CN103192288B - 工件机床加工自动上下料线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件机床加工自动上下料线，其包括第一机器人、第二机器人、第一移载机构、第二移载机构、物流缓存区域、机器人上下料区域、人工上下料区域、倒角设备、机床和电控系统，第一机器人和第二机器人均设有抓手，人工上下料区域设置有输送装置，电控系统包括PLC安全模块、触摸屏HMI。本发明实现了整线只需要以为操作人员对设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，减少了该线生产的人力需求，且该线采用机器人上下料，机器人重复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰，并且机器人可以实现24小时不停线工作，减少了该工序的工时需求，从而大大的提高了产品的日产量，节约了生产成本。

Description

工件机床加工自动上下料线

技术领域

本发明涉及一种工件机床加工上下料线，尤其涉及一种工件机床加工自动上下料线。

背景技术

在新兴工业时代，工件机床加工上下料线对工作效率高和降低成本投入有着越来越高的要求，这引领着时代加工工艺的进步。但以前工件机床加工上下料线是采用人工上下料进行工件生产，每台机床每班需要1名操作名进行机床上下料、整线每班需要一名操作人员进行物料输送，厂方采用的每日三班制进行生产，即每日需操作人员21名，从而需要大量的劳动人员投入该线的工件生产，并且整线产量受到人为因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种工件机床加工自动上下料线，适用于履带生产线机器人自动化上下料系统。本发明实现了整线只需要操作人员对设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，本发明减少了该线生产的人力需求，也不存在外界不良的干扰，机器人不停线工作因而大大地提高了产品的日产量，节约了生产成本。

实现上述目的的技术方案是：一种工件机床加工自动上下料线，其包括第一机器人、第二机器人、第一移载机构、第二移载机构、物流缓存区域、机器人上下料区域、人工上下料区域、倒角设备、机床和电控系统，所述第一机器人和第二机器人均设有抓手，所述人工上下料区域设置有输送装置，所述电控系统包括PLC安全模块、触摸屏HMI，其中：

所述第一机器人安装在第一移载机构上，所述第一移载机构并行地安装于机器人上下料区域和物流缓存区域之间，所述第一移载机构与机器人上下料区域、物流缓存区域和人工上下料区域之间有间距，所述机器人上下料区域、物流缓存区域和人工上下料区域位于所述第一机器人的抓手活动范围内；

所述第二机器人安装在第二移载机构上，所述第二机器人并行地安装于机器人上下料区域和机床之间，所述第二机器人与机器人上下料区域、机床之间有间距，所述机器人上下料区域和机床位于第二机器人的抓手活动范围内；

所述倒角设备安装在机床一侧并且位于第二机器人的抓手活动范围内；

所述电控系统通过总线与第一机器人、第二机器人联接。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第一机器人负载不低于其 最大量地承载的工件装载工具与工件的总重量。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第二机器人的抓手为两抓指，该两抓指能够相向浮动，所述第二机器人的抓手上设置有吹气头。

上述的的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第二机器人设置有气缸和电磁阀，所述第二机器人的抓手通过气缸驱动，所述气缸由电磁阀驱动。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述输送装置为辊道。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述物流缓存区域设置有定位机构。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料线设置有安全光幕、安全门锁和急停按钮，所述安全光幕和安全门锁接入PLC安全模块。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述电控系统设置有故障报警指示。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述电控系统设置有一个主操纵站，所述主操纵站设有设备启动声光报警装置，并设置报警时间，所述主操纵站运行操作方式为自动或手动。

上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述总线为profibus-DP总线。

本发明的有益效果是：本发明采用工件机床加工自动上下料线，实现了整线只需要以为操作人员对设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，减少了该线生产的人力需求，且该线采用机器人上下料，机器人重复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰，并且机器人可以实现24小时不停线工作，减少了该工序的工时需求，从而大大的提高了产品的日产量，节约了生产成本。

附图说明

图1是本发明的工件机床加工自动上下料线的分布图；

图2是本发明的工件机床加工自动上下料线的第一机器人的俯视图；

图3是本发明的工件机床加工自动上下料线的第二机器人的俯视图；

图4是本发明的工件机床加工自动上下料线的第一移载机构的俯视图；

图5是本发明的工件机床加工自动上下料线的第二移载机构的俯视图；

图6是本发明的工件机床加工自动上下料线的物流缓存区域的俯视图；

图7是本发明的工件机床加工自动上下料线的机器人上下料区域的俯视图；

图8是本发明的工件机床加工自动上下料线的人工上下料区域的俯视图；

图9是本发明的工件机床加工自动上下料线的倒角设备的俯视图；

图10是本发明的工件机床加工自动上下料线的电控系统的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10，本发明一种工件机床加工自动上下料线，包括第一机器人1、第二机器人2、第一移载机构3、第二移载机构4、物流缓存区域5、机器人上下料区域6、人工上下料区域7、倒角设备8、机床9和电控系统，第一机器人1设有抓手10，第二机器人2设有抓手11，人工上下料区域7设置有输送装置，电控系统包括PLC安全模块14和触摸屏HMI 13。

