较而言，图中所示配置方式的作动性能及工作稳定性更优。

其中，固定齿条42作为过渡传动件与支座1固定连接，移动齿条43作为输出传动件与滑台2固定连接；如图2所示，沿滑台2的滑动位移方向，固定齿条42和移动齿条43布置于齿轮41的两侧，具体来说，齿轮41与气缸1的伸出端同步位移时，该齿轮41分别与固定齿条42和移动齿条43啮合，以通过移动齿条43带动滑台2在其工作行程的两个工作位置之间滑动切换。

随着气缸1带动齿轮41直线位移(伸出或收回)，上述两组齿轮齿条传动关系同时啮合进行传动。请一并参见图5和图6，其中，图5所示为处于收回工作位置时构件之间的相对位置关系，图6所示为处于伸出工作位置时构件之间的相对位置关系。

下面以滑台2自图5所示收回工作位置滑动位移至图6所示伸出工作位置的过程，简要说明本方案所述滑台装置的工作原理。

首先，基于齿轮41与固定齿条42的啮合关系，该齿轮41将在随气缸1缸杆的伸出同步位移的同时相对转动，该关系下的齿轮41的直线位移与气缸1行程相同，移动齿条43随齿轮41的直线位移形成第一位移行程l1。

与此同时，基于齿轮41与移动齿条43的啮合关系，在转动的齿轮41作用下，移动齿条43相对于齿轮41的直线位移形成第二位移行程l2。由此，带动滑台2相对于支座1滑动位移至伸出工作位置。反之退回至收回工作位置。滑台2的工作行程为第一位移行程l1与第二位移行程l2之和。

本方案采用两组齿轮齿条传动机构模拟动滑轮工作机理，具有与第一位移行程l1的气缸1即可使得滑台2获得第一位移行程l1与第二位移行程l2相加的工作行程，从而可有效缩短气缸1的工作行程。也就是说，通过上述传动机构可获得增程的作用，选用短行程气缸可获得传统方案长行程气缸获得的工作行程，因此，在滑动位移方向所占用的空间得以有效降低，并且选用短行程的气缸3可同时相应地降低其配置及维修、维护成本。

基于本方案上述传动机构的增程作用，一方面，在气缸3相同输出速度的基础上，滑台2的位移速度可为气缸3输出速度的两倍，可显著提升生产线的运行作业效率；此外，对于相同的滑台2位移速度，气缸3的输出速度仅为滑台2位移速度的一半，由此可提高气缸3的使用寿命。另外，气缸3通过齿轮/齿条传动机构输出驱动滑台2位移的作用力，通过齿轮齿条的啮合缓冲，可有效降低运动过程中对驱动元件的冲击，从而能够进一步提高气缸3的使用寿命。

为了进一步减小构件尺寸及制造成本，固定齿条42和移动齿条43的配置长度可以作相应的优化，分别局部设置即可满足增程传动需要，而不采用沿支座1的长度方向贯长的方式设置。

结合图4、图5和图6所示，沿滑动位移方向，该固定齿条42的啮合齿布置在第一区段(图5、图6所示固定齿条42所在区域)，并配置为：位于收回工作位置的齿轮41与固定齿条42啮合于其在第一区段的第一端(图5中所示右端)；位于伸出工作位置的齿轮41与固定齿条42啮合于其在第一区段的第二端(图6中所示左端)，也就是说，固定齿条42无需沿支座1的长度方向全程布置。

同样地，移动齿条43也无需沿支座1的长度方向全程布置。结合图4、图5和图6所示，沿滑动位移方向，移动齿条43的啮合齿配置为：位于收回工作位置时布置在第二区段(图5所示移动齿条43所在区域)，且其第一端(图5中所示左端)与位于收回工作位置的齿轮41啮合；位于伸出工作位置时布置在第三区段(图6所示移动齿条43所在区域)，且其第二端(图6所示右端)与位于伸出工作位置的齿轮41啮合；也就是说，在收回工作位置，该移动齿条43位于第二区段，直线位移后位于伸出工作位置的移动齿条43位于第三区段，其中，所述第一区段与所述第二区段和第三区段分别具有相应的重合啮合区域。

