CN103522013A - 汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法及生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法及生产系统，其中，其生产方法包括有如下步骤：（1）轮毂前置加工；（2）轮毂机加工；（3）去毛刺加工；（4）轮毂后续加工。生产系统包括有：上下件流水线、抛丸机、多套视觉识别装置、多组机器人机加工单元、多组机器人去毛刺单元、动平衡检测装置、气密性检测装置、废品回收装置，其中，视觉识别装置分别设置于机器人机加工单元、机器人去毛刺单元之前；机器人去毛刺单元位于机器人机加工单元后方；动平衡装置和气密性检测装置位于机器人去毛刺单元后方；废品回收装置分别与机器人机加工单元、机器人去毛刺单元、动平衡检测装置以及气密性检测装置相连。
Description
技术领域：
本发明涉及机械制造技术领域，尤其是涉及一种汽车铝合金轮毂生产系统。
背景技术：
目前的汽车铝合金轮毂生产存在自动化、柔性化程度不高的问题，需要的人工较多，劳动强度大、生产效率低，不仅导致汽车铝合金轮毂的生产成本高，而且产品性能不稳定。
因此，开发一种可以大幅度提高汽车铝合金轮毂的生产效率和产品质量、同时降低生产成本的自动化生产系统非常有必要。
发明内容：
本发明的目的就在于针对现有技术存在的不足之处而提供一种汽车铝合金轮毂无人化柔性生产方法及生产系统，其可实现全自动化生产，大幅度提高生产效率和产品质量，同时降低生产成本。
为实现上述目的，本发明的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法包括有如下步骤：
（1）轮毂前置加工，轮毂首先由抛丸机进行表面抛丸处理，去除氧化皮，之后，在上下件流水线上由视觉识别装置进行轮毂型号确认，并与机器人机加工单元实现通讯，不合格者返回上一工序，合格者分拣归类到相应的机器人机加工单元；
（2）轮毂机加工，不同规格的轮毂在相应的机器人机加工单元内，由工业机器人通过双工位同步爪首先送至正面加工车床进行轮毂正面加工，完成正面加工后，送至反面加工车床进行轮毂反面加工，之后，再送至加工中心进行PCD孔以及气门芯孔加工；
（3）去毛刺加工，完成机加工后的轮毂进入机器人去毛刺单元，经视觉识别装置识别轮毂型号规格后，由工业机器人将轮毂送至多工位去毛刺装置进行去毛刺加工；
（4）轮毂后续加工，对完成去毛刺加工后的轮毂进行动平衡和气密性检测，不合格者进入废品通道，合格者进入涂装线进行涂装。
作为上述技术方案的优选，在上述步骤（2）中，围绕工业机器人设置两台正面加工车床和一台反面加工车床，使每台正面加工车床加工一个轮毂正面的时间与反面加工车床加工两个轮毂反面的时间相同；每次通过上下件流水线进入机器人机加工单元的两个轮毂，首先由工业机器人依次放置到两台正面加工车床进行正面加工，之后再由工业机器人将完成正面加工的轮毂送至反面加工车床进行反面加工。
本发明的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，用于对不同规格的轮毂实现柔性生产，包括有：机架、上下件流水线、抛丸机、多套视觉识别装置、多组机器人机加工单元、多组机器人去毛刺单元、动平衡检测装置、气密性检测装置、废品回收装置，其中，视觉识别装置分别设置于机器人机加工单元、机器人去毛刺单元之前，各组机器人机加工单元内设有工业机器人、正面加工车床、反面加工车床、加工中心，工件由工业机器人通过双工位同步爪依次送至正面加工车床、反面加工车床、加工中心完成轮毂正面加工、轮毂反面加工、PCD孔以及气门芯孔；由工业机器人和多工位去毛刺装置构成的机器人去毛刺单元位于机器人机加工单元后方；动平衡装置和气密性检测装置位于机器人去毛刺单元后方；废品回收装置通过上下件流水线的废品通道分别与机器人机加工单元、动平衡检测装置以及气密性检测装置相连。
作为上述技术方案的优选，所述的机器人机加工单元中，围绕工业机器人设置有两台正面加工车床和一台反面加工车床，正面加工车床加工一个轮毂正面的时间与反面加工车床加工两个轮毂反面的时间相同。
作为上述技术方案的优选，所述的上下件流水线对应各机器人机加工单元的位置设有轮毂推料机构，该轮毂推料机构由推料气缸和多根滚动轴构成，其中，推料气缸固定于靠近工业机器人的地面上，滚动轴设置于机架的两根横梁之间，推料气缸的顶杆插在靠近工业机器人一侧的两根滚动轴之间。
