CN103831680B - 一种全自动卧式平面磨床机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动卧式平面磨床机械手，包括机台，产品放置台、机台上装有自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手，所述产品放置台与所述机台并排设置，所述自动检测装置、翻转装置、清洗装置和抓取机械手均安装在所述机台上，所述自动磨床装置与所述机台连接。本发明采用自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手和自动磨床装置实现了对锯片的全自动上料下料、检测、清洗和研磨，实现了整个流程的全自动操作，大大降低了企业的人力成本；精准的数控操作，提高成本的合格率，减少生产耗损率；提高生产效率和工作时间；全自动化生产，能在机械挫伤、微尘废气吸入、金属污水腐蚀人体等各方面给予工人保证。

Description

一种全自动卧式平面磨床机械手

【技术领域】

本发明涉及磨床领域，特别是一种全自动卧式平面磨床。

【背景技术】

目前卧式平面磨床生产锯片、刹车片等平板产品时，都是采用人工检测厚度，人工上料，人工操作，人工取料，人工清洗，人工检测磨削，而人工生产存在如下缺陷：

(1)人工送料人工定时检测厚度、人工输入进刀参数、人工清洗锯片、人工翻转锯片、人工判断产品是否合格等许多工序中都需要人工实时盯看，耗费人力，且人工操作存在生产安全及环保问题。

(2)磨床依赖于操作员的熟练技能，而培养一个熟练的操作员需要长时间的积累，人力成本高。

(3)人工检测厚度及调整厚度需要不时的调整磨床进刀，进行未加工产品前的检测、磨削一面的检测、磨削二面的检测、整体的检测等这4道工序。而人工检测不够准确误差大，容易造成不良产品，影响生产效应。

(4)生产速度慢，效率低下。

(5)操作非封闭式半自动机床，在高温、高压、粉尘、噪音以及放射性和污染的加工环节，对人体会造成一定的伤害。

同时，近年来“用工荒”频频出现，劳工工资不断上涨，再加上宏观经济不景气，平面磨床企业利润不断被压缩，特别是劳动密集型企业面临着前所未有的压力。工业和信息化部副部长苏波曾指出，从国际环 境看，世界范围内经济社会发展格局正在不断变革，既孕育着巨大的机遇，也伴随着严峻的挑战，给我国平面磨床工业转型升级带来了深刻影响。从国内环境看，我国平面磨床工业发展的基础条件、内在动力和长期向好趋势没有根本改变，但传统发展模式面临诸多挑战，平面磨床工业结构优化和转型升级势在必行。

在“十二五”规划中，改变经济发展模式仍然是重点，提高自动化制造水平则是实现途径，未来5年，自动化将迎来大发展。专家指出，随着平面磨床工业自动化产业的繁荣发展，我国产业结构升级和技术进步将拥有更加充足的动力和更加多元的选择，从而加速实现由主要依靠规模增长的传统工业化道路向主要依靠技术进步和可持续发展的新型工业化道路转变。

综上所述，对于机械磨床领域，加强设备自动化改造，提高生产自动化程度，减小劳动强度，改善作业环境，已经成为业内的普遍共识。

【发明内容】

本发明的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种生产效率高，产品合格率高，节省劳动力，节约成本的，可实现全自动生产的全自动卧式平面磨床机械手。

本发明的技术方案是这样实现的：一种全自动卧式平面磨床机械手，包括机台和自动磨床装置，还包括产品放置台、自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手，所述产品放置台与所述机台并排设置，所述自动检测装置、翻转装置、清洗装置和抓取机械手均安装在所述机台上，所述自动磨床装置与所述机台连接；

所述产品放置台表面设置有样品区；

所述自动检测装置包括检测机台，所述检测机台上设置有第一导轨，所述第一导轨的一端设置有检测移动板，所述检测移动板上安装有电磁铁和第一传感器，所述第一导轨的另一端设置测量装置，所述检测装置包括测试头和U形测试槽，所述测试头上安装有激光位移传感器；

所述翻转装置包括摆动气缸、翻转臂和翻转盘，所述翻转盘通过翻转臂连接在所述摆动气缸上，所述翻转盘上设置有传感器和电磁铁；

所述清洗装置包括清洗箱，所述清洗箱内设置有清洗转盘，所述清洗箱的底部设置有风刀，所述清洗箱上端设置有水箱盖；

所述机械手包括X导向轴、Y导向轴和Z导向轴，所述Y导向轴安装在所述X导向轴上，所述Z导向轴安装在所述Y导向轴上，所述Z导向轴下端设置有吸盘，所述吸盘上设置有电磁铁,所述X导向轴上设置有用于提供动力的伺服电机。

