CN108032089A - 一种机器人柔性化生产工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工业自动化技术领域，公开了一种机器人柔性化生产工作站，包括：物料缓冲装置、多功能工作间和控制系统，物料缓冲装置和多功能工作间之间通过传送装置连接，物料缓冲装置包括旋转工作台、定位夹具和驱动装置，驱动装置与旋转工作台连接，旋转工作台上固定有多个定位夹具；多功能工作间包括操作平台、物料加工装置和物料输出通道，控制系统控制本装置的工作状态。本发明改善了传统工作站的单一性、特定性，利用机器人的柔性，可满足多工位、多品种物料的自动化生产要求，适用广泛，实现短时间内在多品种物料之间的快速切换工作，且实现了不同工序间的节拍一致性，提高生产质量和工作效率，降低工人劳动强度，改善工作环境。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化技术领域，特别是涉及一种机器人柔性化生产工作站。
背景技术
为进一步夯实制造业对经济发展的贡献或主导力量，德国、美国、日本、法国等世界工业发达国家相继提出了工业4.0、工业物联网、再兴战略，在此背景下我国也提出了中国制造工业未来发展方向的“中国制造2025”，明确指出中国制造业升级的方向，以工业生产自动化、信息化为主线，提高工艺水平和产品质量，推进智能制造、绿色制造。
近年来，随着工业机器人的迅猛发展，企业逐步将人机互动、智能机器等先进技术应用于整个工业生产过程，一方面可提高产品质量的稳定性，提高产品的一致性，另一方面适合大批量的单一产品的生产，降低生产成本。目前，很多自动化集成厂家根据不同的应用，制作针对性较强的自动化工作站，通常制作大量非标的夹具或装置，利用独立的机器人工作，来满足自动化的需求。其单一性和特定性较强，若切换产品种类，则需要通过更换夹具或装置，来适应其生产，满足自动化的需求，这样往往给企业带来更加繁琐的工作，不能实现快速切换。且同一产品，不同的生产工序其节拍不一致，往往也给自动化的实现带来阻碍。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种机器人柔性化生产工作站，解决现有技术中的自动化工作站利用独立的机器人配合大量非标的夹具或装置来满足自动化生产的需求，单一性和特定性较强的问题，以及产品不同工序之间因节拍不一致而导致自动化实现困难的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种机器人柔性化生产工作站，包括：物料缓冲装置、多功能工作间和控制系统，所述物料缓冲装置和所述多功能工作间之间通过传送装置连接，用于物料的转移；其中，所述物料缓冲装置包括旋转工作台、定位夹具和驱动装置，所述驱动装置与所述旋转工作台连接，用于驱动所述旋转工作台转动，所述旋转工作台上固定有多个定位夹具，用于夹持物料；所述多功能工作间包括操作平台、物料加工装置和物料输出通道，所述物料加工装置用于将物料转送至所述多功能工作间加工，所述物料输出通道设于所述操作平台上，用于将加工完毕的物料输出，所述控制系统用于控制所述机器人柔性化生产工作站的工作状态。
其中，所述物料缓冲装置还包括至少一个定位夹具。
其中，所述驱动装置为变位机。
其中，所述多功能工作间还包括工作间框架，所述工作间框架设于所述操作平台的上方的四周，形成只有入料口和出料口的壳体。
其中，所述物料加工装置包括至少两台配合使用的机器人机构，所述机器人机构包括机器人本体和机器人夹具，所述机器人夹具通过法兰盘固定在所述机器人本体上，用于抓取物料。
其中，所述机器人机构还包括机器人视觉设备，用于判定物料的位置和判断物料加工是否合格。
其中，所述物料输出通道为皮带输送机或周转筐。
其中，所述传送装置为机器人。
其中，所述多功能工作间为至少一个。
(三)有益效果