需要说明的是，图5所示固定齿条41所处第一区段与移动齿条43所处第二区段的重合啮合区域，以及图6所示固定齿条41所处第一区段与移动齿条43所处第三区段的重合啮合区域，均用于保证两组齿轮齿条传动机构同时啮合传动的功能需要，应当理解，满足该功能需要的相对较小的重合啮合区域为最优方案。

进一步地，在气缸3缸杆的端部固定可以设置有齿轮联接件51，齿轮41与齿轮联接件51枢接，也即通过齿轮联接件51实现与缸杆伸出端的间接枢接关系。图中所示，齿轮联接件51的中部具有容纳槽511，该容纳槽511的开口位于齿轮联接件51的前侧，也即远离气缸3的一侧，以便于进行齿轮31的组装。

在此基础上，还可以基于齿轮联接件51构建齿轮41端与支座1之间的齿轮滑动配合副，以构建齿轮端的支撑和导向。这里，优选采用齿轮滑块52与齿轮滑轨53适配结构，请一并参见图7，该图为图5的c向所视局部示意图。

其中，齿轮联接件51与齿轮滑块52固定连接，具体可通过螺栓实现两者之间的可拆卸固定连接。相应地，齿轮滑轨53可直接固定设置在支座1上，也可采用图中所示的通过固定于支座1上的齿轮滑轨安装座54安装齿轮滑轨53，只要能够确保气缸3所推动的齿轮41沿着齿轮滑轨53稳定位移，均在本申请请求保护的范围内。

另外，滑台2的两侧沿与支座1之间分别设置有滑台滑动配合副，确保滑台2得以平稳滑动位移。优选地，采用滑台滑块61与滑台导轨62适配结构，请一并参见图8，该图为图5的d向所视局部示意图，并以该侧滑台边沿为例详细说明所构建的滑台滑动配合副。

其中，每侧滑台2边沿间隔设置两个滑台滑块61，如图4所示，并可采用螺栓形成滑台2与滑台滑块61之间的可拆卸连接，相应地，滑台导轨62固定设置在支座1上。由此，通过移动齿条43带动滑台2上的物料定位件21和物料取放导向件22沿着滑台导轨62滑动位移，达到输送物料的目的。

此外，针对滑台2的滑动位移切换，可以设置相应的限位缓冲设计。如图3和图4所示，支座1上设置有与滑动伸出的滑台2适配的限位块71，以限制滑台2的伸出工作位置；具体地，限位块71设置为相对于支座1对称布置的两个，以平衡受力避免偏载。

进一步如图3所示，支座1上还设置有与滑动收回的滑台2适配的缓冲缸72，以吸收滑台2的滑动位移冲击，同样地，缓冲缸72也设置为相对于支座1对称布置的两个，减少滑台2到位的碰撞冲击，提高使用寿命。同时，还可以在支座1上设置到位检测传感器支架73，以采集滑台2收回到位信号，并输出控制气缸3动作的指令，避免发生较大的碰撞冲击，进一步提高滑台2的使用寿命。其中，限位块71和缓冲缸72的具体结构非本申请的核心发明点，本领域普通技术人员可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

为了避免在生产使用过程中因粉尘的原因所造成的滑动卡滞，还可增设防尘罩。如图3所示，齿轮滑动配合副上方设置防尘罩81，具体地防尘罩81可固定设置在滑台2的底部，并罩装在齿轮滑轨53上方；滑台滑动配合副上方设置有防尘罩82，两侧的防尘罩82分别固定设置在支座1上，当然，两个防尘罩82的朝向滑台2的内侧壁预留有滑台滑块61的位移空间。

除前述滑台装置外，本实施方式还提供一种生产线，包括具有交互工作区的自动生产线，在该交互工作区设置有如前所述的滑台装置，以输送物料实现人机交互等操作。可以理解的是，该自动生产线的具体实现方式非本申请的核心发明点所在，故本文不再赘述。

这里，为了调整滑台2的工作高度，支座1可配置多点支撑。如图1所示，支座1的每个支撑点配置有框架安装座91，该框架安装座91上相应设置有调平螺栓组件92，以便于组装时进行滑台2的高度调整，在确保滑台运行的稳定性的基础上，与自动生产线构建良好的匹配关系。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。