CN108214069B - 一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，该装置包括旋转式机械臂底座、设置在旋转式机械臂底座上的机械臂以及分别设置在旋转式机械臂底座周围的第一机床、第二机床、产品存放单元，机械臂的顶端设有旋转式机械手，该旋转式机械手包括设置在机械臂顶端的机械手旋转机构以及分别设置在机械手旋转机构上的第一夹持机构、第二夹持机构、吹气清扫机构。与现有技术相比，本发明通过机械臂在第一机床、第二机床及产品存放单元之间的交替操作，实现产品的自动化连续加工以及待加工产品的输入和加工完成品的输出，操作简单，生产效率高，并减少了操作人员的数量，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于节能减排汽车零部件技术领域，涉及一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置。
背景技术
伴随着全世界能源供应的日益紧张，以及全球温室效应气体的排放日益严重，再加上汽车制造业的竞争越来越激烈的现状，“低能、低排、低成本”的汽车节能减排技术便成为了汽车制造行业可持续发展的必然趋势。其中，将汽车轻量化处理是一种非常有效的节能减排方法。汽车轻量化实质上就是零部件轻量化。采用锻造铝合金轮毂，可以在很大程度上减轻汽车的自重，有利于实现汽车轻量化的目标。在目前的汽车轮毂加工过程中，一般采用人工将待加工轮毂放置在机床上的卡盘中，待机床加工完成之后，用手将机床上的轮毂取下，再拿着喷气枪对机床卡盘处残留的切削液、金属碎屑等进行清理，之后再将另一个待加工轮毂放置在机床上的卡盘中，等待其加工完成。该方式不仅工作效率低下，且操作过程复杂，往往需要多个操作人员分工配合完成，人力成本较高，增加了产品的生产成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产效率高的用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，该装置包括旋转式机械臂底座、设置在旋转式机械臂底座上的机械臂以及分别设置在旋转式机械臂底座周围的第一机床、第二机床、产品存放单元，所述的机械臂的顶端设有旋转式机械手，该旋转式机械手包括设置在机械臂顶端的机械手旋转机构以及分别设置在机械手旋转机构上的第一夹持机构、第二夹持机构、吹气清扫机构，所述的第一夹持机构将第一机床上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构对第一机床进行吹气清扫，之后第二夹持机构将待加工产品置于第一机床中。
所述的旋转式机械臂底座包括机械臂底座、设置在机械臂底座上的旋转平台以及与旋转平台传动连接的旋转平台步进电机，所述的机械臂设置在旋转平台上。旋转平台步进电机带动旋转平台在水平面内旋转，从而使机械臂能够面向第一机床、第二机床或产品存放单元进行操作。
所述的机械手旋转机构包括设置在机械臂的顶端的机械手转盘以及与机械手转盘传动连接的机械手转盘步进电机，所述的第一夹持机构、第二夹持机构及吹气清扫机构沿圆周方向均匀布设在机械手转盘上。机械手转盘步进电机带动机械手转盘转动，从而使第一夹持机构、第二夹持机构或吹气清扫机构能够对应机床上的卡盘中心处进行操作。
所述的第一夹持机构及第二夹持机构均包括夹持套筒、设置在夹持套筒内部并可沿径向运动的径向夹持组件以及设置在夹持套筒内部并可沿轴向运动的轴向送料组件。径向夹持组件能够从外围将汽车轮毂夹紧或松开；当将汽车轮毂置于机床的卡盘上时，为了使汽车轮毂能够完全卡入卡盘中心处的底部，保证加工精度，因此通过轴向送料组件将汽车轮毂向机床卡盘中心处的底部推动，将汽车轮毂完全卡入卡盘中心处的底部。
所述的径向夹持组件包括多个沿圆周方向均匀布设在夹持套筒内部的夹爪以及与夹爪传动连接的夹爪气缸，所述的轴向送料组件包括沿轴向设置在夹持套筒内部的推杆以及与推杆传动连接的推杆气缸。夹爪气缸控制夹爪沿夹持套筒的径向运动，以将汽车轮毂夹紧或松开；推杆气缸控制推杆沿夹持套筒的轴向运动，以将汽车轮毂推入机床的卡盘中心处底部。