本发明提供的一种机器人柔性化生产工作站，其改善了传统工作站的单一性、特定性，利用机器人的柔性替代传统的夹具或装置，可满足多工位、多品种物料的自动化生产要求，实现短时间内在多品种物料之间的快速切换工作，且实现了不同工序间的节拍一致性，提高生产质量和工作效率，降低工人劳动强度，改善工作环境。本发明适用广泛，可用于物料的输送、上料、扫码、检测、检验、装配、焊接、打磨、包装、贴标、点胶等工序，通过机器人本身的柔性来实现真正意义上的一体化的柔性生产。本发明的机器人柔性工作站既可独立使用也可根据需求自由搭配使用，或与其他设备和装置配合使用。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图中，1、多工位上料台；2、多功能工作间；11、旋转工作台；12、定位夹具；13、变位机；21、工作间框架；22、操作平台；23、机器人本体；24、机器人夹具；25、物料输出通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，本发明公开一种机器人柔性化生产工作站，包括：物料缓冲装置1、多功能工作间2和控制系统，物料缓冲装置1和多功能工作间2之间通过传送装置连接，用于物料的转移；其中，物料缓冲装置1包括旋转工作台11、定位夹具12和驱动装置，驱动装置与旋转工作台11连接，用于驱动旋转工作台11转动，旋转工作台11上固定有多个定位夹具12，用于夹持物料；多功能工作间2包括操作平台22、物料加工装置和物料输出通道25，物料加工装置用于将物料转送至多功能工作间2加工，物料输出通道25设于操作平台22上，用于将加工完毕的物料输出，控制系统用于控制机器人柔性化生产工作站的工作状态。
本发明物料固定于定位夹具12上，通过旋转工作台11依次将物料递送给多功能工作间2，由物料加工装置将物料转送给多功能工作间2进行加工，并将加工完毕的物料通过物料输出通道25输出。本发明的机器人柔性化生产工作站，利用机器人的柔性替代传统的夹具或装置，利用物料缓冲装置来实现不同工序间节拍的一致性，可以根据不同的需求增加设备，既可独立使用也可根据需求自由搭配使用，或与其他设备和装置配合使用。例如，需要检测和贴标，可以增加检测装置和贴标装置，旋转工作台11可以将物料旋转至检测位置进行检测，在多功能工作间2内设有贴标机器人进行贴标操作。本发明的控制系统可通过机器人的特定程序来控制本工作站的各个部件的工作状态。
其中，物料缓冲装置1还包括至少一个定位夹具12。定位夹具12的数量由物料的生产节拍决定。
其中，驱动装置为变位机13。根据实际需要，也可以选用其他驱动设备，如电机等。
其中，多功能工作间2还包括工作间框架21，工作间框架21设于操作平台22的上方的四周，形成只有入料口和出料口的壳体。多功能工作间2除了入料口和出料口其他部分均为封闭，增强了本装置的密闭性和安全性。
其中，物料加工装置包括至少两台配合使用的机器人机构，机器人机构包括机器人本体23和机器人夹具24，机器人夹具24通过法兰盘固定在机器人本体23上，用于抓取物料。两台机器人机构通过机器人本身的柔性来协作完成物料的加工动作。可以是多台以上协作，例如设有抓取机器人、贴标机器人、装配机器人和分类机器人等。机器人安装方式可以是地板、天花板、墙壁、夹角、龙门架或任意操作台面。本实施例可将机器人安装在工作间框架21的操作台面上。
其中，机器人机构还包括机器人视觉设备，代替人眼来作各种测量和判断，本实施案例可将用于判定物料的位置和判断物料加工是否合格。
其中，物料输出通道25为皮带输送机或周转筐，将加工后的物料输出。
其中，传送装置为机器人。
其中，多功能工作间2为至少一个。
本发明的物料缓冲装置和多功能工作间可独立使用也可根据需求自由搭配使用，或与其他设备和装置配合使用。
实施例1：
以工件检测、贴标为例说明：
如图1所示，首先由人工或机器人将物料放置在定位夹具12上，根据工件检测工序和贴标工序的节拍调节定位夹具12的数量，本实施例配置有检测设备，变位机13驱动旋转工作台11将工件旋转至检测位置，由检测设备对工件进行自动检测，检测的数据上传至系统中，最后旋转工作台11将已检测的工件转至多功能工作间2入口处。本实施例的物料加工装置由抓取机器人、贴标机器人和分类机器人协同配合。由多功能工作间2里的抓取机器人根据反馈的信号，抓取已检测的工件，将不合格工件放置在指定区域，合格品抓至贴标机器人附近进行贴标，贴标机器人从标签剥离机上拿取指定标签，抓取机器人和贴标机器人通过特定的编程控制，相互协作，快速完成对工件不同位置的贴标。工件贴标完成后，由视觉设备检验工件贴标是否合格，反馈至分类机器人对合格品和不合格品进行分类放置，通过皮带输送机送至下一工序。
