一种物料自动上线装置及其操作方法与流程

本发明涉及一种汽车组装物料自动化输送设备，具体涉及一种物料自动上线装置及其操作方法。

背景技术：

近年来，随着人们的生活水准的提高，汽车出行正变得越来越重要，对汽车质量和性能的要求也随之提高。为了满足人们的高品位生活需求，各大汽车制造商争相推出具各种功能的汽车设备，比如全景天窗、自然风空调、导航仪等。这些功能各异的汽车设备需要各种配件进行支持。各大汽车制造商开发出各种形态各异、大小不等的配件，装配到其汽车产品中，以提高汽车销售额和利润。汽车组装工序是汽车制造中关键环节，这些不规则组装配件的增多，给装配作业人员带来巨大压力，从而出现错装、少装、缺料等现象，同时产生较多搬运、库存、等料、次品、制造过多等多种浪费。

现阶段，汽车制造工厂主要通过员工培训、提高检验频次、工人点对点长距离输送、物料周转人工周转等手段进行控制。尽管有一些自动化上线设备出现，比如cn201810639167公开了一种一种esp总成自动上线装置，包括：esp承载容器，用于装载esp总成；缓存料架，设置在esp总成装配台旁，用于移取装载有esp总成的esp承载容器，并将空的esp承载容器送回至esp总成装配台；线边料架，设置在车体生产线旁，用于将装载有esp总成的esp承载容器送至车体生产线，并回收空的esp承载容器；agv转运台车，用于与缓存料架和线边料架对接，以将esp承载容器在缓存料架和线边料架之间进行转运。该装置需要使用转运台车频繁上下物料和频繁转运物料，搬运浪费和人力消耗仍旧居高不下，产品品质和生产效率仍未得到较大改善。因此，需要开发一种物料自动上线装置，以解决汽车组装生产过程中存在的搬运、等待、人手操作等浪费，进而提高生产效率和产品品质，降低不良成本。

技术实现要素：

为了至少解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明提供了一种物料自动上线装置，以减少汽车生产中等待浪费和人力浪费，有效推行精益生产，提高汽车组装的生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案是：

一种物料自动上线装置，包括物料周转车、升降导向机构、输送导向机构、直角换向机构、取料台、料盒；所述物料周转车包括放料脚踏机构和载物台，所述放料脚踏机构用于对上线物料进行出料；所述升降导向机构包括升降装置、升降辊道和护栏，用于抬起物料，使物料在其自身重力作用下沿着升降辊道和护栏向后段滑行；所述输送导向机构包括阻挡装置和输送辊道，所述阻挡装置用于对物料进行阻挡和分隔，所述输送辊道一端与所述升降辊道后端连接，用于传输从升降导向机构的滑行而至的物料；所述直角换向机构包括料盒检测机构、弹射机构和换向机构，所述料盒检测机构用于检测料盒位置，所述弹射装置用于驱动物料进行换向，所述换向机构一端与所述输送辊道末端连接，用于改变所传输的物料输送方向；所述取料台包括缓存空位检测机构和取料辊道，所述缓存空位检测机构设置在所述取料辊道下面，用于感应取料台上是否存在缓存空位，以满足汽车装配生产需要；所述料盒用于装载汽车组装生产所需物料。

进一步地，所述放料脚踏机构包括踏板、第一连接杆、复位装置、第二连接杆、杠杆摆臂、第一限位杆；所述踏板中段连接在物料周转车底部横杆上，所述踏板一端与所述第一连接杆下端垂直连接，所述第一连接杆能绕连接点相对所述踏板进行转动；所述第一连接杆上端与所述杠杆摆臂一端连接，所述杠杆摆臂能绕连接点相对所述第一连接杆进行转动；所述复位装置上端连接在所述杠杆摆臂靠近踏板的一端，所述复位装置下端固定在所述第二连接杆的下端，利用复位装置弹力拉动所述杠杆摆臂回复至原位；所述第二连接杆下端固定在所述物料周转车底部的横杆上，所述第二连接杆上端连接在所述杠杆摆臂的中间位置，用于支撑所述杠杆摆臂；所述第一限位杆下端与所述杠杆摆臂远离复位装置的一端垂直连接，所述第一限位杆上端向上延伸至高于所述载物辊道的较低一侧的位置，用于对所述载物辊道上的物料进行限位。

