CN105256111A - 基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法，该系统包括：第一机床，用于将待加工零件进行第一次加工；第二机床，用于对初次加工件进行第二次加工以输出二次加工件；输送线，输送线设有位于首端的上料区和位于尾端的下料区，且输送线在中间段设有机器人取料位和机器人放料位；机器人，用于将待加工零件自机器人取料位转移至第一机床、将初次加工件转移至第二机床及将二次加工件转移至机器人放料位。满足了多工位机床加工的自动上下料需求，与现有技术相比，节省了人力，降低了劳动强度，提高了在线加工的自动化水平，提升了加工效率，其避免了人工操作导致的工件刮擦等人为失误，极大地降低了工件报废率。

Description

基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法

技术领域

本发明涉及机床加工领域，特别地，涉及一种基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法。

背景技术

现有的机床作业过程中，一般需要人工手动进行上下料操作，或者桁架机械手配套进行上下料作业。其中，人工操作时，需每台机床都配备人员，耗费人力资源；且有些机床如退火机床因有高温，对人工存在安全隐患。而桁架机械手虽然实现了一定程度上的自动化，但由于只能完成XYZ三个轴的运动，如想完成涉及多个工位的整套加工工艺则受到限制，故现有的桁架机械手的应用亦具有一定的局限性，亟需设计一种适用于多工位机床加工的自动上下料系统及加工方法。

发明内容

本发明提供了一种基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法，以解决现有的手工上下料作业导致的劳动强度大及存在安全隐患且桁架机械手的应用受限无法满足多工位机床加工的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种基于机器人的机床上下料加工系统，包括：

第一机床，用于将待加工零件进行第一次加工以输出初次加工件；

第二机床，用于对初次加工件进行第二次加工以输出二次加工件；

输送线，用于在线传递工件以衔接加工工位，输送线设有位于首端的上料区和位于尾端的下料区，且输送线在中间段设有机器人取料位和机器人放料位；

机器人，用于将待加工零件自机器人取料位转移至第一机床、将初次加工件转移至第二机床及将二次加工件转移至机器人放料位。

进一步地，第一机床的输出端设有用于支撑初次加工件以便于机器人夹持的第一机构，第二机床的输出端设有用于支撑二次加工件的以便于机器人夹持的第二机构。

进一步地，上料区为人工上料区，下料区为人工下料区，多个待加工零件在人工上料区经料框放置于输送线上，以在输送线上一次性转移多个工件。

进一步地，机器人包括机械手及与机械手配合用以夹持工件的夹具，机械手的末端连接法兰盘，夹具包括：过渡安装板，法兰盘经过渡安装板连接气缸安装板，气缸安装板上设有气缸，气缸的输出端连接用于夹持工件的夹持手指，气缸的气路上经直角转接头连接用于断气保护的先导单向阀，先导单向阀平行于夹持手指以避让干涉。