实施例2：
以工件点胶、固化、装配为例说明：
如图2所示，本实施例的多功能工作间数量有两个，物料加工装置由抓取机器人、点胶机器人、装配机器人和分类机器人协同配合。首先由第一个多功能工作间的抓取机器人将工件抓至点胶机器人附近，抓取机器人和点胶机器人通过特定的编程控制，相互协作，快速完成对工件的点胶。工件点胶完成后，将工件放置在定位夹具12上，该实施例物料缓冲装置1配置有固化装置，工件放置在定位夹具12上进行固化，根据工件点胶工序、固化工序、装配工序的节拍调节定位夹具12的数量。工件固化完成后，旋转工作台11将工件旋转至第二个多功能工作间入口处，由第二个多功能工作间里的抓取机器人将工件抓至装配机器人附近，抓取机器人和装配机器人通过特定的编程控制，相互协作，快速完成对工件的装配。工件装配完成后，由视觉设备检验工件的装配是否存在漏装，反馈至分类机器人对合格品和不合格品进行分类放置，通过皮带输送机送至下一工序。
对于焊接、打磨和包装等工序也可利用焊接、打磨和包装等设备通过本方案来实现自动化生产。
本发明提供的一种机器人柔性化生产工作站，其改善了传统工作站的单一性、特定性，利用机器人的柔性替代传统的夹具或装置，可满足多工位、多品种物料的生产要求，实现短时间内在多品种物料之间的快速切换工作，且实现了不同工序间的节拍一致性，提高生产质量和工作效率，降低工人劳动强度，改善工作环境。本发明适用广泛，可用于物料的输送、上料、扫码、检测、检验、装配、焊接、打磨、包装、贴标、点胶等工序，通过机器人本身的柔性来实现真正意义上的一体化的柔性生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种机器人柔性化生产工作站，其特征在于，包括：物料缓冲装置(1)、多功能工作间(2)和控制系统，所述物料缓冲装置(1)和所述多功能工作间(2)之间通过传送装置连接，用于物料的转移；其中，所述物料缓冲装置(1)包括旋转工作台(11)、定位夹具(12)和驱动装置，所述驱动装置与所述旋转工作台(11)连接，用于驱动所述旋转工作台(11)转动，所述旋转工作台(11)上固定有多个定位夹具(12)，用于夹持物料；所述多功能工作间(2)包括操作平台(22)、物料加工装置和物料输出通道(25)，所述物料加工装置用于将物料转送至所述多功能工作间(2)加工，所述物料输出通道(25)设于所述操作平台(22)上，用于将加工完毕的物料输出，所述控制系统用于控制所述机器人柔性化生产工作站的工作状态。
2.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述物料缓冲装置(1)还包括至少一个定位夹具(12)。
3.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述驱动装置为变位机(13)。
4.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述多功能工作间(2)还包括工作间框架(21)，所述工作间框架(21)设于所述操作平台(22)的上方的四周，形成只有入料口和出料口的壳体。
5.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述物料加工装置包括至少两台配合使用的机器人机构，所述机器人机构包括机器人本体(23)和机器人夹具(24)，所述机器人夹具(24)通过法兰盘固定在所述机器人本体(23)上，用于抓取物料。
6.如权利要求5所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述机器人机构还包括机器人视觉设备，用于判定物料的位置和判断物料加工是否合格。
7.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述物料输出通道(25)为皮带输送机或周转筐。
8.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述传送装置为机器人。
9.如权利要求1所述的机器人柔性化生产工作站，其特征在于，所述多功能工作间(2)为至少一个。
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