CN104015090B - 一种数控加工取收料方法及其实施该方法的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控加工取收料方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)设置一物料传送机构；(2)设置一取放机构；(3)设置一机械手，将取放机构设置在机械手上，通过该机械手工作状态实现将待加工品从物料传送机构取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构；(4)设置一控制系统，该控制系统与机械手取收料机构相连接，并控制其工作状态。本发明还公开一种实施上述方法的机器人。本机器人快速稳定，性能可靠，满足特殊产品或特定模具对机械手的要求，实现机械手代替人工方式，效率高、速度快，提高了生产效率与产品合格率，同时，避免了重复劳动，降低劳动强度，还有效保证操作人员的安全。

Description

一种数控加工取收料方法及其实施该方法的机器人
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种快速、高效、且能保证产品质量的数控加工取收料方法及其实施该方法的机器人。
背景技术
随着生产自动化水平的提高，应用程控机械手、机器人自动执行生产任务也越来越多。现代化的注塑机常常配置有机械手。而针对车床加工，目前都是采用人工将毛胚料放入车床，将加工好的产品人工摆好。总结上述方式有以下缺陷：
1.工作人员身处机台夹合危险区；
2.工作人员需要手动进行取料和放料，这样劳动强度大，容易发生疲劳，导致安全事故；
3.整体导致无法连贯，降低工作效率。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明的目的之一在于，提供一种快速、高效、且能保证产品质量的数控加工取收料方法；
本发明的目的还在于，提供一种用来实施上述数控加工取收料方法的机器人。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种数控加工取收料方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)设置一物料传送机构；
(2)设置一取放机构；
(3)设置一机械手，将取放机构设置在机械手上，通过该机械手工作状态实现将待加工品从物料传送机构取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构；
(4)设置一控制系统，该控制系统与所述机械手取收料机构相连接，并控制其工作状态；
(5)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构及加工机的坐标位置，以及所需机械手的动作状态，输入相应的控制指令；机械手启动、且转移到物料传送机构，对待加工品做吸取动作并转移到加工机内，加工机打开，机械手启动对成品做吸取动作并转移到成品区。
所述的步骤(1)中的物料传送机构具体包括以下步骤：
(1.1)设置一物料架和一传送机构；该传送机构由两个齿轮盘、一传送链条、一传送马达组成；
(1.2)设置复数个物料承放治具，将该复数个物料承放治具依次排列放置在物料架上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具由一物料承放座、三根定位杆和四个滑动轮组成；物料承放治具上堆放代加工毛胚料，通过调整定位杆位置，使毛胚料在物料承放座中心；
(1.3)设置一物料检测光纤，该物料检测光纤设置在物料架；
(1.4)设置一左定位感应器和一右定位感应器，该左定位感应器和右定位感应器设置在物料架，且与物料检测光纤，三点构成的取料确定位置。
所述的步骤(2)中的取放机构具体包括以下步骤：
(2.1)根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A；
(2.2)根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B。
所述的步骤(2)中的机械手具体包括以下步骤：
(2.1)设置一回转机构，该回转机构包括一回转上气缸和一回转下气缸；
(2.2)设置一旋转机构，该旋转机构包括一旋转上气缸和一旋转下气缸；
(2.3)设置一升降机构，该升降机构包括一升降气缸；
(2.4)设置一移动机构，该移动机构包括一移动气缸。
所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构及加工机的坐标位置，以及所需机械手的动作状态，输入相应的控制指令；
(5.2)物料传送机构启动，将毛胚料传送到取料位置，毛胚料输送到位，机械手启动，将取放机构升到顶点，回转气缸与旋转气缸启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸自由下降，拉锁气缸A启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作；
(5.3)升降气缸升起，回转气缸和旋转气缸启动，将取放机构脱离取料位置，转移至加工机位置；接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸及移动气缸启动，取放机构退出加工机位置，进入加工状态；
(5.4)机械手启动，转移到物料传送机构的上方，取收机构中的升降气缸启动，将取放机构升到顶点，回转气缸与旋转气缸启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸自由下降，拉锁气缸A启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作，并转移至加工机位置；
