一种高效循环升降穿梭机

技术领域

本发明涉及汽车装配制造领域，尤其涉及一种高效循环升降穿梭机。

背景技术

穿梭机广泛运用于白车身焊装总成，分总成自动焊接生产线，它具有结构紧凑、高节拍、高精度等特点，承载带定位功能的Pallet小车（即用于承载不同车型的夹具小车）能够实现多车型的柔性切换、线内高效循环的生产功能，现有技术中的穿梭机往往具有上层生产线和下层生产线，上层生产线用于对Pallet小车上的工件进行工装或者焊接，并将加工完成的工件通过机械手臂抓走，然后切换不同车型的Pallet小车，空载的Pallet小车通过升降机构到下层生产线往回移动，并通过升降机构向上提升到上层生产线的初始工位，机械手臂再将下一工件放置在Pallet小车上，并依次通过上层生产线的各个工位完成工件的工装或者焊接，现有技术中Pallet小车通过加工线两侧的运输轮依次经过多个装配加工工位进行工作，该种作业方式一般适合负载比较轻的机械加工，且由于缺少自锁功能，定位精度较低，因而影响工件焊接或者工装的精准度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中的穿梭机不适合车身、底板等负载较重的工件的装配或者焊接，且定位精度低，影响工装或者焊接质量，本发明提供了一种高效循环升降穿梭机来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效循环升降穿梭机，包括沿横向依次设置的若干个上工位、位于所述上工位下方依次设置的若干个下工位、所述上工位和所述下工位的左侧设有左升降机构，所述上工位和所述下工位的右侧设有右升降机构，所述上工位和所述下工位上均设有用于放置工件的Pallet小车以及驱动所述Pallet小车在不同工位之间移转的横向驱动机构；所述上工位、所述左升降机构、所述右升降机构上均设有对所述Pallet小车进行定位的定位机构以及对所述Pallet小车进行横向导向的导向机构；所述右升降机构用于将工件加工完成空载的Pallet小车从上工位移转至下工位；所述左升降机构用于将所述下工位上空载的Pallet小车从下工位上移转至上工位。

进一步地：所述左升降机构和所述右升降机构均包括用于放置Pallet小车的托架、驱动所述托架上下移动的上下驱动装置、将所述托架保持在与所述上工位同一高度的上限位装置、将所述托架保持在与所述下工位同一高度的下限位装置、驱动所述Pallet小车横向移动的横向驱动机构。

进一步地：所述横向驱动机构包括二个驱动单元、穿设在二个所述驱动单元之间且与所述Pallet小车固定连接的摩擦杆，所述驱动单元包括第一推杆、与所述第一推杆叠放的第二推杆，所述第一推杆和所述第二推杆的中部设有铰接轴，所述第一推杆和所述第二推杆可在驱动气缸的驱动下沿着所述铰接轴转动；所述第一推杆的一端设有主摩擦轮，所述第一推杆的另一端连接有所述驱动气缸的活塞杆；所述第二推杆的一端设有从摩擦轮，所述第二推杆的另一端连接有所述驱动气缸的本体；所述驱动气缸收缩可使得所述主摩擦轮和所述从摩擦轮相互靠近从而压紧在所述摩擦杆上。

进一步地：所述定位机构包括用于定位所述Pallet小车的防超程装置、夹紧装置和顶推装置；所述防超程装置包括设置在所述Pallet小车下方的防超程气缸、连杆装置以及挡块，所述防超程气缸可驱动所述连杆装置将所述挡块抵接在所述Pallet小车的侧壁上。

进一步地：所述连杆装置包括立板，所述立板上通过第一销轴铰接有L型的第一连杆，所述第一连杆的上方侧壁上设有所述挡块，所述立板上位于所述第一销轴的下方近所述防超程气缸的一侧通过第二销轴铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端铰接有第三连杆，所述第三连杆的另一端铰接在所述第一连杆的下端，所述防超程气缸的活塞杆上设有伸缩块，所述伸缩块铰接在所述第一连杆的中部；所述防超程气缸伸出可驱动所述第二连杆围绕所述第二销轴向上转动并顶推所述第三连杆向上转动，所述第三连杆向上转动可顶推所述第一连杆围绕所述第一销轴向上转动从而将所述挡块抵接在所述Pallet小车的侧壁上。

