本發(fā)明涉及柔性制造系統(tǒng)，特別涉及一種具有多重定位機構(gòu)的柔性制造系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

柔性制造系統(tǒng)(FMS)是復雜的機械設(shè)計、精密制造、自動化、計算機控制、光電傳感、信息網(wǎng)絡(luò)、刀具和工件在線監(jiān)測等技術(shù)的集成系統(tǒng)。目前，國內(nèi)開發(fā)的產(chǎn)品和國外的同類產(chǎn)品比較，在柔性、可靠性、安全性以及交換精度方面存在較大差距。

具體而言，柔性制造系統(tǒng)包括機床床身、能夠沿機床床身運動的輸送單元、托盤單元以及位于機床床身兩側(cè)的承載單元(用于托盤單元的臨時存放)。但是，由于托盤單元、承載單元和輸送單元之間缺少可靠的定位、交換機構(gòu)，導致托盤單元移動至或移動出承載單元或輸送單元時，位置經(jīng)常出現(xiàn)偏差，甚至出現(xiàn)傾覆，進而影響了柔性系統(tǒng)的下一步工作。

因此，進一步地提高柔性制造系統(tǒng)中各單元之間的定位、交換精度成為亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種柔性制造系統(tǒng)，包括：

承載單元以及能夠被傳送至或傳送出所述承載單元的托盤單元；

所述承載單元包括：

承載臺；

并列地設(shè)置于所述承載臺上的第一油缸和第二油缸，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞桿能夠沿所述承載臺X方向伸出，所述第一油缸和所述第二油缸的活塞桿上分別設(shè)置有第一卡合母元件和第二卡合母元件；

設(shè)置于所述承載臺上的用于驅(qū)動所述第一油缸和第二油缸沿所述承載臺Y方向運動的驅(qū)動元件；

所述托盤單元包括：

托盤本體；

設(shè)置于所述托盤本體上的第一卡合子元件和第二卡合子元件；

當所述托盤單元移動向或移動出所述承載單元時，所述第一油缸能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的一部分，所述第二油缸能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的另一部分。

若采用單個液壓油缸完成托盤單元的拖動或推動，則存在活塞桿伸出距離較大、伸縮用時過長、活塞桿端部懸垂難以控制、油缸整體安裝長度較大等缺陷。為此，將兩個液壓油缸并排布置，每一個油缸拖動或推動托盤單元移動全程距離的一部分，能夠縮短油缸結(jié)構(gòu)長度、減小油缸布置尺寸、結(jié)構(gòu)緊湊。除此之外，活塞桿完全伸出到卡合位置時，端部懸垂減小，最大端頭垂距僅為0.2mm，可以保證活塞桿端頭的變徑結(jié)構(gòu)(第一卡合母元件和第二卡合母元件)準確落入托盤單元的U形掛鉤(第一卡合子元件和第二卡合子元件)中，實現(xiàn)承載單元與托盤單元的可靠對接。并且，雙液壓油缸拖動方案相對于單液壓油缸拖動方案可明顯縮短托盤單元的交換用時，提高了物流效率。

在本發(fā)明的一些實施方式中，當所述托盤單元移動向或移動出所述承載單元時：所述第一油缸和第二油缸位于所述第一卡合子元件和第二卡合子元件之間；所述第一卡合子元件設(shè)置于所述托盤本體上且位于靠近所述承載臺的一側(cè)；所述第二卡合子元件設(shè)置于所述托盤本體上且位于遠離所述承載臺的一側(cè)。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述第一卡合母元件和第二卡合母元件分別為設(shè)置于所述第一油缸和第二油缸活塞桿端部的環(huán)形凸起；所述第一卡合子元件和第二卡合子元件為設(shè)置于所述承載臺底面上的“U”形扣。

在本發(fā)明的一些實施方式中，當所述托盤單元移動向或移動出所述承載單元時，所述第一油缸能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的一半，所述第二油缸能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的另一半。

第一油缸和第二油缸的結(jié)構(gòu)可以完全一致，活塞桿伸出的長度相同，因此每個油缸可以拖動托盤單元移動全程距離的一半，這樣能夠進一步防止活塞桿端部下垂，提高卡合元件的準確性。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述承載單元包括設(shè)置于所述承載臺臺面上的第一導軌元件；所述托盤單元包括設(shè)置于所述托盤本體底面上的和所述第一導軌元件匹配的導向元件。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述承載單元包括設(shè)置于所述承載臺臺面上的能夠升降的第一定位銷；所述托盤單元包括設(shè)置于所述托盤本體底面上的和所述第一定位銷匹配的定位套。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述承載單元包括設(shè)置于所述承載臺臺面上遠離所述托盤單元一側(cè)的能夠升降的限位銷；當所述托盤單元移動向所述承載單元時，所述第一定位銷降下，所述限位銷升起；當所述托盤單元移動至所述承載單元時，所述第一定位銷升起，所述限位銷降下。

在本發(fā)明的一些實施方式中，為了進一步提高定位精度，防止托盤單元在移動過程中發(fā)生傾覆，還設(shè)置了彼此能夠相互配合的限位銷和第一定位銷。利用限位銷和第一定位銷的升降配合，更為簡單的實現(xiàn)精準定位。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述的柔性制造系統(tǒng)還包括輸送單元；