第一机器人1安装在第一移载机构3上，第一移载机构3并行地安装于机器人上下料区域6和物流缓存区域5之间，第一移载机构3与机器人上下料区域6、物流缓存区域5和人工上下料区域7之间有间距，机器人上下料区域6、物流缓存区域5和人工上下料区域7位于第一机器人1的抓手10活动范围内。 

第二机器人2安装在第二移载机构4上，第二机器人2并行地安装于机器人上下料区域6和机床9之间，第二机器人2与机器人上下料区域6、机床9之间有间距，机器人上下料区域6和机床9位于第二机器人2的抓手11活动范围内。 

倒角设备8安装在机床9一侧并且位于第二机器人2的抓手11活动范围内。 

实施例中，整线共使用4套KUKA移载机器人，包括3套KUKA KR60(以下简称KR60)机器人即第一机器人1和1套KUKA KR500-2(以下简称KR500)机器人即第二机器人2，分别安装在第一移载机构3和第二移载机构4上。其中，KR60机器人用于工件的抓取，每套KR60机器人可对应2台机床9的自动上下料；KR500机器人可承担整线物流料盘的搬运流转工作。

实施例中物流缓存区域5空间为20米X1.6米，用于装载工件的料盘设计尺寸为1.3米X1.3米。考虑到料盘间的间隔等因素缓存区域可放置12堆料盘，每堆可放置13层，每幅料盘16对工件。本实施例设计共放了6堆料盘(分别是2堆成品件缓存料盘，2堆待加工件缓存料盘和2堆空料盘)。物流缓存区域5设有定位装置(图中未示出)，料盘放置在有定位功能的放置台上，料盘与料盘之间也有定位机构。物流缓存区域5的主要目的是提高工人工作效率，减少等待时间。

实施例中，输送装置为辊道12。

第一机器人1负载不低于其最大量地承载的工件装载工具与工件的总重量。物流料盘连同16对工件总重量为330KG左右，KR500机器人负载为500KG，KR500机器人可以满足搬运的负载要求。KR500机器人抓手10扣住料盘两侧达到抓起料盘。

以下对KR500机器人工作循环作详细描述。人工上下料区域7操作工将待加工工件按照要求放入空的物流料盘内，一副料盘能放16对工件，全部放好后操作工退出放件区域，并按动启动按钮，料盘通过辊道12输送到KR500机器人 取件区域，此时KR500机器人得到取件信号将料盘抓起。KR500机器人抓起后放置于物流缓存区域5，随即从物流缓存区域5抓一个空料盘放置到人工上下料区域7，KR500机器人从机器人上下料区域6抓起成品件料盘放置到物流缓存区域5，从物流缓存区域5抓起待加工件料盘放置到机器人上下料区域6，从物流缓存区域5抓一个成品件料盘放置于人工上下料区域7。成品件料盘通过辊道12输送到装配区域。

KR500机器人能满足一台机器人KR60所有料盘的搬运节拍要求(必须小于288Sec)，结合KR500工作循环对其动作节拍分析如下：

在KR500机器人从人工上下料区域7抓取待加工件时，KR500机器人会对整线物流情况进行判断，如果此时机器人上下料区域6有空缺位置，KR500机器 人将会直接将料盘放置到机器人上下料区域6的空位置上。随后，KR500机器人将一副成品件料盘放回到人工上下料区域7，成品件料盘通过辊道12输送到装配区域。本情况未列入以上分析表格。

以下对KR60机器人工作循环作详细描述。

KR60机器人设置有气缸(图中未显示)和电磁阀(图中未显示)，KR60机器人的抓手11通过气缸驱动，气缸由电磁阀驱动。KR60机器人抓手11为两抓指，该两抓指能够一定范围内相向浮动，用于预防毛胚料尺寸偏差较大，机器人抓取件时超载的情况。KR60机器人的抓手11上设置有吹气头(图中未显示)，用于对机床夹具内部进行吹气清洁。