所述的吹气清扫机构包括吹气套筒以及设置在吹气套筒内部的吹气喷嘴。当将机床上已经加工完成的汽车轮毂取下后，卡盘处仍会残留部分切削液、金属碎屑等，通过吹气喷嘴吹出高压气体，对卡盘进行吹气清扫，除去杂物，避免下次向卡盘中放入待加工产品时出现位置偏差或对加工造成不利影响。
所述的产品存放单元包括托盘自动交换机构以及分别设置在托盘自动交换机构上的第一托盘、第二托盘。先将第一托盘置于机械臂的工作区域内，机械臂上旋转式机械手中的吹气清扫机构对第一托盘的某一空格内吹气清扫之后，第一夹持机构将已加工完成的汽车轮毂置于该空格中，之后第二夹持机构从第一托盘中放有待加工产品的格子中取出一个待加工产品，并置于机床中进行加工；当第一托盘中的产品全部加工完成之后，托盘自动交换机构将第一托盘移走，同时将第二托盘移至机械臂的工作区域内，由机械臂对第二托盘内的待加工产品进行操作；之后操作人员将装满完成品的第一托盘取下，并将装满待加工产品的托盘放置在原第一托盘的位置，如此交替进行，操作人员只需隔一段时间更换一次托盘即可，劳动强度大大降低。
所述的托盘自动交换机构包括托盘工作台支架、设置在托盘工作台支架上的旋转式托盘工作台以及与旋转式托盘工作台传动连接的托盘工作台步进电机，所述的第一托盘及第二托盘并列设置在旋转式托盘工作台上。托盘工作台步进电机带动旋转式托盘工作台转动，将第一托盘及第二托盘交替转动至机械臂的工作区域内，便于机械臂对第一托盘及第二托盘交替操作。
该装置还包括电气控制器。电气控制器分别与第一机床、第二机床、机械臂以及各个电机、气缸电连接，用于调控整个加工过程的顺利进行。
作为优选的技术方案，该自动化加工装置可相对设置两个，并将两个自动化加工装置的产品存放单元置于两个自动化加工装置的中间，由操作人员在中间同时控制两个自动化加工装置的产品存放单元，并交替对两个产品存放单元中的托盘进行更换，进一步提高了生产效率。
本发明在实际应用时，第一夹持机构将第一机床上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构对第一机床进行吹气清扫，之后第二夹持机构将待加工产品置于第一机床中，由第一机床进行加工；机械臂旋转至产品存放单元工作区，机械臂上旋转式机械手中的吹气清扫机构对第一托盘的某一空格内部吹气清扫之后，第一夹持机构将加工完成品置于该空格中，之后第二夹持机构从第一托盘中放有待加工产品的格子中取出一个待加工产品；机械臂旋转至第二机床工作区，第一夹持机构将第二机床上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构对第二机床进行吹气清扫，之后第二夹持机构将待加工产品置于第二机床中，由第二机床进行加工；之后机械臂旋转至产品存放单元工作区，重复上述过程，将第一托盘中的待加工产品交替放入第一机床及第二机床中，实现产品的自动化连续加工。当第一托盘中的产品全部加工完成之后，托盘自动交换机构将第一托盘移走，同时将第二托盘移至机械臂的工作区域内，由机械臂对第二托盘内的待加工产品进行操作；之后操作人员将装满加工完成品的第一托盘取下，并将装有待加工产品的托盘放置在原第一托盘的位置，作为新的第一托盘，实现待加工产品的输入及加工完成品的输出。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)通过机械臂在第一机床、第二机床及产品存放单元之间的交替操作，实现产品的自动化连续加工，并通过托盘自动交换机构实现待加工产品的输入及加工完成品的输出，操作简单，生产效率高；
2)通过一个机械臂操作两台机床，大大提高了工作效率，并且只需一个操作人员进行间歇式地更换托盘即可实现加工过程的连续进行，降低了操作复杂度，减少了操作人员的数量和劳动强度，节省了成本；