所述輸送單元包括：

輸送臺；

設(shè)置于所述輸送臺臺面上的和所述導向元件匹配的第二導軌元件，所述第二導軌元件能夠升降；

設(shè)置于所述輸送臺臺面上的和所述定位套匹配的第二定位銷，所述第二定位銷能夠升降；

當所述托盤單元移動向所述輸送單元時，所述第二定位銷降下，所述第二導軌元件升起；

當所述托盤單元移動至所述輸送單元時，所述第二定位銷升起，所述第二導軌元件降下。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述第二導軌元件呈“T”形，所述第二導軌元件的上表面豎直地設(shè)置有正向支撐輪，所述第二導軌元件的至少一個側(cè)面水平地設(shè)置有側(cè)向?qū)蜉啞?/p>

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述輸送單元包括設(shè)置于所述輸送臺臺面上的沿所述第二導軌元件長度方向間隔分布的多個定位塊；所述托盤單元包括設(shè)置于所述托盤本體底面上的和所述定位塊匹配的定位凹陷；當所述托盤單元移動至所述輸送單元時，所述第二定位銷升起，所述第二導軌元件降下，所述定位塊位于所述定位凹陷內(nèi)。

本發(fā)明托盤單元和輸送單元采用“一面兩銷”定位原理實現(xiàn)可靠承載及精確定位。該定位方式具有支承面大，支承剛度好，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，裝卸方便等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施方式承載單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施方式承載單元的第一油缸和第二油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施方式托盤單元底面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施方式卡合母元件和卡合子元件的配合示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施方式輸送單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施方式輸送單元和托盤單元配合的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對發(fā)明作進一步詳細的說明。雖然附圖中顯示了本公開示例性實施例，然而應(yīng)當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹的理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1顯示了發(fā)明一實施方式提供的柔性制造系統(tǒng)中的承載單元1的結(jié)構(gòu)，該承載單元1包括承載臺11、并列地設(shè)置于承載臺11上的第一油缸12和第二油缸13、設(shè)置于承載臺11上的用于驅(qū)動第一油缸12和第二油缸13沿承載臺11的Y方向運動的驅(qū)動元件14。

結(jié)合圖2，第一油缸12和第二油缸13的活塞桿能夠沿承載臺11的X方向伸出，第一油缸12和第二油缸13的活塞桿上分別設(shè)置有第一卡合母元件15和第二卡合母元件16。

參照圖3所示，發(fā)明一實施方式提供的柔性制造系統(tǒng)中的托盤單元2包括托盤本體21、設(shè)置于所述托盤本體21底面的第一卡合子元件22和第二卡合子元件23。

當托盤單元2移動向或移動出承載單元1時，第一油缸12能夠拉動或推動托盤單元2移動全程距離的一部分，第二油缸13能夠拉動或推動托盤單元2移動全程距離的另一部分。

在本發(fā)明的一些實施方式中，第一卡合母元件15和第二卡合母元件16分別為設(shè)置于第一油缸12和第二油缸13活塞桿端部的環(huán)形凸起。第一卡合子元件22和第二卡合子元件23為設(shè)置于承載臺11底面上的“U”形扣。第一卡合子元件22設(shè)置于托盤本體21上且位于靠近承載臺11的一側(cè)，第二卡合子元件23設(shè)置于托盤本體21上且位于遠離承載臺11的一側(cè)。

參照圖4，工作時，托盤單元2需要移動向承載單元1，驅(qū)動元件14驅(qū)動第一油缸和第二油缸沿承載臺11的Y方向運動至第一卡合子元件22和第二卡合子元件23之間。第一油缸12和第二油缸13的活塞桿沿承載臺11的X方向伸出。先使第一卡合母元件15和第一卡合子元件22卡合，然后第一油缸12的活塞桿收回，,隨后驅(qū)動元件14驅(qū)動第一油缸和第二油缸沿承載臺11的Y方向運動以使得第二卡合母元件16和第二卡合子元件23卡合，最后第二油缸13的活塞桿收回。

通過上述步驟，第一油缸12能夠拉動托盤單元2移動全程距離的一部分，第二油缸12能夠拉動托盤單元2移動全程距離的另一部分，最終使得托盤單元2位于承載單元1上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當能夠理解，當托盤單元2需要移動出承載單元1時，其所經(jīng)歷的步驟和上述步驟完全相反，即第二油缸13推動托盤單元2移動全程距離的一部分，第一油缸12推動托盤單元2移動全程距離的另一部分。

在本發(fā)明的一些實施方式中，第一油缸12和第二油缸13的活塞桿沿承載臺11的X方向伸出的距離是相同的，并且第一油缸12能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的一半，所述第二油缸能夠拉動或推動所述托盤單元移動全程距離的另一半。

在本發(fā)明的一些實施方式中，驅(qū)動元件14可以采用導軌、伺服電機和滾珠絲杠，伺服電機帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，進而推動并排布置的第一油缸12和第二油缸13沿導軌運動，即第一油缸12和第二油缸13沿承載臺11的Y方向運動。