作为上述技术方案的优选，所述的机架上于视觉识别装置下方设有轮毂中心定位装置和用于寻找气门芯孔的升降旋转装置。
作为上述技术方案的优选，所述的各组机器人加工单元内分别设有用于完成轮毂中心孔检测、PCD孔位置度检测以及气门芯孔偏移量检测的机加工检测装置；机加工检测装置为气动量具浮动检测装置，包括有机身、显示器、接近开关、等高块、气缸、升降导柱、平面轴承安装座、平面轴承、气动量具安装座、检测头，其中，检测头安装在气动量具安装座上，气动量具安装座穿过平面轴承与平面轴承安装座相连，平面轴承安装座固定于由气缸驱动的升降导柱顶部，等高块固定于机身顶部，接近开关和显示器则安装于机身外部。
作为上述技术方案的优选，所述的平面轴承和平面轴承安装座之间设有挡圈，升降导柱与直线轴承配合。
作为上述技术方案的优选，所述的机加工检测装置与机器人机加工单元的机床通讯，可根据检测结果实现自动刀补。
作为上述技术方案的优选，所述的生产系统通过现场总线实现数据采集，控制中心与各个工作单元通过现场总线实现数据交换，并实时保存轮毂精度数据，通过OPC协议将数据保存在服务器上，以实现通过互联网访问和远程监控。
本发明的有益效果在于：其沿上下件流水线设置视觉识别装置、机器人加工单元、去毛刺单元、动平衡检测装置和气密性检测装置等，并合理安排机器人机加工单元内的车床数量和加工顺序，不仅可以实现汽车铝合金轮毂的全自动化柔性生产，而且可以大幅度提高生产效率和产品质量，同时降低生产成本。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中的机器人机加工单元部分的放大图；
图3为与机器人机加工单元配合的推料机构的结构示意图；
图4为本发明的视觉识别装置的安装位置图；
图5为本发明的机加工检测装置结构示意图；
图6为本发明的机器人去毛刺单元的放大图；
图7为本发明的生产流程图。
具体实施方式：
以下所述仅为体现本发明原理的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
见图7所示：本发明的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法包括如下步骤：
（1）轮毂前置加工，轮毂首先由抛丸机进行表面抛丸处理，去除氧化皮，之后，在流水线上由视觉识别装置进行轮毂型号确认，并与机器人机加工单元实现通讯，不合格者返回上一工序，合格者分拣归类到相应的机器人机加工单元；
（2）轮毂机加工，不同规格的轮毂在相应的机器人机加工单元内，由工业机器人通过双工位同步爪首先送至正面加工车床进行轮毂正面加工，完成正面加工后，送至反面加工车床进行轮毂反面加工，之后，再送至加工中心进行PCD孔以及气门芯孔加工；在本步骤（2）中，围绕工业机器人设置两台正面加工车床和一台反面加工车床，使每台正面加工车床加工一个轮毂正面的时间与反面加工车床加工两个轮毂反面的时间相同；每次通过上下件流水线进入机器人机加工单元的两个轮毂，首先由工业机器人依次放置到两台正面加工车床进行正面加工，之后再由工业机器人将完成正面加工的轮毂送至反面加工车床进行反面加工。
（3）去毛刺加工，完成机加工后的轮毂进入机器人去毛刺单元，经视觉识别装置识别轮毂型号规格后，由工业机器人将轮毂送至多工位去毛刺装置进行去毛刺加工；
（4）轮毂后续加工，对完成去毛刺加工后的轮毂进行动平衡和气密性检测，不合格者进入废品通道，合格者进入涂装线进行涂装。
见图1所示：本发明的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统包括有：机架100、上下件流水线10、抛丸机20、多套视觉识别装置30、五组机器人机加工单元40（图1中省略了中间两组）、三组机器人去毛刺单元60、动平衡检测装置70、气密性检测装置80、废品回收装置90，其中，视觉识别装置30分别设置于机器人机加工单元40、机器人去毛刺单元60之前。
见图2和图3所示：各组机器人机加工单元40内设有工业机器人41、两台正面加工车床42A和42B、一台反面加工车床43、一台加工中心44；正面加工车床42A或42B加工一个轮毂200正面的时间与反面加工车床43加工两个轮毂110反面的时间相同；两台正面加工车床42A和42B之间设有吹铝屑装置45。
上下件流水线10对应各机器人机加工单元40的位置设有轮毂推料机构11，该轮毂推料机构11由推料气缸111和多根滚动轴112构成，其中，推料气缸111固定于靠近工业机器人41的地面上，滚动轴112设置于机架100的两根横梁之间，推料气缸111的顶杆插在靠近工业机器人41一侧的两根滚动轴112之间。