一对工件加工完毕，机床9夹具打开，KR60机器人从机床9上取出加工好的半成品加工件A，KR60机器人将工件A放入倒角设备8。其中，倒角设备8由定位气缸(图中未显示)、压紧气缸(图中未显示)、驱动电机(图中未显示)、升降机构(图中未显示)、吹气清理(图中未示出)组成。倒角设备8上的定位气缸先对工件进行定位，随后压紧气缸将工件夹紧，驱动电机带动工作，升降机构带动驱动电机钻头上升到倒角位置，对工件A进行倒角，倒角完成后自动吹气清理，倒角升降机构复位，气缸复位。倒角设备8对工件A进行倒角处理时，KR60机器人抓手11对机床9夹具内部进行吹气清洁，清洁完毕后KR60机器人从机器人上下料区域6物流料盘上抓起一对待加工件B，KR60将待加工件B放入机床9夹具，KR60从倒角设备8上抓起工件A，将工件A放到机器人上下料区域6物流料盘上B之前所在的位置，这样一个机床上下料的循环结束。

KR60机器人能满足一台机对两台机床上下件的节拍要求(必须小于54Sec)，结合KR60工作循环对其动作节拍分析如下：

如图10所示，电控系统包括PLC安全模块14和触摸屏HMI 13，PLC安全模块14通过profibus-DP总线联接第一机器人1和第二机器人2；PLC安全模块14联接有远程模块15，PLC安全模块14还可以通过Ethernet网线联接到主操作站16上。通过本实施例采用的PLC安全模块14为Siemens 315F安全PLC和10寸触摸屏HMI。整线运行由Siemens 315F安全PLC进行监控，采用触摸屏HMI 13显示整个系统工作状态，并在触摸屏HMI13上进行预置工件参数的设置，并可向操作人员提供操作帮助，可指示班次、工件记数和各工位工作状态。

工件机床加工自动上下料线设置有安全光幕(图中未示出)、安全门锁(图中未示出)和急停按钮(图中未示出)，由于采用Siemens 315F PLC安全模块，安全光幕和安全门锁并接入Siemens 315F PLC安全模块，急停按钮等所有安全信号由独立的安全程序控制，充分保证设备运行的安全性，同时工作状态中不能随意进入工作区域，而当维修人员进入工作区时安全门打开设备不能自动运行。

电控系统设置有故障报警指示(图中未示出)，并可通过触摸屏HMI13提供故障信息和故障排除的帮助提示。

电控系统设置有一个主操纵站16，主操纵站16设有设备启动声光报警装置(图中未示出)，报警时间能够设置，主操作站16运行操作方式分为自动和手动两种方式。

电控系统与机器人单元之间采用profibus-DP总线方式联接，以保证系统平稳运行，定位准确。输送装置即辊道12和第一机器人1和第二机器人2组成的机器人单元可单独手动控制,也可自动连续运行。

综上所述，本发明采用工件机床加工自动上下料线，实现了整线只需要以为操作人员对设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，本发明减少了该线生产的人力需求，且该线采用机器人上下料，机器人重复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰，并且机器人可以实现24小时不停线工作，减少 了该工序的工时需求，从而大大的提高了产品的日产量，节约了生产成本。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加工自动上下料线包括第一机器人、第二机器人、第一移载机构、第二移载机构、物流缓存区域、机器人上下料区域、人工上下料区域、倒角设备、机床和电控系统，所述第一机器人和第二机器人均设有抓手，所述人工上下料区域设置有输送装置，所述电控系统包括PLC安全模块、触摸屏HMI，其中：

所述第一机器人安装在第一移载机构上，所述第一移载机构并行地安装于机器人上下料区域和物流缓存区域之间，所述第一移载机构与机器人上下料区域、物流缓存区域和人工上下料区域之间有间距，所述机器人上下料区域、物流缓存区域和人工上下料区域位于所述第一机器人的抓手活动范围内；

所述第二机器人安装在第二移载机构上，所述第二机器人并行地安装于机器人上下料区域和机床之间，所述第二移载机构与机器人上下料区域、机床之间有间距，所述机器人上下料区域和机床位于第二机器人的抓手活动范围内；

所述倒角设备安装在机床一侧并位于第二机器人的抓手活动范围内；

所述电控系统通过总线与第一机器人、第二机器人联接。

2.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第一机器人负载不低于其最大量地承载的工件装载工具与工件的总重量。

3.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第二机器人的抓手为两抓指，该两抓指能够相向浮动，所述第二机器人的抓手上设置有吹气头。

4.根据权利要求1或3所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第二机器人设置有气缸和电磁阀，所述第二机器人的抓手通过气缸驱动，所述气缸由电磁阀驱动。

5.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述输送装置为辊道。

6.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述物流缓存区域设置有定位机构。

7.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加工自动上下料线设置有安全光幕、安全门锁和急停按钮，所述安全光幕和安全门锁接入PLC安全模块。

8.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述电控系统设置有故障报警指示。

9.根据权利要求1或6或7所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述电控系统设置有一个主操纵站，所述主操纵站设有设备启动声光报警装置，并设置报警时间，所述主操纵站运行操作方式为自动或手动。

10.根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述总线为profibus-DP总线。