(5.5)加工机打开，回转气缸和旋转气缸启动，将取放机构中的拉锁B对准成品，移动气缸启动，到加工机夹取感应位置，拉锁气缸B启动，实行将拉锁B夹紧完成品动作；同时将毛胚料送入到加工机夹具上，接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸及移动气缸启动，取放机构退出加工机位置，进入加工状态；
(5.6)机械手取放转移到物料传送机构的取料位置，升降气缸自由下降，拉锁气缸B控制的拉锁B对准成品做放开动作；
(5.7)重复步骤(5.4)至(5.6)，进入下一轮循环。
一种实施上述数控加工取收料方法的机器人，其特征在于，其包括一物料传送机构、一取放机构、一机械手、一加工机及一控制系统；所述控制系统与所述机械手相连接，并控制其工作状态，所述取放机构设置在机械手上，通过所述机械手的工作状态实现将待加工品从物料传送机构取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构。
所述的物料传送机构包括一物料架、一传送机构、复数个物料承放治具；所述传送机构由两个齿轮盘、一传送链条、一传送马达组成；所述复数个物料承放治具依次排列放置在物料架上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具由一物料承放座、三根定位杆和四个滑动轮组成。
其还包括一物料检测光纤、一左定位感应器和一右定位感应器；左定位感应器与右定位感应器设置在物料架上，且与设置在物料架上的物料检测光纤，三点构成的取料确定位置。
所述的取放机构包括根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A；根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B。
所述的机械手包括一回转机构、一旋转机构、一升降机构、一移动机构；所述回转机构包括一回转上气缸和一回转下气缸；所述旋转机构包括一旋转上气缸和一旋转下气缸；所述升降机构包括一升降气缸；所述移动机构包括一移动气缸。
本发明产生的有益效果为：本发明提供的数控加工取收料的方法及机器人，步骤简洁、运行快速稳定，性能可靠，可满足特殊产品或特定模具对机械手的要求，实现机械手代替人工方式，效率高、速度快，提高了生产效率与产品合格率，同时，避免了重复劳动，不但降低劳动强度，还有效保证操作人员的安全。
本发明提供的数控加工取收料方法，通过控制气缸气路来控制机构自由下落方式，能实现加工机自动上料，卸料；以较低的成本，来实现机器代替人工方式，效率高，速度快。
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的数控加工取收料机器人的结构图；
图2是本发明的机械手的结构图；
图3是本发明的物料传送机构的主视图；
图4是本发明的物料传送机构的俯视图；
图5是本发明的控制气缸的设计原理图。
图中：
1.物料传送机构 2.取放机构 3.机械手
4.物料架 5.齿轮盘 6.传送链条
7.传送马达 8.承放治具 9.承放座
10.定位杆 11.滑动轮 12.检测光纤
13.左定位感应器 14.右定位感应器
15.加工机夹取感应位置 16.拉锁气缸A
17.移动气缸 18.拉锁气缸B
19.回转机构 20.回转上气缸
21.回转下气缸 22.旋转机构 23.旋转上气缸
24.旋转下气缸 25.升降机构 26.升降气缸
27.移动机构
具体实施方式
参见图1～图4，本实施例提供的数控加工取收料方法，其包括以下步骤：
(1)设置一物料传送机构1；
(2)设置一取放机构2；
(3)设置一机械手3，将取放机构2设置在机械手3上，通过该机械手3工作状态实现将待加工品从物料传送机构1取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构1；
(4)设置一控制系统，该控制系统与所述机械手3相连接，并控制其工作状态；
(5)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构1及加工机的坐标位置，以及所需机械手3的动作状态，输入相应的控制指令；机械手3启动、且转移到物料传送机构1，对待加工品做吸取动作并转移到加工机内，加工机打开，机械手3启动对成品做吸取动作并转移到成品区。
所述的步骤(1)中的物料传送机构1具体包括以下步骤：
(1.1)设置一物料架4和一传送机构；该传送机构由两个齿轮盘5、一传送链条6、一传送马达7组成；
(1.2)设置复数个物料承放治具8，将该复数个物料承放治具8依次排列放置在物料架4上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具8由一物料承放座9、三根定位杆10和四个滑动轮11组成；物料承放治具8上堆放代加工毛胚料，通过调整定位杆10位置，使毛胚料在物料承放座9中心；
(1.3)设置一物料检测光纤12，该物料检测光纤12设置在物料架4；
(1.4)设置一左定位感应器13和一右定位感应器14，该左定位感应器14和右定位感应器13设置在物料架4，且与物料检测光纤12，三点构成的取料确定位置。
所述的步骤(2)中的取放机构2具体包括以下步骤：
(2.1)根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构1上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A16；
(2.2)根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B18。
所述的步骤(2)中的机械手3具体包括以下步骤：
(2.1)设置一回转机构19，该回转机构19包括一回转上气缸20和一回转下气缸21；
(2.2)设置一旋转机构22，该旋转机构22包括一旋转上气缸23和一旋转下气缸24；
(2.3)设置一升降机构25，该升降机构25包括一升降气缸26；