更进一步地，所述踏板设置离地10-40厘米处，更进一步地，所述踏板设置离地20-30厘米处。

更进一步地，所述复位装置为弹性塑胶、弹性橡胶、弹簧中的一种，更进一步地，所述复位装置为复位弹簧。

进一步地，所述载物台包括呈倾斜设置的载物辊道，用于放置组装物料；

进一步地，所述物料周转装置包括万向轮，所述万向轮设置在所述物料周转车的底部，用于支撑所述物料周转车并向任一方向推行。

进一步地，所述升降装置包括升降气缸，所述升降气缸设在所述升降辊道的下方，所述升降气缸上端与所述升降辊道前端的升降端相连，用于举起所述升降辊道的升降端，使所述升降辊道上的物料在其自身重力作用下沿着所述升降辊道向后滑行。

进一步地，所述升降辊道设置在所述升降导向机构的上部，用于支撑物料滑行。

进一步地，所述护栏设在辊道两侧，用于防止物料从升降导向机构上滑落。

更进一步地，在所述护栏内侧设置辊道，用于使物料滑行更顺畅。

进一步地，所述阻挡机构包括第二限位杆，所述第二限位杆设置在所述输送辊道的末端，所述第二限位杆与限位气缸相连，由所述限位气缸驱动第二限位杆阻挡输送至辊道末端的物料向前滑行，对输送物料实施阻挡、分离功能。

进一步地，所述输送辊道设置在所述导向机构上部，所述输送辊道前端与所述升降辊道的后端相连，用于接受传输而来的物料。

更进一步地，所述输送辊道呈倾斜设置，与所述升降导向机构连接的一端位置较高。

进一步地，所述料盒位置检测机构包括第一感应器和第二感应器；所述第一感应器设置在所述直角换向机构护栏的下方，紧靠拉料杆的后侧，用于感应拉料杆是否复位；所述第二感应器设在所述第一感应器的直角相邻侧面护栏的下方，用于感应待换向物料的是否就位。

进一步地，所述弹射机构包括拉料气缸和拉料杆；所述拉料气缸设置在所述取料台辊道的下方，用于带动所述拉料杆将物料推至缓存空位上，从而确保汽车组装生产过程的连续性；所述拉料杆设在所述直角换向机构的侧面，与输送辊道平行，用于推送待换向物料进行换向。

进一步地，所述换向机构设在物料输送平面上，分布在拉料杆运行通道两侧，由若干个万向轮构成，用于支持物料在直角换向机构上换向滑行。

更进一步地，所述换向机构由若干个万向轮构成。

进一步地，所述缓存空位检测装置包括第三感应器设置，所述第三感应器设置在所述取料台的前端，用于感应取料台上是否有缓存空位，确保满足汽车组装生产的需求量。

进一步地，所述取料辊道设在所述取料台的上部，用于支撑所述料盒。

更进一步地，所述取料辊道呈倾斜设置，以利于缓存空位上的物料向前滑行，而不用人力搬运，从而减少人力配置。

进一步地，所述料盒包括存料格、分离块、定位卡块，用于盛装汽车组装生产所需物料；根据组装物料大小、形状，在所述料盒上分成若干个存料格，以减少重复查找组装物料的人力浪费，提高汽车组装生产的效率，从而有效推行精益“单件流”生产模式；所述分离块设置在所述料盒的长边两侧，以方便工人搬运，帮助触碰感应器；所述定位卡块设置在所述物料周转底部的四个角上，用于支撑料盒在辊道上滑行。

更进一步地，所述所述料盒材料为塑胶、木材、金属中一种。

更进一步地，所述分离块表面包裹绒布，以提高工人搬运料盒的舒适度，增大料盒触碰感应器的灵敏度，延长所述感应器的使用寿命。

进一步地，所述辊道是由若干个滑轨组成。

更进一步地，所述滑轨为铝质滚轮流利条。

进一步地，所述气缸均为无杆气缸。

进一步地，所述感应器是通过气路与所述气缸进行连接。

本发明还提供了一种物料自动上线装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)装载物料:根据物料形状和大小，选用适配的所述料盒，将物料放入所述料盒中，再将所述料盒放入所述物料周转车上；