所述样品区上设置有用于定位样品的固定棒，所述产品放置台表面还设置有成品区，所述成品区包括合格品区和次品处理区。

所述测量装置还包括步进电机，所述步进电机连接主动同步轮，所述主动同步轮通过同步带连接被动同步轮。

所述检测移动板通过连接板和轴承安装在移动架上，所述移动架设置在所述第一导轨上。

所述清洗转盘为十字型转盘，所述十字型转盘通过顶升轴连接有顶升气缸，所述顶升轴上又套设有同步轮，所述同步轮通过第二传送带连接有清洗箱电机。

所述吸盘为圆形，所述电磁铁设置有若干个，若干个所述电磁铁成圆形排列均匀地设置所述吸盘上。

所述X导向轴包括X轴横梁、齿条、上导轨、下导轨和安装架，所述齿条设置在所述X轴横梁内，所述上导轨和下导轨分别设置在所述齿条的上方和下方。

所述安装架由一个安装面和固定面成“L”形连接，所述固定面上端和下端分别卡设在所述上导轨和下导轨中，所述固定面的中部通过齿轮安装在所述齿条上；所述安装面设置在所述X轴横梁的上方，Y导向轴的导轨安装固定在所述安装面上，所述固定面上开设有安装孔，所述伺服电机与减速器相连，所述减速器安装在法兰上，所述法兰通过螺母固定安装在所述安装孔内。

所述Y导向轴包括Y轴横梁、线性导轨和第一气缸，所述Y轴横梁盖在所述线性导轨上，所述第一气缸设置在所述线性导轨内。

所述Z导向轴包括第二气缸、第三气缸、第四气缸、固定板、第一活动块和第二活动块，所述固定板安装所述Y导向轴的末端，所述固定板上设置有导轨，所述第一活动块通过所述第二气缸活动连接在所述固定板上，所述第二活动块通过第三气缸活动连接在所述第一活动板上，所述第二活动块上设置有吸盘座，所述吸盘座的底部连接所述吸盘，所述吸盘上设置有第四气缸，所述吸盘座的上端套设有弹簧。

本发明采用采用自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手和自动磨床装置实现了对锯片的自动上料下料、自动检测、自动清洗、自动研磨，实现了整个流程的全自动操作，大量节省高端技术人员，大大降低企业的人力成本；精准的数控操作，提高成本的合格率，减少生产耗损率；全机械自动化加工，提高生产效率和工作时间；可进行24小时不间断生产，对产量有很大的保证；全自动化生产，能在机械挫伤、微尘废气吸入、金属污水腐蚀人体等各方面给予工人保证；更能保证生产人员的生产安全，大大减低意外工伤。

【附图说明】

图1为本发明一种全自动卧式平面磨床机械手整体结构示意图。

图2为本发明一种全自动卧式平面磨床机械手的俯视图。

图3为本发明自动检测装置的主视图。

图4为本发明自动检测装置的整体结构示意图。

图5为本发明自动检测装置的爆炸图。

图6为本发明翻转装置的整体结构示意图。

图7为本发明清洗装置的整体机构示意图。

图8为本发明清洗装置的爆炸图。

图9为本发明抓取机械手的整体结构示意图。

图10为本发明抓取机械手的整体结构示意图。

图11为本发明抓取机械手X导向轴整体结构示意图。

图12为本发明抓取机械手X导向轴爆炸图

图13为本发明抓取机械手Y导向轴整体结构示意图。

图14为本发明抓取机械手Z导向轴爆炸图。

图15为本发明抓取机械手Z导向轴整体结构示意图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。

如图1-2所示，一种全自动卧式平面磨床机械手，包括机台1、产品放置台2、自动检测装置3、翻转装置4、清洗装置5、抓取机械手6和自动磨床装置(这种自动磨床装置为市场现有的磨床设备，因此结构图中未画出)，所述产品放置台2与所述机台1并排设置，所述自动检测装置3、翻转装置4、清洗装置5和抓取机械手6均安装在所述机台1上，所述自动磨床装置与所述机台1连接。加工产品时，先将产品放置在所述产品放置台2上，然后通过所述抓取机械手6抓取搬运到自动检测装置3检测厚度，再通过所述抓取机械手6搬运到所述清洗装置5上进行清洗，再到自动磨床装置磨削，磨削完毕，再通过抓取机械手6将检测 产品放到自动检测装置3检测，然后经过翻转装置4将产品送到所述清洗装置5清洗，然后再经机械手6搬运到自动磨床装置磨削，如此循环操作，直至磨到合格为止。