进一步地，料框的底部设有用于定位的定位销套，料框内设有与料框的侧壁活动连接的用于支撑工件的支撑板，支撑板上设有多个用于定位工件的定位孔；

机器人取料位和机器人放料位均设有用于与定位销套配合以定位料框的定位销。

进一步地，机器人取料位和机器人放料位均设有便于定位销与定位销套对位的导向杆及止挡部。

进一步地，机器人取料位设有用于在料框定位后将支撑板顶升以使得工件露出便于夹持的顶升机构。

进一步地，基于机器人的机床上下料加工系统还包括用于防止人员进入作业区域的防护围栏。

根据本发明的另一方面，还提供一种基于机器人的机床上下料加工方法，采用上述的基于机器人的机床上下料加工系统，该方法包括：

将待加工零件自上料区沿输送线传递至机器人取料位；

机器人将待加工零件转移至第一机床进行第一次加工；

机器人自第一机床的输出端将初次加工件转移至第二机床进行第二次加工；

机器人自第二机床的输出端将二次加工件转移至机器人放料位；

二次加工件经输送线转移至下料区。

进一步地，加工过程中，待加工零件经料框在输送线上同步转移多个至机器人取料位，相应地，二次加工件经料框在输送线上同步转移多个至下料区。

本发明具有以下有益效果：

本发明基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法，通过输送线传递工件以衔接加工工位，且输送线上依次设置上料区、机器人取料位、机器人放料位、下料区，且机器人在输送线、第一机床及第二机床间传递并转移工件，满足了多工位机床加工的自动上下料需求，与现有技术相比，节省了人力，降低了劳动强度，提高了在线加工的自动化水平，提升了加工效率，其避免了人工操作导致的工件刮擦等人为失误，极大地降低了工件报废率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例基于机器人的机床上下料加工系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施例输送线的结构示意图；

图3是本发明优选实施例料框的结构示意图；

图4是本发明优选实施例料框的侧视结构示意图；

图5是本发明优选实施例料框的另一侧视结构示意图；

图6是本发明优选实施例机器人上料位的结构示意图；

图7是图6的侧视示意图；

图8是本发明优选实施例夹具的结构示意图；

图9是本发明优选实施例夹具的另一结构示意图。

附图标记说明：

10、第一机床；

20、第二机床；

30、输送线；31、上料区；32、下料区；33、机器人取料位；

34、机器人放料位；35、定位销；36、导向杆；37、止挡部；

38、侧推机构；39、顶升机构；

40、机器人；41、法兰盘；

50、料框；51、定位销套；52、支撑板；53、定位孔；54、把手；55、凹部；

60、待加工零件；

70、夹具；72、过渡安装板；73、气缸安装板；

74、气缸；75、夹持手指；76、直角转接头；77、先导单向阀；

80、防护围栏。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种基于机器人的机床上下料加工系统，包括：

第一机床10，用于对待加工零件60进行第一次加工以输出初次加工件；

第二机床20，用于对初次加工件进行第二次加工以输出二次加工件；

输送线30，用于在线传递工件以衔接加工工位，输送线30设有位于首端的上料区31和位于尾端的下料区32，且输送线30在中间段设有机器人取料位33和机器人放料位34；

机器人40，用于将待加工零件60自机器人取料位33转移至第一机床10、将初次加工件转移至第二机床20及将二次加工件转移至机器人放料位34。

本实施例中，第一机床10、第二机床20及输送线30根据机器人40的工作半径及工件自身特征的因素进行布局，通过输送线30传递工件以衔接加工工位，且输送线30上依次设置上料区31、机器人取料位33、机器人放料位34、下料区32，且机器人40在输送线30、第一机床10及第二机床20间传递并转移工件，满足了多工位机床加工的自动上下料需求，与现有技术相比，节省了人力，降低了劳动强度，提高了在线加工的自动化水平，提升了加工效率，其避免了人工操作导致的工件刮擦等人为失误，极大地降低了工件报废率。尤其应用于第二机床20为高温作业环境的情形下，由于应用机器人40取代人工上下料后，无需人工高温作业，且避免了人工对第二机床20加工出来的高温工件装框作业导致的工件刮擦伤，造成工件报废。本实施例应用机器人准确无误地执行工件转移动作，极大地降低了由工件擦伤导致的工件报废率。

优选地，为了提高工件的加工效率，本实施例中，第一机床10和第二机床20同步作业，第一机床10的输出端设有用于支撑初次加工件以便于机器人40夹持的第一机构，第二机床20的输出端设有用于支撑二次加工件以便于机器人40夹持的第二机构。本实施例中，第一机构、第二机构可以采用定位支撑块，其结构与初次加工件、二次加工件匹配。。

参照图2，本实施例中，上料区31为人工上料区，下料区32为人工下料区，多个待加工零件60在人工上料区31经料框50放置于输送线30上，以在输送线30上一次性转移多个工件。