(2)物料卸出：将所述物料周转车载物辊道较低一侧对准所述升降导向机构，将料盒从所述物料周转车卸到所述升降导向机构的升降辊道上；

(3)物料升降：启动所述升降气缸，举起所述升降辊道，将所述料盒在其自身重力作用下，往后输送；

(4)物料阻隔：所述料盒滑行至所述输送导向机构末端时，在所述感应器的控制下完成阻挡、分离、滑行；

(5)物料换向：所述感应器感应到所述取料台存在缓存空位时，所述拉料气缸将所述料盒从所述物料换向机构推至所述缓存空位；

(6)物料缓存：所述料盒缓存在所述缓存空位，待生产组装取用后，空料盒返回发料区进行暂存周转。

进一步地，在所述步骤(1)中，所述料盒放入所述物料周转车的载物辊道上。

进一步地，所述步骤(2)包括如下步骤：脚踩踏板，第一限位杆下降，所述料盒在其自身重力作用下滑行至所述升降辊道上。

更进一步地，所述步骤(2)包括：

1)所述踏板在脚踩踏力的作用下，带动所述第一连接杆向上运动，使所述杠杆摆臂以与所述第二连接杆的连接点为支点，拉动所述第一限位杆向下运动，放置在所述物料周转车上的物料在其自身重力作用下，向下滑行至所述升降辊道的升降端；

2)出料完毕后，松开踏板，复位弹簧拉动所述杠杆摆臂，使所述杠杆摆臂回复原位，同时向上推动第一限位杆107回复原位。

进一步地，所述步骤(3)还包括：物料离开所述升降辊道后，启动按钮，所述升降气缸带动升降辊道缓慢下降，回复至水平位置。

进一步地，所述步骤(4)包括：

1)当所述第二感应器感应到所述物料换向机构上有所述料盒时，所述第二限位杆在所述限位气缸的驱动下，向上升起，将所述料盒前端顶起，阻挡所述料盒继续滑行，同时与所述物料换向机构上相邻的料盒进行分离，以防阻挡所述相邻料盒换向；

2)当所述第一感应器感应到所述拉料杆回复到原位后，所述第二限位杆在限位气缸的驱动下，下降至原位，所述料盒从所述输送辊道上滑行至物料换向机构的换向机构上。

进一步地，所述步骤(5)中所述拉料气缸是通过拉料杆完成换向滑行输送的。

更进一步地，所述步骤(5)包括：

1)所述第三感应器感应到所述取料台上存在缓存空位时，所述拉料气缸带动所述拉料杆，将所述料盒推至所述缓存空位；

2)所述料盒到达所述缓存空位后，所述拉料气缸带动所述拉料杆回复至原位；

3)所述拉料杆回复至原位后，触动所述第一感应器，进行。

进一步地，所述步骤(6)中所述空料盒是通过辊道滑行至发料区进行回收的。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过设置气缸和感应器，完成了物料的自动化输送，减少了物流人工上线运输、等待、投料等的工时浪费；

(2)通过使用料盒，方便汽车组装配料，杜绝了少料、缺料、错料、找料等现象，有效实现了“单件流”的精益生产管理方式，进一步降低了不良质量成本；

(3)通过使用辊道进行物料输送，减少了物料搬运的距离和劳动强度，为短距离零件自动化配送上线提供了很好的解决思路；

(4)通过使用物料周转车，方便工人的搬运操作，节省了工人的精力，提高了汽车组装生产的工作效率；

(5)本发明所述装置，操作便捷，结构简单，维修成本低，可适用于大规模生产。

附图说明

图1为本发明一种物料自动上线装置立体结构图示意图；

图2为本发明一种物料自动上线装置主视图；

图3为本发明一种物料自动上线装置俯视图；

图4为本发明一种物料自动上线装置a部分局部放大图；

图5为本发明一种物料自动上线装置左视图；

图6为本发明一种物料自动上线装置的料盒(6)结构示意图

其中，1、物料周转车；2、升降导向机构；3、输送导向机构；4、直角换向机构；5、取料台；6、料盒；

101-踏板；102-第一连接杆；103-复位弹簧；104-第二连接杆；105-杠杆摆臂；106-载物辊道；107-第一限位杆；108-万向脚轮；

201-升降气缸；202-升降辊道；203-护栏；

301-第二限位杆；302-输送辊道；

401-拉料杆；402-第一感应器；403-换向机构；404-第二感应器；

501-第三感应器；502--拉料气缸；

601-存料格；602-分离块；603-定位卡块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明，其中，附图仅作为示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制。