其中所述产品放置台2、自动检测装置3、翻转装置4、清洗装置5、抓取机械手6的具体结构和工作过程如下：

具体地，所述产品放置台2表面设置有样品区21，所述样品区上设置有定位样品的固定棒22，待加工样品均套设在所述固定棒22上固定；所述产品放置台表面还设置有成品区23，所述成品区23包括合格品区和次品处理区。所述合格品区用于放置合格产品，所述次品处理区用于放置不合格产品，其中不合格产品又可分为磨薄和磨厚的产品，磨厚的产品可以回收进行二次磨削，而磨薄的产品只能处理掉。

如图3-图5所示，所述自动检测装置3包括检测机台31，所述检测机台上31设置有第一导轨32，所述第一导轨32的一端设置有检测移动板33，所述检测移动板33上安装有电磁铁34和第一传感器35，所述第一传感器35用于感应锯片，所述电磁铁34用于吸附锯片。并且所述检测移动板33通过连接板36和轴承37安装在移动架38上，所述移动架38设置在所述第一导轨上。在所述第一导轨32的另一端设置测量装置，所述检测装置包括测试头39和U形测试槽310，所述测试头上安装有激光位移传感器311，当锯片吸附在所述检测移动板33上后，所述检测移动板33从所述第一导轨32上移动至U形测试槽39内，通过所述激光位移传感器312感应并检测。所述测量装置还包括步进电机313，所述步进电机313连接主动同步轮314，所述主动同步轮314通过同步带315连接被动同步轮316，主要用于驱动所述检测移动板33在所述第一导轨32上 移动。

如图6所示，所述翻转装置4包括摆动气缸41、翻转臂42和翻转盘43，所述翻转盘43通过翻转臂42连接在所述摆动气缸41上，所述翻转盘43上设置有第二传感器44和电磁铁，所述电磁铁用于吸附锯片，所述第二传感器44用于感应锯片，当锯片吸附在所述翻转盘43上时，所述翻转臂42在所述摆动气缸41的作用下会自动翻转将锯片放置到所述清洗装置5中进行清洗。

如图7和8所示，所述清洗装置5包括清洗箱51，所述清洗箱51内设置有清洗转盘511，所述清洗箱51的底部设置有风刀52，所述风刀52采用压缩空气驱动，适合于吹气除水除尘,水分吹除干燥，吹风冷却等应用。所述清洗箱5上端设置有水箱盖53，在对锯片进行抛光清洗时需要将水箱盖53盖上以免对周围环境产生干扰。优选地，所述清洗转盘511为十字型清洗转盘，所述十字型清洗转盘通过顶升轴54连接有顶升气缸55，所述顶升轴54上又套设有同步轮55，所述同步轮55通过第二传送带56连接有清洗箱电机57。在所述十字型清洗转盘下方设置有喷头58，所述喷头58又依次连接关节管59、水管组件510，所述水管组件510与水箱连接。这里，所述喷头58可以喷出高水压水雾对锯片进行水洗除尘。

如图9-15所示，所述抓取机械手6包括X导向轴61、Y导向轴62和Z导向轴63，所述X导向轴61内设置有用于提供动力的伺服电机6111；所述Y导向轴62安装在所述X导向轴61上，因此所述Y导向轴62会随着X导向轴61而运动，所述Y导向轴62在Y轴方向的运动则由气缸驱动；所述Z导向轴63安装在所述Y导向轴62上，所述Z导向轴63随着Y导向轴62的移动而移动，所述Z导向轴63在Z方向上的移动也是通过 气缸来驱动，在所述Z导向轴63下端还设置有吸盘64，所述吸盘64上设置有吸盘电磁铁65,所述吸盘电磁铁65通电后带有磁性可以吸住金属或者不锈钢的锯片，吸附锯片后可以对锯片进行检测，测试和研磨等一系列的操作。优选地，所述吸盘64为圆形，所述吸盘电磁铁65设置有若干个，若干个所述吸盘电磁铁65成圆形排列均匀地设置所述吸盘64上，吸盘电磁铁65成圆形排列可以增大对锯片的吸附力以及使锯片受力均匀。在所述X导向轴61、Y导向轴62、Z导向轴63上均设置有传感器，同时还设置有用于安装并且带动电缆的拖链66。在所述X导向轴61上还设置有两个支撑脚67，用于支撑整个机械手。