待加工的轮毂110排列在上下件流水线10上，最靠近工业机器人41的轮毂110通过推料气缸111的顶杆顶起，然后通过工业机器人41的双工位同步爪将轮毂110夹起，顶杆下落，然后上下件流水线10再放入一个新的待加工的轮毂110，这样后面的轮毂110顶前面的轮毂，使得刚夹起的轮毂110后面的一个轮毂进入顶杆上方，再和前次一样将第二个轮毂110夹在双工位同步爪的另一个工位中；之后，工业机器人41将两个轮毂依次放置到第一台正面加工车床42A和第二台正面加工车床42B进行正面加工，两个轮毂正面加工完成后通过工业机器人41放到反面加工车床43进行反面加工，此时，工业机器人41可从上下件流水线10中将后面的两个轮毂110放置到第一台正面加工车床42A和第二台面加工车床42B进行正面加工；待第一个轮毂110的反面加工完后，工业机器人41将反面加工完成的轮毂110卸载后再装入第二个，等两个轮毂110都完成反面加工后，通过工业机器人41将加工完成的轮毂110送至加工中心44进行PCD孔以及气门芯孔加工，最后再经由上下件流水线10送出机器人机加工单元40。
显然，通过上述方式，使得机器人机加工单元40内的三台车床（即两台正面加工车床以及一台反面加工车床）可以满负荷运行，从而大大提高机器人机加工单元40的设备利用率和生产效率。
见图4所示：机架100上于视觉识别装置30下方设有轮毂中心定位装置101和用于寻找气门芯孔的升降旋转装置102，以使视觉识别装置30准确识别轮毂110型号。
另外，各组机器人加工单元40内皆设有机加工检测装置50，以完成轮毂中心孔检测、PCD孔位置度检测以及气门芯孔偏移量检测。同时，机加工检测装置50与机器人机加工单元40的机床通讯，可根据检测结果实现自动刀补。
见图5所示：机加工检测装置50为气动量具浮动检测装置，包括有机身501、显示器502、接近开关503、等高块504、气缸505、升降导柱506、平面轴承安装座507、平面轴承508、气动量具安装座509、检测头510，其中，检测头510安装在气动量具安装座509上，气动量具安装座509穿过平面轴承508与平面轴承安装座507相连，平面轴承安装座507固定于由气缸505驱动的升降导柱506顶部，等高块504固定于机身501顶部，接近开关503和显示器502则安装于机身501外部。
平面轴承508和平面轴承安装座507之间设有挡圈511，挡圈511可限制气动量具安装座509的轴向窜动，可实现检测头510在径向实现1mm的自由浮动；升降导柱506与直线轴承512配合，以限制升降导柱506的径向位移。
另外，机身501底部与地面接触处设有减震垫513，以减少振动，提高检测精度。
机加工检测装置工作时，首先将轮毂110放置在等高块504上，检测头510在气缸505的作用下向上顶出，接触到轮毂110中心孔后，在平面轴承的作用下可实现检测头510在1mm的径向范围内自动对正轮毂110中心孔，从而实现快速和精确检测。
见图1和图6所示：由工业机器人61和多工位去毛刺装置62构成的机器人去毛刺单元60位于机器人机加工单元40后方；动平衡装置70和气密性检测装置80位于机器人去毛刺单元60后方；废品回收装置90通过上下件流水线10的废品通道分别与机器人机加工单元40、机器人去毛刺单元60、动平衡检测装置70以及气密性检测80装置相连，以回收在各个加工环节产生的废品。
本发明的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统通过现场总线实现数据采集，控制中心与各个工作单元通过现场总线实现数据交换，并实时保存轮毂精度数据，通过OPC协议将数据保存在服务器上，以实现通过互联网访问和远程监控。
Claims (10)
1.汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法，用于对不同规格的轮毂实现柔性生产，其特征在于包括有如下步骤：
（1）轮毂前置加工，轮毂首先由抛丸机进行表面抛丸处理，去除氧化皮，之后，在上下件流水线上由视觉识别装置进行轮毂型号确认，并与机器人机加工单元实现通讯，不合格者返回上一工序，合格者分拣归类到相应的机器人机加工单元；