进一步地：所述夹紧装置设有二组，所述夹紧装置包括二个夹紧气缸，所述夹紧气缸上设有翻转块，所述Pallet小车上设有夹紧块，二个所述夹紧气缸可分别驱动所述翻转块从两侧夹紧在所述夹紧块上；所述顶推装置包括第一顶推组件、与所述第一顶推组件相对一侧的第二顶推组件；所述第一顶推组件包括顶推气缸、设置在所述Pallet小车上的抵接块，所述顶推气缸的活塞杆上设有推块，所述推块可在所述顶推气缸的驱动下顶紧在所述抵接块上；所述第二顶推组件包括顶紧块，设置在所述Pallet小车上且与所述顶紧块相对应的压块，所述压块可在所述顶推气缸的驱动下顶紧在所述顶紧块上。

进一步地：所述上下驱动装置包括四个立柱，所述立柱上均设有竖向设置的齿条，所述齿条上穿设有活动块，二个相邻的活动块之间连接有与所述齿条啮合的传动杆，所述传动杆的一端设有升降电机；所述活动块与所述托架固定连接，所述升降电机可驱动所述传动杆转动从而带动所述托架沿着所述齿条上下移动。

进一步地：所述上限位装置为设置所述立柱上方的上定位销，所述下限位装置为设置在所述立柱下方的下定位销，所述托架上设有限位气缸，所述限位气缸的活塞杆上设有限位板，所述限位板上设有供所述上定位销和所述下定位销穿设的销孔。

进一步地：所述横向驱动机构还包括驱动电机和联轴器，所述联轴器的一端与所述主摩擦轮连接，所述联轴器的另一端与所述驱动电机连接，所述驱动电机可驱动所述联轴器转动，从而驱动所述主摩擦轮转动，进而驱动所述摩擦杆移动。

进一步地：所述导向机构包括沿横向设置的若干组导辊、与所述摩擦杆平行设置的二个导杆，所述Pallet小车的底端设有可滚动设置在所述导杆上的滚轮。

本发明的有益效果是，本发明通过摩擦杆移动，带动Pallet小车在不同的同位之间移转，通过主摩擦轮和从摩擦轮夹紧摩擦杆并通过摩擦力带动摩擦杆移动，增加了传输动力，同时增加了Pallet小车的传输速率，适合质量较大的汽车焊接或者装配；导向机构能够使得Pallet小车按照既定的路线行进防止跑偏，同时能够减少Pallet小车行进中的阻力，使得Pallet小车运行更加平稳；防超程装置能够防止Pallet小车超程，通过夹紧装置对Pallet小车行进方向的前后两侧进行定位，通过顶推装置将Pallet小车行进方向的左右两侧进行定位，通过多个维度的定位使得Pallet小车的定位更加的精准，从而提高了工件的工装或者焊接精度，提高了工件的工装或者焊接质量，左升降机构和右升降机构采用传动杆同步传动，保证托架在运行过程中的平稳升降，上限位装置和下限位装置能够使得托架和立柱稳固在一起，从而保证Pallet小车或者工件在切换过程中不会产生晃动，本申请能够实现Pallet小车在上工位和下工位之间循环使用，实现Pallet小车的快速移转，大大提高了工件的加工节拍。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是上工位的结构示意图；

图3是下工位的结构示意图；

图4是左升降机构的结构示意图；

图5是右升降机构的结构示意图；

图6是横向驱动机构的结构示意图；

图7是横向驱动机构去掉摩擦杆的结构示意图；

图8是防超程装置的结构示意图；

图9是防超程装置的另一结构示意图；

图10是图4中A部分的局部放大图；

图11是图5中B部分的局部放大图；

图12是导辊的结构示意图。

图中1、上工位，2、下工位，3、左升降机构，4、右升降机构，5、Pallet小车，6、托架，7、上限位装置，8、下限位装置，9、摩擦杆，10、第一推杆，11、第二推杆，12、铰接轴，13、驱动气缸，14、主摩擦轮，15、从摩擦轮，16、防超程装置，17、防超程气缸，18、挡块，19、立板，20、第一销轴，21、第一连杆，22、第二销轴，23、第二连杆，24、第三连杆，25、伸缩块，26、夹紧气缸，27、翻转块，28、夹紧块，29、顶推气缸，30、抵接块，31、推块，32、顶紧块，33、压块，34、立柱，35、齿条，36、活动块，37、传动杆，38、升降电机，39、限位气缸，40、限位板，41、驱动电机，42、联轴器，43、导辊，44、导杆，45、滚轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