如图11和12所示，具体地，所述X导向轴61包括X轴横梁611、齿条612、上导轨613、下导轨614和安装架616，所述齿条612设置在所述横梁611内，所述上导轨613和下导轨614分别设置在所述齿条612的上方和下方，所述上导轨613和下导轨614用于卡设安装架616，所述安装架616可沿着所述上导轨613和下导轨614自由滑动。优选地，所述安装架616由一个安装面617和固定面618成“L”形连接，所述安装面617和固定面618上设置有与所述上导轨613和下导轨614对应的卡口615，所述口615卡设在所述上导轨613和下导轨614中。所述固定面618的中部通过齿轮619安装在所述齿条612上，所述齿轮619可以沿着齿条612滑动，所述齿轮619的滑动可以带动所述安装架616滑动，而所述X导向轴612安装固定在所述安装面617上，所述安装面617设置在所述X轴横梁611的上方，因此所述X导向轴612可以随着所述安装架616运动而运动。

另外在所述固定面618上开设有安装孔6110，所述伺服电机6111与减速器6112相连，所述减速器6112安装在法兰6113上，所述法兰6113通过螺母固定安装在所述安装孔6110内，这里所述伺服电机6111通过 传动带为齿轮619提供动力，所述减速器6112对所述伺服电机6111有减速的功能。

如图13所示，所述Y导向轴62包括Y轴横梁621、线性导轨623、第一气缸622，所述Y轴横梁621盖在所述线性导轨623上，所述第一气缸622设置在所述线性导轨623内。所述Y轴横梁621通过所述第一气缸622的在作用在沿着所述线性导轨623在Y轴方向移动。

如图14和15所示，所述Z导向轴63包括第二气缸631、第三气缸632、第四气缸633、固定板634、第一活动块635和第二活动块636，所述固定板634安装所述X导向轴632的末端，所述固定板634上设置有导轨637。所述第一活动块635通过所述第二气缸631活动连接在所述固定板634上，在所述第二气缸的作用下，所述第一活动板会沿着所述导轨637上下滑动，即所述第一活动块635可以随着所述第二气缸631的伸缩发生移动。所述第二活动块636通过第三气缸632活动连接在所述第一活动板635上。在所述第二活动板636上还安装有吸盘座639，所述吸盘座64的底部连接所述吸盘634，所述吸盘上设置有控制所述吸升降的第四气缸633，这里所述第二气缸631，第三气缸632和第四气缸633的长度依次变小。另外所述吸盘座上端套设有弹簧638，当所述吸盘634移动至锯片表面时，所述弹簧638可以对所述吸盘634有缓冲作用。

所述抓取机械手工作是主要是通过所述Z导向轴63上的吸盘64吸附锯片，然后在通过所述X导向轴61、Y导向轴62和Z导向轴63的移动来将所述锯片转移到设定的位置，而所述吸盘的吸取和所述X导向轴61、Y导向轴62和Z导向轴63的移动都是通过对应的PLC控制系统来控制的，这样，结合对应的控制系统可以全自动地实现锯片的上料和卸料过程。提高了生产效率，节省了劳动力。

使用本发明时，首先，将需要生产的产品放置在所述产品放置台2上，然后对整个设备进行参数的设置，即人工输入目标值的大小和公差范围，以及每次进刀量等参数，人工对好第一片砂轮的磨削位置；接着 通过所述抓取机械手6将测试样品自动抓起，放到所述自动检测装置3上，所述自动检测装置3自动检测厚度，系统将厚度信息传输给自动磨床装置，并且自动计算出需要磨削的数量。

当检测完成后，所述抓取机械手6将待加工产品输送到清洗机构清洗再送到自动磨床装置内，所述自动磨床装置自动开始磨削。

等磨削完成后，所述抓取机械手6又将产品取到所述自动检测装置上再次检测厚度，将数据传到自动磨床装置。

然后所述翻转装置4带动所述产品自动翻转并将所述产品放到所述清洗装置5内，所述清洗装置5对测试样品进行自动清洗，清洗干净后，所述抓取机械手6又将所述产品再次送到自动磨床装置内上，开始磨测试样品的另一面。