如图1-6所示，一种物料自动上线装置，包括物料周转车1、升降导向机构2、输送导向机构3、直角换向机构4、取料台5、料盒6。所述物料周转车1，用于周转上线物料并出料上线。升降导向机构2，用于升高物料，并使物料向后段滑行。输送导向机构3一端与升降导向机构2连接，用于传输从升降导向机构2的滑行而至的物料，并对其分隔、限位。直角换向机构4一端与输送导向机构3连接，用于改变所传输的物料输送方向。取料台5一端与物料换向机构4连接，用于对传输的物料进行缓存，以满足汽车装配生产需要。所述料盒6用于装载汽车组装生产所需物料。

物料周转车1包括放料脚踏机构和载物台，放料脚踏机构包括踏板101、第一连接杆102、复位弹簧103、第二连接杆104、杠杆摆臂105、第一限位杆107、万向脚轮108。踏板101设置在料车底部，距离地面20-30公分处，其一端与第一连接杆102一端垂直连接，第一连接杆102能绕连接点相对踏板101进行转动。第一连接杆102另一端与杠杆摆臂105一端连接，杠杆摆臂105能绕连接点相对第一连接杆102进行转动。复位弹簧103一端连接在杠杆摆臂105靠近踏板一端，另一端固定在第二连接杆104的下端，利用弹簧拉力对杠杆摆臂105保持水平位置。第二连接杆104下端固定在物料周转车底部横杆上，上端连接在杠杆摆臂105的中间位置，杠杆摆臂105可绕连接点相对第二连接杆104进行转动。杠杆摆臂能以与第二连接杆连接点为支点，进行杆杆摆动。第一限位杆107一端与杠杆摆臂105远离复位弹簧103的一端垂直连接，另一端向上延伸，超出载物辊道106的较低一侧，用于对放置在载物辊道106上的物料进行限位。万向轮108设置在物料周转车1的底部，用于支撑物料周转车1并进行推行。载物台包括载物辊道，载物辊道106由若干条滑轨倾斜设置而成。

当物料周转车1出料时，用脚踩踏板101，通过其连接点带动第一连接杆102向上运动，使杠杆摆臂105以与第二连接杆104连接的点为支点，拉动第一限位杆107向下运动，放置在载物辊道106上的物料在其自身重力作用下，向下滑行至升降导向机构2的升降端。出料完毕后，松开踏板，产生形变后的复位弹簧103拉动杠杆摆臂105，使杠杆摆臂105回复至水平位置，同时向上推动第一限位杆107回复原位。

如图2所示，升降导向机构2包括升降气缸201、升降辊道202、护栏203。升降气缸201设在升降导向机构2底部，一端与升降辊道202前端的升降端相连，用于升高升降辊道202一端的升降端，使升降辊道202上的物料在其自身重力作用下沿着升降辊道向后滑行。升降辊道202设置在升降导向机构2的上部，用于支撑物料滑行。当物料离开后升降导向机构2后，升降气缸降低升降辊道202，回复至水平放置状态。护栏203设在辊道两侧，用于防止物料从升降导向机构2上滑落。护栏203内侧也可以设置辊道，确保物料滑行更顺畅。

如图4所示，输送导向机构3包括第二限位杆301和输送辊道302。第二限位杆301与限位气缸相连，由限位气缸驱动第二限位杆301实施阻挡、分离功能。第二限位杆301设置在输送辊道302的末端，用于阻挡输送至辊道302末端的物料向前滑行，使之与待换向物料进分离。输送辊道302前端与升降辊道202的后端相连，用于接受传输而来的物料。