如图1至图3所示，本发明提供了一种高效循环升降穿梭机，包括沿横向依次设置的若干个上工位1、位于所述上工位1下方依次设置的若干个下工位2、所述上工位1和所述下工位2的左侧设有左升降机构3，所述上工位1和所述下工位2的右侧设有右升降机构4，所述上工位1和所述下工位2上均设有用于放置工件的Pallet小车5以及驱动所述Pallet小车5在不同工位之间移转的横向驱动机构；所述上工位1、所述左升降机构3、所述右升降机构4上均设有对所述Pallet小车5进行定位的定位机构以及对所述Pallet小车5进行横向导向的导向机构；所述右升降机构4用于将工件加工完成空载的Pallet小车5从上工位1移转至下工位2；所述左升降机构3用于将所述下工位2上空载的Pallet小车5从下工位2上移转至上工位1。

穿梭机广泛运用于白车身焊装总成，分总成自动焊接生产线，它具有结构紧凑、高节拍、高精度等特点，承载带定位功能的Pallet小车5即用于承载不同车型的夹具小车能够实现多车型的柔性切换、线内高效循环的生产功能，本申请中通过若干组依次设置的上工位1组成上层加工线，通过若干组依次设置的下工位2组成下层回转线，工作时Pallet小车5从左至右依次经过上层加工线上的若干个上工位1将Pallet小车5上的工件完成工装或者焊接，并通过机械手臂将加工完成的工件从Pallet小车5上抓走，然后横向驱动机构继续驱动空载的Pallet小车5，并将空载的Pallet小车5从最右侧的上工位1移转至右升降机构4上，右升降机构4将空载的Pallet小车5下降至与所述下工位2同一高度，然后横向驱动机构将空载的Pallet小车5从右升降机构4移转至下工位2，并从最右侧的下工位2移转至最左侧的下工位2，并从最左侧的下工位2移转至所述左升降机构3上，所述左升降机构3将空载的Pallet小车5提升至与所述上工位1同一高度，然后机械手臂将待加工的工件放置在所述Pallet小车5上，横向驱动机构驱动所述Pallet小车5从左至右横向移动完成工件在上工位1上的工装、焊接等加工工序。

导向机构能够对Pallet小车5的横向运用进行行走导向，防止Pallet小车5跑偏，同时能够减少Pallet小车5行进中的阻力，使得Pallet小车5运行更加平稳。定位机构能够对Pallet小车5在上工位1、左升降机构3、右升降机构4上进行多个维度的精准定位，提高工件的工装或者焊接精度和质量，在下工位2上因为没有对工件焊接等工序，因此无需对小车进行定位，因此在下工位2上没有定位机构。

上工位1和下工位2的数量可以根据工艺要求设计一到二十个，工位之间的间距根据工件及工位设计长度一般为3.5～6m，Pallet小车5在各个工位之间移转输送的节拍可达到7.5S，当需要切换不同的车型时，在右升降机构4上可切换需要生产车型的Pallet小车5。

如图4至图5所示，所述左升降机构3和所述右升降机构4均包括用于放置Pallet小车5的托架6、驱动所述托架6上下移动的上下驱动装置、将所述托架6保持在与所述上工位1同一高度的上限位装置7、将所述托架6保持在与所述下工位2同一高度的下限位装置8、驱动所述Pallet小车5横向移动的横向驱动机构。

通过上限位装置7和下限位装置8保证Pallet小车5升降停止位的精度和稳定性，右升降机构4上的横向驱动机构能够驱动所述Pallet小车5从上工位1移转至所述右升降机构4并从右升降机构4上移转至所述下工位2，左升降机构3上的横向驱动机构能够驱动所述Pallet小车5从下工位2移转至所述左升降机构3，并从左升降机构3移转至所述上工位1。