(2.4)设置一移动机构27，该移动气缸27包括一移动气缸17。
所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构1及加工机的坐标位置，以及所需机械手3的动作状态，输入相应的控制指令；
(5.2)物料传送机构1启动，将毛胚料传送到取料位置，毛胚料输送到位，机械手3启动，将取放机构2升到顶点，回转气缸(20，21)与旋转气缸(23，24)启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸26自由下降，拉锁气缸A启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作；
(5.3)升降气缸26升起，回转气缸(20，21)和旋转气缸(23，24)启动，将取放机构2脱离取料位置，转移至加工机位置；接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸(20，21)及移动气缸17启动，取放机构2退出加工机位置，进入加工状态；
(5.4)机械手3启动，转移到物料传送机构1的上方，取收机构2中的升降气缸26启动，将取放机构2升到顶点，回转气缸(20，21)与旋转气缸(23，24)启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸自由下降，拉锁气缸A16启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作，并转移至加工机位置；
(5.5)加工机打开，回转气缸(20，21)和旋转气缸(23，24)启动，将取放机构2中的拉锁B对准成品，移动气缸17启动，到加工机夹取感应位置15，拉锁气缸B18启动，实行将拉锁B夹紧完成品动作；同时将毛胚料送入到加工机夹具上，接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸(20，21)及移动气缸17启动，取放机构退出加工机位置，进入加工状态；
(5.6)机械手3转移到物料传送机构1的取料位置，升降气缸26自由下降，拉锁气缸B18控制的拉锁B对准成品做放开动作；
(5.7)重复步骤(5.4)至(5.6)，进入下一轮循环。
一种实施上述数控加工取收料方法的机器人，其包括一物料传送机构1、一取放机构2、一机械手3、一加工机及一控制系统；所述控制系统与所述机械手3相连接，并控制其工作状态，所述取放机构2设置在机械手3上，通过所述机械手3的工作状态实现将待加工品从物料传送机构1取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构1。
所述的物料传送机构1包括一物料架4、一传送机构、复数个物料承放治具8；所述传送机构由两个齿轮盘5、一传送链条6、一传送马达7组成；所述复数个物料承放治具8依次排列放置在物料架4上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具8由一物料承放座9、三根定位杆10和四个滑动轮11组成。
其还包括一物料检测光纤12、一左定位感应器13和一右定位感应器14；左定位感应器13与右定位感应器14设置在物料架4上，且与设置在物料架4上的物料检测光纤12，三点构成的取料确定位置。
所述的取放机构2包括根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构1上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A16；根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B18。
所述的机械手3包括一回转机构19、一旋转机构22、一升降机构25、一移动机构27；所述回转机构19包括一回转上气缸20和一回转下气缸21；所述旋转机构22包括一旋转上气缸23和一旋转下气缸24；所述升降机构25包括一升降气缸26；所述移动机构27包括一移动气缸17。
本机器人的升降气缸26自由下降时，需要能够达到以下目的：1.能够控制上升与下降的速度；2.在夹取产品时，取放机构能够保持水平；3.根据传送物料机构上堆放的毛胚品数量不一样，取放机构需要停止在对应的位置。具体原理如下(参见图5)电磁阀VS4210-025UP B端得电，EA和A端口导通，升降气缸升起，可调节上端直通调节阀调节气缸的移动速度；A端得电，P和A端口导通，气缸下降，可根据取放机构的实际重量，调节调压阀AR2500和压力释放阀，使得取放机构平稳下落；并且在取放料时，能够保持取放机构水平，并停在与堆放毛胚高度大致对应的位置。
本发明产生的有益效果为：本数控加工取收料方法的机器人，快速稳定，性能可靠，满足特殊产品或特定模具对机械手的要求，实现机械手代替人工方式，效率高、速度快，提高了生产效率与产品合格率，同时，避免了重复劳动，不但降低劳动强度，还有效保证操作人员的安全。
本发明提供的数控加工取收料方法，通过控制气缸气路来控制机构自由下落方式，能实现加工机自动上料，卸料；以较低的成本，来实现机器代替人工方式，效率高，速度快。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用与本发明相似方法及系统结构来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数控加工取收料方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)设置一物料传送机构；物料传送机构具体包括：
(1.1)设置一物料架和一传送机构；该传送机构由两个齿轮盘、一传送链条、一传送马达组成；