磨削完成后，所述自动磨床装置又自动清洗，所述抓取机械手6将测试再一次取到所述自动检测装置3上，进行自动检测数据，并根据数据判断是否合格。

检测完成，所述抓取机械手6将加工后的样品再次放置所述清洗装置5内进行清洗，然后再根据检测结果将工件放到所述产品放置台2上的成品区上，且回自动将合格产品放置在合格区，不合格产品放置在不合格区上。

本发明采用采用自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手和自动磨床装置实现了对锯片的自动上料下料、自动检测、自动清洗、自动研磨，实现了整个流程的全自动操作，大量节省高端技术人员，大大降低企业的人力成本；精准的数控操作，提高成本的合格率，减少生产耗损率；全机械自动化加工，提高生产效率和工作时间；可进行24小时不间断生产，对产量有很大的保证；全自动化生产，能在机械挫伤、微尘废气吸入、金属污水腐蚀人体等各方面给予工人保证；更能保证生产人员的生产安全，大大减低意外工伤。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的 普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种全自动卧式平面磨床机械手，包括机台和自动磨床装置，其特征在于，还包括产品放置台、自动检测装置、翻转装置、清洗装置、抓取机械手，所述产品放置台与所述机台并排设置，所述自动检测装置、翻转装置、清洗装置和抓取机械手均安装在所述机台上，所述自动磨床装置与所述机台连接；

所述产品放置台表面设置有样品区；

所述自动检测装置包括检测机台，所述检测机台上设置有第一导轨，所述第一导轨的一端设置有检测移动板，所述检测移动板上安装有电磁铁和第一传感器，所述第一导轨的另一端设置测量装置，所述检测装置包括测试头和U形测试槽，所述测试头上安装有激光位移传感器；

所述翻转装置包括摆动气缸、翻转臂和翻转盘，所述翻转盘通过翻转臂连接在所述摆动气缸上，所述翻转盘上设置有传感器和电磁铁；

所述清洗装置包括清洗箱，所述清洗箱内设置有清洗转盘，所述清洗箱的底部设置有风刀，所述清洗箱上端设置有水箱盖；

所述机械手包括X导向轴、Y导向轴和Z导向轴，所述Y导向轴安装在所述X导向轴上，所述Z导向轴安装在所述Y导向轴上，所述Z导向轴下端设置有吸盘，所述吸盘上设置有电磁铁,所述X导向轴上设置有用于提供动力的伺服电机，

所述X导向轴包括X轴横梁、齿条、上导轨、下导轨和安装架，所述齿条设置在所述X轴横梁内，所述上导轨和下导轨分别设置在所述齿条的上方和下方，

所述安装架由一个安装面和固定面成“L”形连接，所述固定面上端和下端分别卡设在所述上导轨和下导轨中，所述固定面的中部通过齿轮安装在所述齿条上；所述安装面设置在所述X轴横梁的上方，Y导向轴的导轨安装固定在所述安装面上，所述固定面上开设有安装孔，所述伺服电机与减速器相连，所述减速器安装在法兰上，所述法兰通过螺母固定安装在所述安装孔内。

2.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述样品区上设置有用于定位样品的固定棒，所述产品放置台表面还设置有成品区，所述成品区包括合格品区和次品处理区。

3.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述测量装置还包括步进电机，所述步进电机连接主动同步轮，所述主动同步轮通过同步带连接被动同步轮。

4.如权利要求3所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述检测移动板通过连接板和轴承安装在移动架上，所述移动架设置在所述第一导轨上。

5.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述清洗转盘为十字型转盘，所述十字型转盘通过顶升轴连接有顶升气缸，所述顶升轴上又套设有同步轮，所述同步轮通过第二传送带连接有清洗箱电机。

6.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述吸盘为圆形，所述电磁铁设置有若干个，若干个所述电磁铁成圆形排列均匀地设置所述吸盘上。

7.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述Y导向轴包括Y轴横梁、线性导轨和第一气缸，所述Y轴横梁盖在所述线性导轨上，所述第一气缸设置在所述线性导轨内。

8.如权利要求1所述的一种全自动卧式平面磨床机械手，其特征在于，所述Z导向轴包括第二气缸、第三气缸、第四气缸、固定板、第一活动块和第二活动块，所述固定板安装所述Y导向轴的末端，所述固定板上设置有导轨，所述第一活动块通过所述第二气缸活动连接在所述固定板上，所述第二活动块通过第三气缸活动连接在所述第一活动板上，所述第二活动块上设置有吸盘座，所述吸盘座的底部连接所述吸盘，所述吸盘上设置有第四气缸，所述吸盘座的上端套设有弹簧。