如图6至图7所示，所述横向驱动机构包括二个驱动单元、穿设在二个所述驱动单元之间且与所述Pallet小车5固定连接的摩擦杆9，所述驱动单元包括第一推杆10、与所述第一推杆10叠放的第二推杆11，所述第一推杆10和所述第二推杆11的中部设有铰接轴12，所述第一推杆10和所述第二推杆11可在驱动气缸13的驱动下沿着所述铰接轴12转动；所述第一推杆10的一端设有主摩擦轮14，所述第一推杆10的另一端连接有所述驱动气缸13的活塞杆；所述第二推杆11的一端设有从摩擦轮15，所述第二推杆11的另一端连接有所述驱动气缸13的本体；所述驱动气缸13收缩可使得所述主摩擦轮14和所述从摩擦轮15相互靠近从而压紧在所述摩擦杆9上。

通过驱动气缸13驱动主摩擦轮14和从摩擦轮15夹紧摩擦杆9，一个驱动电机41驱动二个主摩擦轮14转动，使得摩擦力带动摩擦杆9上的Pallet小车5移动，适用于汽车装配加工中负载较大的情况，通过一个驱动电机41驱动主摩擦轮14转动，使得二个主摩擦轮14的转速相同，从而不会对摩擦杆9造成拉扯，实现了摩擦杆9的平稳运行，且通过驱动电机41驱动能够使得摩擦杆9的运动和停止有了很好的精度控制，提高了车身后续装配焊接的精准度。

如图8至图12所示，所述定位机构包括用于定位所述Pallet小车5的防超程装置16、夹紧装置和顶推装置；所述防超程装置16包括设置在所述Pallet小车5下方的防超程气缸17、连杆装置以及挡块18，所述防超程气缸17可驱动所述连杆装置将所述挡块18抵接在所述Pallet小车5的侧壁上。

防超程装置16能够防止Pallet小车5超程，所以在Pallet小车5还没有到达相应的工位之前，防超程气缸17就驱动连杆装置使得挡块18向上抬升，当Pallet小车5移动过来时，挡块18能够抵接在Pallet小车5的侧壁上，然后夹紧装置从Pallet小车5行进方向的前后两侧将Pallet小车5夹紧，顶推装置将Pallet小车5向行进方向的左右两侧顶紧，使得Pallet小车5前后左右方向均进行定位，且在X、Y、Z三向整体精度可以达到±0.1mm。

所述连杆装置包括立板19，所述立板19上通过第一销轴20铰接有L型的第一连杆21，所述第一连杆21的上方侧壁上设有所述挡块18，所述立板19上位于所述第一销轴20的下方近所述防超程气缸17的一侧通过第二销轴22铰接有第二连杆23，所述第二连杆23的另一端铰接有第三连杆24，所述第三连杆24的另一端铰接在所述第一连杆21的下端，所述防超程气缸17的活塞杆上设有伸缩块25，所述伸缩块25铰接在所述第一连杆21的中部；所述防超程气缸17伸出可驱动所述第二连杆23围绕所述第二销轴22向上转动并顶推所述第三连杆24向上转动，所述第三连杆24向上转动可顶推所述第一连杆21围绕所述第一销轴20向上转动从而将所述挡块18抵接在所述Pallet小车5的侧壁上。

Pallet小车5上的工件加工完成之后，防超程气缸17收缩，从而驱动所述第二连杆23围绕所述第二销轴22向下运动，并拉动所述第三连杆24向下运动，所述第三连杆24向下运动可拉动所述第一连杆21围绕所述第一销轴20向下运动从而将所述挡块18从Pallet小车5的侧壁上卸下。