(1.2)设置复数个物料承放治具，将该复数个物料承放治具依次排列放置在物料架上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具由一物料承放座、三根定位杆和四个滑动轮组成；物料承放治具上堆放代加工毛胚料，通过调整定位杆位置，使毛胚料在物料承放座中心；
(1.3)设置一物料检测光纤，该物料检测光纤设置在物料架；
(1.4)设置一左定位感应器和一右定位感应器，该左定位感应器和右定位感应器设置在物料架，且与物料检测光纤，三点构成的取料确定位置；(2)设置一取放机构；
(3)设置一机械手，将取放机构设置在机械手上，通过该机械手工作状态实现将待加工品从物料传送机构取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构；
(4)设置一控制系统，该控制系统与所述机械手取收料机构相连接，并控制其工作状态；
(5)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构及加工机的坐标位置，以及所需机械手的动作状态，输入相应的控制指令；机械手启动、且转移到物料传送机构，对待加工品做吸取动作并转移到加工机内，加工机打开，机械手启动对成品做吸取动作并转移到成品区。
2.根据权利要求1所述的数控加工取收料方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的取放机构具体包括以下步骤：
(2.1)根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A；
(2.2)根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B。
3.根据权利要求2所述的数控加工取收料方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的机械手具体包括以下步骤：
(2.1)设置一回转机构，该回转机构包括一回转上气缸和一回转下气缸；
(2.2)设置一旋转机构，该旋转机构包括一旋转上气缸和一旋转下气缸；
(2.3)设置一升降机构，该升降机构包括一升降气缸；
(2.4)设置一移动机构，该移动机构包括一移动气缸。
4.根据权利要求3所述的数控加工取收料方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括以下步骤：
(5.1)接通电源，初始化控制系统，根据预先设置的物料传送机构及加工机的坐标位置，以及所需机械手的动作状态，输入相应的控制指令；
(5.2)物料传送机构启动，将毛胚料传送到取料位置，毛胚料输送到位，机械手启动，将取放机构升到顶点，回转气缸与旋转气缸启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸自由下降，拉锁气缸A启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作；
(5.3)升降气缸升起，回转气缸和旋转气缸启动，将取放机构脱离取料位置，转移至加工机位置；接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸及移动气缸启动，取放机构退出加工机位置，进入加工状态；
(5.4)机械手启动，转移到物料传送机构的上方，取收机构中的升降气缸启动，将取放机构升到顶点，回转气缸与旋转气缸启动，将拉锁A对准毛胚料，升降气缸自由下降，拉锁气缸A启动，实行将拉锁A闭合夹紧毛胚料动作，并转移至加工机位置；
(5.5)加工机打开，回转气缸和旋转气缸启动，将取放机构中的拉锁B对准成品，移动气缸启动，到加工机夹取感应位置，拉锁气缸B启动，实行将拉锁B夹紧完成品动作；同时将毛胚料送入到加工机夹具上，接收到加工机反馈信号后，拉锁A对毛胚料做放开动作，回转气缸及移动气缸启动，取放机构退出加工机位置，进入加工状态；
(5.6)机械手取放转移到物料传送机构的取料位置，升降气缸自由下降，拉锁气缸B控制的拉锁B对准成品做放开动作；
(5.7)重复步骤(5.4)至(5.6)，进入下一轮循环。
5.一种实施权利要求1～4之一所述数控加工取收料方法的机器人，其特征在于，其包括一物料传送机构、一取放机构、一机械手、一加工机及一控制系统；所述控制系统与所述机械手相连接，并控制其工作状态，所述取放机构设置在机械手上，通过所述机械手的工作状态实现将待加工品从物料传送机构取出、且转移传送置加工机内，同时，在加工机内将完成品取出、且转移传送置物料传送机构；所述的物料传送机构包括一物料架、一传送机构、复数个物料承放治具；所述传送机构由两个齿轮盘、一传送链条、一传送马达组成；所述复数个物料承放治具依次排列放置在物料架上、且由传送机构传动；所述的物料承放治具由一物料承放座、三根定位杆和四个滑动轮组成。
6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，其还包括一物料检测光纤、一左定位感应器和一右定位感应器；左定位感应器与右定位感应器设置在物料架上，且与设置在物料架上的物料检测光纤，三点构成的取料确定位置。
7.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述的取放机构包括根据所需埋入待加工品的外形轮廓设置一能将物料传送机构上的毛胚料夹持、并埋入到加工机中的拉锁A和驱动该拉锁A的拉锁气缸A；根据所需取出成品的外形轮廓设置一能将该成品夹持、并从加工机中取出、并放置到成品区的拉锁B和驱动该拉锁B的拉锁气缸B。
8.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述的机械手包括一回转机构、一旋转机构、一升降机构、一移动机构；所述回转机构包括一回转上气缸和一回转下气缸；所述旋转机构包括一旋转上气缸和一旋转下气缸；所述升降机构包括一升降气缸；所述移动机构包括一移动气缸。
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