参照图3至图5，本实施例料框50的底部设有用于定位的定位销套51，料框50内设有与料框50的侧壁活动连接的用于支撑工件的支撑板52，支撑板52上设有多个用于定位工件的定位孔53；本实施例中，支撑板52上设有15个定位孔53，即单个料框能够单次容纳15个工件。参照图2，机器人取料位33和机器人放料位34均设有用于与定位销套51配合以定位料框50的定位销35。料框50与输送线30间通过定位销套51及定位销35的配合定位。优选地，参照图5，料框50设有便于人工搬运的把手54。更优选地，料框50的底部设有凹部55，以便于料框沿其高度方向上叠置。

优选地，参照图2，机器人取料位33和机器人放料位34均设有便于定位销35与定位销套51对位的导向杆36及止挡部37。输送线30上的料框50经导向杆36及止挡部37，使得定位销35与定位销套51定位可靠，便于机器人40准确抓取工件。更优选地，为了准确定位，机器人取料位33和机器人放料位34设有便于料框对位的侧推机构38。优选地，参照图6及图7，机器人取料位33设有用于在料框50定位后将支撑板52顶升以使得工件露出便于夹持的顶升机构39。本实施例通过顶升机构39将工件顶升以露出夹持面，便于机器人转移工件时的夹取，且避免了料框50与机器人40间的干涉。

本实施例中，机器人40包括机械手及与机械手配合用以夹持工件的夹具70，参照图8及图9，机械手的末端设有法兰盘41，本实施例夹具70包括：过渡安装板72，法兰盘41经过渡安装板72连接气缸安装板73，气缸安装板73上设有气缸74，气缸74的输出端连接用于夹持工件的夹持手指75，气缸74的气路上经直角转接头76连接用于断气保护的先导单向阀77，先导单向阀77平行于夹持手指75以避让干涉。本实施例夹具70结构紧凑，且通过设置先导单向阀77实现了夹具70的断电断气保护，且通过直角转接头76让先导单向阀77平行于夹持手指75，适用于在有限狭窄空间范围内避免作业干涉。优选地，本实施例夹持手指75通过热处理保证硬度，且设计得足够薄，使得机器人在其有限工作空间内得到最大的安全抓取范围。

优选地，本实施例夹具70采用双抓手设计，即气缸安装板73上设计有两组气缸74及两组夹持手指75，气缸74与夹持手指75对应，且每组气缸74的气路上均设置直角转接头76和先导单向阀77。本实施例采用双抓手设计，提高了在线加工的作业节拍，有利于提高加工效率。

优选地，参照图1，本实施例基于机器人的机床上下料加工系统还包括用于防止人员进入作业区域的防护围栏80，有效杜绝了加工过程中的人伤事故。参照图1，本实施例防护围栏80包括处于机器人作业区域边界处的电子护栏及电子门锁，电子护栏或者电子门锁用于在人员进入作业区域时生成第一数据给控制器。例如，电子护栏可以采用红外接近传感器生成检测信号，控制器接收到该检测信号时停止机器人作业。有效提高了加工过程中的安全可靠性。

根据本发明的另一方面，还提供一种基于机器人的机床上下料加工方法，采用上述实施例的基于机器人的机床上下料加工系统，本实施例方法包括：

将待加工零件60自上料区31沿输送线30传递至机器人取料位33；

机器人40将待加工零件60转移至第一机床10进行第一次加工；

机器人40自第一机床10的输出端将初次加工件转移至第二机床20进行第二次加工；此步骤中，机器人40的双抓手先取料后放料，以保证加工的连续性；

机器人40自第二机床20的输出端将二次加工件转移至机器人放料位34；

二次加工件经输送线30转移至下料区32。

本实施例加工过程中，待加工零件60经料框50在输送线30上同步转移多个至机器人取料位33，相应地，二次加工件经料框50在输送线30上同步转移多个至下料区32。例如，在具体实施例中，在人工上料区经料框50一次性上料15件，且经输送线30传递至机器人取料位33，机器人依次将工件转移至第一机床10、第二机床20进行加工，且经过二次加工后的工件被机器人转移至位于机器人放料位34处的料框50内，直至机器人取料位33处料框50对应的工件被转移为空，机器人放料位34处的料框50内物料放置完毕，则输送线30将料框50转移，即机器人取料位33处的空料框50转移至机器人放料位34处以接收工件，机器人放料位34处装满工件的料框50被转移至人工下料区，以便于工人对料框进行搬运，且工人在人工上料区经料框50搬运工件至输送线30，以在线连续进行多件工件的加工生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，包括：