所述夹紧装置设有二组，所述夹紧装置包括二个夹紧气缸26，所述夹紧气缸26上设有翻转块27，所述Pallet小车5上设有夹紧块28，二个所述夹紧气缸26可分别驱动所述翻转块27从两侧夹紧在所述夹紧块28上；所述顶推装置包括第一顶推组件、与所述第一顶推组件相对一侧的第二顶推组件；所述第一顶推组件包括顶推气缸29、设置在所述Pallet小车5上的抵接块30，所述顶推气缸29的活塞杆上设有推块31，所述推块31可在所述顶推气缸29的驱动下顶紧在所述抵接块30上；所述第二顶推组件包括顶紧块32，设置在所述Pallet小车5上且与所述顶紧块32相对应的压块33，所述压块33可在所述顶推气缸29的驱动下顶紧在所述顶紧块32上。

顶推气缸29能够将推块31顶紧在所述抵接块30上并将Pallet小车5向远离所述顶推气缸29的一侧推动，从而将压块33顶紧在顶紧块32上，对Pallet小车5的行进方向的左右两侧形成精准定位。

所述上下驱动装置包括四个立柱34，所述立柱34上均设有竖向设置的齿条35，所述齿条35上穿设有活动块36，二个相邻的活动块36之间连接有与所述齿条35啮合的传动杆37，所述传动杆37的一端设有升降电机38；所述活动块36与所述托架6固定连接，所述升降电机38可驱动所述传动杆37转动从而带动所述托架6沿着所述齿条35上下移动。

本申请采用四柱式平衡升降，稳定、高效，升降电机38采用绝对值编码器，升降电机38变频器采用闭环矢量控制，保证转矩恒定，升降的负载最大能够达到两吨，替换了传统的凸轮传动机构，减少了易损件的消耗，同时维护方便，结构简单，运行可靠。在升降电机38的外侧还设置了安装在立柱34外侧的保护罩，用于防护升降电机38。

所述上限位装置7为设置所述立柱34上方的上定位销，所述下限位装置8为设置在所述立柱34下方的下定位销，所述托架6上设有限位气缸39，所述限位气缸39的活塞杆上设有限位板40，所述限位板40上设有供所述上定位销和所述下定位销穿设的销孔。

工作中Pallet小车5运行到上停止位或者下停止位时，所述限位气缸39驱动所述限位板40向所述上限位销和所述下限位销方向移动从而将所述上限位销或所述下限位销穿设到所述销孔中，从而将所述托架6和立柱34稳固在一起，使得Pallet小车5上的工件在切换过程中Pallet小车5不会产生晃动，保证了工件夹持的精准度。

所述横向驱动机构还包括驱动电机41和联轴器42，所述联轴器42的一端与所述主摩擦轮14连接，所述联轴器42的另一端与所述驱动电机41连接，所述驱动电机41可驱动所述联轴器42转动，从而驱动所述主摩擦轮14转动，进而驱动所述摩擦杆9移动。

现有技术中，摩擦杆9的驱动会采用双电机驱动装置，该种装置采用两个电机分别控制两个主摩擦轮14转动，由于两个电机的输出功率很难保持相同，因此会导致二个主摩擦轮14的转速不同，造成摩擦杆9的前后运动速度不一致，导致摩擦杆9受到拉扯，从而使得结构性能下降，本申请中通过一个驱动电机41带动二个主摩擦轮14转动，能够使得二个主摩擦轮14始终保持同一频率和转速，从而不会造成摩擦杆9拉扯，保证了摩擦杆9的平稳运行。

所述导向机构包括沿横向设置的若干组导辊43、与所述摩擦杆9平行设置的二个导杆44，所述Pallet小车5的底端设有可滚动设置在所述导杆44上的滚轮45。因为摩擦杆9比较长，在不同的工位之间移转时，为了防止摩擦杆9跑偏因此设置了导辊43，使得摩擦杆9只能在两侧的导辊43之间移动，在托辊在下方还可以设置托辊，托辊的设置使得摩擦杆9在移动的过程中能够起到向上支撑摩擦杆9的作用，且能够减少摩擦杆9运行过程中的阻力，在右升降机构4的右侧会设置与所述上工位1上的摩擦杆9同一高度的右止位块，在左升降机构3的左侧会设置与所述下工位2上的摩擦杆9同一高度的左止位块，左止位块和右止位块的设置能够限制所述摩擦杆9在横向移动的最大的行程，防止摩擦杆9因为惯性产生超程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。