（2）轮毂机加工，不同规格的轮毂在相应的机器人机加工单元内，由工业机器人通过双工位同步爪首先送至正面加工车床进行轮毂正面加工，完成正面加工后，送至反面加工车床进行轮毂反面加工，之后，再送至加工中心进行PCD孔以及气门芯孔加工；
（3）去毛刺加工，完成机加工后的轮毂进入机器人去毛刺单元，经视觉识别装置识别轮毂型号规格后，由工业机器人将轮毂送至多工位去毛刺装置进行去毛刺加工；
（4）轮毂后续加工，对完成去毛刺加工后的轮毂进行动平衡和气密性检测，不合格者进入废品通道，合格者进入涂装线进行涂装。
2.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，围绕工业机器人设置两台正面加工车床和一台反面加工车床，使每台正面加工车床加工一个轮毂正面的时间与反面加工车床加工两个轮毂反面的时间相同；每次通过上下件流水线进入机器人机加工单元的两个轮毂，首先由工业机器人依次放置到两台正面加工车床进行正面加工，之后再由工业机器人将完成正面加工的轮毂送至反面加工车床进行反面加工。
3.汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，用于对不同规格的轮毂实现柔性生产，其特征在于包括有：机架、上下件流水线、抛丸机、多套视觉识别装置、多组机器人机加工单元、多组机器人去毛刺单元、动平衡检测装置、气密性检测装置、废品回收装置，其中，视觉识别装置分别设置于机器人机加工单元、机器人去毛刺单元之前，各组机器人机加工单元内设有工业机器人、正面加工车床、反面加工车床、加工中心，工件由工业机器人通过双工位同步爪依次送至正面加工车床、反面加工车床、加工中心完成轮毂正面加工、轮毂反面加工、PCD孔以及气门芯孔；由工业机器人和多工位去毛刺装置构成的机器人去毛刺单元位于机器人机加工单元后方；动平衡装置和气密性检测装置位于机器人去毛刺单元后方；废品回收装置通过上下件流水线的废品通道分别与机器人机加工单元、动平衡检测装置以及气密性检测装置相连。
4.根据权利要求3所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的机器人机加工单元中，围绕工业机器人设置有两台正面加工车床和一台反面加工车床，正面加工车床加工一个轮毂正面的时间与反面加工车床加工两个轮毂反面的时间相同。
5.根据权利要求4所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的上下件流水线对应各机器人机加工单元的位置设有轮毂推料机构，该轮毂推料机构由推料气缸和多根滚动轴构成，其中，推料气缸固定于靠近工业机器人的地面上，滚动轴设置于机架的两根横梁之间，推料气缸的顶杆插在靠近工业机器人一侧的两根滚动轴之间。
6.根据权利要求3所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的机架上于视觉识别装置下方设有轮毂中心定位装置和用于寻找气门芯孔的升降旋转装置。
7.根据权利要求3所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的各组机器人加工单元内分别设有用于完成轮毂中心孔检测、PCD孔位置度检测以及气门芯孔偏移量检测的机加工检测装置；机加工检测装置为气动量具浮动检测装置，包括有机身、显示器、接近开关、等高块、气缸、升降导柱、平面轴承安装座、平面轴承、气动量具安装座、检测头，其中，检测头安装在气动量具安装座上，气动量具安装座穿过平面轴承与平面轴承安装座相连，平面轴承安装座固定于由气缸驱动的升降导柱顶部，等高块固定于机身顶部，接近开关和显示器则安装于机身外部。
8.根据权利要求7所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的平面轴承和平面轴承安装座之间设有挡圈，升降导柱与直线轴承配合。
9.根据权利要求3～8中任一项所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的机加工检测装置与机器人机加工单元的机床通讯，可根据检测结果实现自动刀补。
10.根据权利要求9所述的汽车铝合金轮毂无人化柔性共线生产系统，其特征在于：所述的生产系统通过现场总线实现数据采集，控制中心与各个工作单元通过现场总线实现数据交换，并实时保存轮毂精度数据，通过OPC协议将数据保存在服务器上，以实现通过互联网访问和远程监控。
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