如图4所示，直角换向机构4包括料盒位置检测机构、弹射机构和换向机构403。所述料盒位置检测机构包括第一感应器402和第二感应器404。第一感应器402设置在直角换向机构4的护栏下方，紧靠拉料杆401的后侧，用于感应拉料杆401是否复位。第二感应器404设置在第一感应器402的相邻侧面护栏下方，用于感应待换向物料的是否就位。所述弹射机构包括拉料杆401和拉料气缸502。拉料杆401设置在直角换向机构4的侧面，与输送辊道302平行，用于推送待换向物料进行换向。拉料气缸502设置在取料台5辊道的下方，用于带动拉料杆401将物料推至缓存空位上，从而确保汽车组装生产过程的连续性。换向机构403设在物料输送平面上，分布在拉料杆401运行通道两侧，由若干个万向轮构成，用于支持物料在直角换向机构4上滑行。

如图4所示，取料台5包括缓存空位检测机构和取料辊道。缓存空位检测机构包括第三感应器501，第三感应器501设置在取料台的前端，用于感应取料台5上是否有缓存空位，确保满足汽车组装生产的需求量。取料辊道设在取料台上部，用于支撑料盒分配至各装配点。如图5所示，取料辊道设置成倾斜状，以利于缓存空位上的物料向前滑行，而不用人力搬运，从而节省人力。

如图6所示，料盒6使用pvc制成，包括存料格601、分离块602、定位卡块603，用于盛装汽车组装生产所需物料。根据组装物料大小、形状，在料盒6上分成若干个存料格601，以减少重复查找组装物料的人力浪费，提高汽车组装生产的效率，从而有效推行精益“单件流”生产模式。分离块602设置在料盒6长边侧面，用于防止料盒6与护栏的摩擦和碰撞，其表面包裹绒布，提高工人搬运料盒6的舒适度，增大料盒6触碰感应器的灵敏度，延长感应器的使用寿命。定位卡块603设置在料盒6底部的四个角上，用于支撑料盒在辊道上滑行。

一种物料自动上线装置的工作原理和使用方法如下：

(1)装载物料

1)操作人员依据组装生产物料需求，在发料区选用合适的料盒6，准备发料；

2)将汽车组装生产所需的物料按照其大小、形状放入料盒6中；

3)将装好物料的料盒6放入物料周转车1的载物辊道106上，将物料周转车1推行至升降导向机构2处。

(2)物料卸出

1)将物料周转车1载物辊道106较低一端对准升降导向机构2的升降端；

2)踩压踏板101，第一限位杆107下降，料盒6在其自身重力作用下，从载物辊道106滑行至升降导向机构2的升降辊道202的升降端；

3)松开踏板101，第一限位杆107上升至原位。

(3)物料升降

1)操作人员手按升降气缸201的按钮，启动升降气缸201；

2)升降气缸201向上举起升降辊道202的升降端；

3)料盒6在其自身重力作用下往后滑行至输送辊道302；

4)操作人员手按升降气缸201的按钮，关闭升降气缸201，升降辊道202缓慢下降，回复至水平位置。

(4)物料阻隔

1)料盒在其自身重力作用下滑行至输送辊道的末端；

2)当第二感应器404感应到物料换向机构4上有料盒时，第二限位杆301在限位气缸的驱动下，向上升起，将料盒前端顶起，阻挡料盒继续滑行，同时与物料换向机构4上相邻的料盒进行分离，以防阻挡相邻料盒换向；

3)当第一感应器402感应到拉料杆401回复到原位后，第二限位杆在限位气缸的驱动下，向下降至原位，料盒从输送辊道302上滑行至物料换向机构的换向机构403上。

(5)物料换向

1)第三感应器501感应到取料台5上存在缓存空位时，拉料气缸502带动拉料杆401，将料盒推至缓存空位；

2)料盒到达取料台5上的缓存空位后，拉料气缸502带动拉料杆401回复至原位；

3)拉料杆401回复至原位后，触动第一感应器402。

(6)物料缓存

1)料盒到达缓存空位后，滑行至各装配点进行暂存；

2)操作人员取用物料进行装配后，将空的料盒放置在取料台的取料辊道上；

3)空料盒传送回发料区，等待下一轮发料。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。