第一机床(10)，用于将待加工零件(60)进行第一次加工以输出初次加工件；

第二机床(20)，用于对所述初次加工件进行第二次加工以输出二次加工件；

输送线(30)，用于在线传递工件以衔接加工工位，所述输送线(30)设有位于首端的上料区(31)和位于尾端的下料区(32)，且所述输送线(30)在中间段设有机器人取料位(33)和机器人放料位(34)；

机器人(40)，用于将所述待加工零件(60)自所述机器人取料位(33)转移至所述第一机床(10)、将所述初次加工件转移至所述第二机床(20)及将所述二次加工件转移至所述机器人放料位(34)。

2.根据权利要求1所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述第一机床(10)的输出端设有用于支撑所述初次加工件以便于所述机器人(40)夹持的第一机构，所述第二机床(20)的输出端设有用于支撑所述二次加工件的以便于所述机器人(40)夹持的第二机构。

3.根据权利要求1所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述上料区(31)为人工上料区，所述下料区(32)为人工下料区，多个所述待加工零件(60)在所述人工上料区经料框(50)放置于所述输送线(30)上，以在所述输送线(30)上一次性转移多个工件。

4.根据权利要求1所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述机器人(40)包括机械手及与所述机械手配合用以夹持工件的夹具(70)，所述机械手的末端连接法兰盘(41)，所述夹具(70)包括：过渡安装板(72)，所述法兰盘(41)经所述过渡安装板(72)连接气缸安装板(73)，所述气缸安装板(73)上设有气缸(74)，所述气缸(74)的输出端连接用于夹持工件的夹持手指(75)，所述气缸(74)的气路上经直角转接头(76)连接用于断气保护的先导单向阀(77)，所述先导单向阀(77)平行于所述夹持手指(75)以避让干涉。

5.根据权利要求3所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述料框(50)的底部设有用于定位的定位销套(51)，所述料框(50)内设有与所述料框(50)的侧壁活动连接的用于支撑工件的支撑板(52)，所述支撑板(52)上设有多个用于定位工件的定位孔(53)；

所述机器人取料位(33)和所述机器人放料位(34)均设有用于与所述定位销套(51)配合以定位所述料框(50)的定位销(35)。

6.根据权利要求5所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述机器人取料位(33)和所述机器人放料位(34)均设有便于所述定位销(35)与所述定位销套(51)对位的导向杆(36)及止挡部(37)。

7.根据权利要求6所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述机器人取料位(33)设有用于在所述料框(50)定位后将所述支撑板(52)顶升以使得工件露出便于夹持的顶升机构(39)。

8.根据权利要求1至7任一所述的基于机器人的机床上下料加工系统，其特征在于，

所述基于机器人的机床上下料加工系统还包括用于防止人员进入作业区域的防护围栏(80)。

9.一种基于机器人的机床上下料加工方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一所述的基于机器人的机床上下料加工系统，所述方法包括：

将待加工零件(60)自上料区(31)沿输送线(30)传递至机器人取料位(33)；

机器人(40)将待加工零件(60)转移至第一机床(10)进行第一次加工；

机器人(40)自所述第一机床(10)的输出端将初次加工件转移至第二机床(20)进行第二次加工；

机器人(40)自所述第二机床(20)的输出端将二次加工件转移至机器人放料位(34)；

所述二次加工件经输送线(30)转移至下料区(32)。

10.根据权利要求9所述的基于机器人的机床上下料加工方法，其特征在于，

加工过程中，待加工零件(60)经料框(50)在输送线(30)上同步转移多个至所述机器人取料位(33)，相应地，所述二次加工件经料框(50)在输送线(30)上同步转移多个至所述下料区(32)。