若采用單個液壓油缸完成托盤單元2的拖動或推動，則存在活塞桿伸出距離較大、伸縮用時過長、活塞桿端部懸垂難以控制、油缸整體安裝長度較大等缺陷。為此，將兩個液壓油缸并排布置，每一個油缸拖動或推動托盤單元2移動全程距離的一部分，能夠縮短油缸結(jié)構(gòu)長度、減小油缸布置尺寸、結(jié)構(gòu)緊湊。除此之外，活塞桿完全伸出到卡合位置時，端部懸垂減小，最大端頭垂距僅為0.2mm，可以保證活塞桿端頭的變徑結(jié)構(gòu)(第一卡合母元件15和第二卡合母元件16)準確落入托盤單元的U形掛鉤(第一卡合子元件22和第二卡合子元件23)中，實現(xiàn)承載單元1與托盤單元2的可靠對接。并且，雙液壓油缸拖動方案相對于單液壓油缸拖動方案可明顯縮短托盤單元2的交換用時，提高了物流效率。

再次參照圖1和圖3，承載單元1的承載臺11上還設(shè)置有第一導軌元件17，托盤單元2的托盤本體21底面上還設(shè)置了與第一導軌元件17匹配的導向元件24。當托盤單元2移動向或移動出承載單元1時，第一導軌元件17和導向元件24為二者進行定位。

在本發(fā)明的一些實施方式中，承載單元1還包括設(shè)置于承載臺11臺面上的能夠升降的第一定位銷18。托盤單元2還包括設(shè)置于托盤本體21底面上的和第一定位銷18匹配的定位套25。

在本發(fā)明的一些實施方式中，承載單元1還包括設(shè)置于承載臺11臺面上遠離托盤單元1一側(cè)的能夠升降的限位銷19。

在本發(fā)明的一些實施方式中，第一油缸12和第二油缸13內(nèi)安裝有磁致伸縮位移傳感器，其可精確檢測活塞桿的位置，保證活塞桿能夠多次重復伸出與縮回到準確位置。

本發(fā)明提供的柔性制造系統(tǒng)的工作步驟如下：

①位于承載臺11臺面上遠離托盤單元2一側(cè)的限位銷19升起，承載臺11臺面上的第一定位銷18降下；

②驅(qū)動單元驅(qū)動第一油缸12和第二油缸13移動，使其在Y方向上的位于托盤本體21底面的第一卡合子元件22和第二卡合子元件23之間，完成交換準備動作；

③第一油缸12和第二油缸13的活塞桿同時伸出，伸出距離為托盤單元2交換的半程距離；

④第一油缸12的第一卡合母元件15和第一卡合子元件22卡合，第一油缸12的活塞桿收回，將托盤單元2拖動半程距離；

⑤驅(qū)動單元14驅(qū)動第一油缸12和第二油缸13移動，第一卡合母元件15和第一卡合子元件22分離，第二卡合母元件16和第二卡合子元件23卡合，第二油缸13的活塞桿收回，將托盤單元2拖動半程距離，使托盤單元2完全位于承載單元1上，限位銷19抵觸在托盤本體21的邊緣，以防止其超程；

⑥位于承載臺11臺面上遠離托盤單元2一側(cè)的限位銷19下降，承載臺11臺面上的第一定位銷18升起，使其進入到托盤本體21底面的定位套25中。

至此，通過油缸對托盤單元2的兩次拖拽動作完成對將其移動至承載單元1上。當托盤單元反向交換時，即托盤單元2由承載單元移動出時，其推動流程是拖拽過程的逆過程。

如圖5和6所示，本發(fā)明一實施方式的柔性系統(tǒng)還具有輸送單元3，所述輸送單元3包括輸送臺31、設(shè)置于輸送臺31臺面上的和上述導向元件24匹配的第二導軌元件32，設(shè)置于輸送臺31臺面上的和定位套25匹配的第二定位銷33。第二導軌元件32和第二定位銷33均能夠升降。

第二導軌元件32呈“T”形，第二導軌元件32的上表面豎直地設(shè)置有正向支撐輪34，第二導軌元件32的至少一個側(cè)面水平地設(shè)置有側(cè)向?qū)蜉?5。

在本發(fā)明的一些實施方式中，輸送單元3還包括設(shè)置于輸送臺31臺面上的沿第二導軌元件32長度方向間隔分布的多個定位塊36。所述托盤單元2還包括設(shè)置于所述托盤本體21底面上的和定位塊36匹配的定位凹陷(圖未示出)。

當托盤單元2開始向輸送單元3移動時，第二定位銷33降下，第二導軌元件32升起。當托盤單元2移動至輸送單元3時，即托盤單元2完全位于輸送單元3上，第二定位銷33升起，第二導軌元件32降下，所述定位塊36位于所述定位凹陷內(nèi)。

在本發(fā)明的一些實施方式中，定位塊36的表面上設(shè)置有吹氣孔，以利用氣體吹走附著在輸送單元3上的灰塵和金屬殘屑。

最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制性的。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。