3)旋转式机械手的功能全面，能够同时实现加工完成品的取出、机床的吹气清扫及待加工产品的放置，而毋需采用多个机械手分工配合实现各项功能，因而提高了工作效率和加工过程的连续性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中旋转式机械手的结构示意图；
图3为本发明中产品存放单元的结构示意图；
图中标记说明：
1—机械臂、2—第一机床、3—第二机床、4—旋转式机械手、5—第一夹持机构、6—第二夹持机构、7—吹气清扫机构、8—机械臂底座、9—旋转平台、10—机械手转盘、11—夹持套筒、12—夹爪、13—推杆、14—吹气套筒、15—吹气喷嘴、16—第一托盘、17—第二托盘、18—托盘工作台支架、19—旋转式托盘工作台、20—托盘工作台步进电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示的一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，该装置包括旋转式机械臂底座、设置在旋转式机械臂底座上的机械臂1以及分别设置在旋转式机械臂底座周围的第一机床2、第二机床3、产品存放单元，该装置还包括电气控制器。机械臂1的顶端设有旋转式机械手4，该旋转式机械手4包括设置在机械臂1顶端的机械手旋转机构以及分别设置在机械手旋转机构上的第一夹持机构5、第二夹持机构6、吹气清扫机构7，第一夹持机构5将第一机床2上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构7对第一机床2进行吹气清扫，之后第二夹持机构6将待加工产品置于第一机床2中。
其中，旋转式机械臂底座包括机械臂底座8、设置在机械臂底座8上的旋转平台9以及与旋转平台9传动连接的旋转平台步进电机，机械臂1设置在旋转平台9上。
如图2所示，旋转式机械手4中，机械手旋转机构包括设置在机械臂1的顶端的机械手转盘10以及与机械手转盘10传动连接的机械手转盘步进电机，第一夹持机构5、第二夹持机构6及吹气清扫机构7沿圆周方向均匀布设在机械手转盘10上。第一夹持机构5及第二夹持机构6均包括夹持套筒11、设置在夹持套筒11内部并可沿径向运动的径向夹持组件以及设置在夹持套筒11内部并可沿轴向运动的轴向送料组件，径向夹持组件包括多个沿圆周方向均匀布设在夹持套筒11内部的夹爪12以及与夹爪12传动连接的夹爪气缸，轴向送料组件包括沿轴向设置在夹持套筒11内部的推杆13以及与推杆13传动连接的推杆气缸。吹气清扫机构7包括吹气套筒14以及设置在吹气套筒14内部的吹气喷嘴15。
如图3所示，产品存放单元包括托盘自动交换机构以及分别设置在托盘自动交换机构上的第一托盘16、第二托盘17。托盘自动交换机构包括托盘工作台支架18、设置在托盘工作台支架18上的旋转式托盘工作台19以及与旋转式托盘工作台19传动连接的托盘工作台步进电机20，第一托盘16及第二托盘17并列设置在旋转式托盘工作台19上。
自动化加工装置在实际应用时，第一夹持机构5将第一机床2上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构7对第一机床2进行吹气清扫，之后第二夹持机构6将待加工产品置于第一机床2中，由第一机床2进行加工；机械臂1旋转至产品存放单元工作区，机械臂1上旋转式机械手4中的吹气清扫机构7对第一托盘16的某一空格内部吹气清扫之后，第一夹持机构5将加工完成品置于该空格中，之后第二夹持机构6从第一托盘16中放有待加工产品的格子中取出一个待加工产品；机械臂1旋转至第二机床3工作区，第一夹持机构5将第二机床3上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构7对第二机床3进行吹气清扫，之后第二夹持机构6将待加工产品置于第二机床3中，由第二机床3进行加工；之后机械臂1旋转至产品存放单元工作区，重复上述过程，将第一托盘16中的待加工产品交替放入第一机床2及第二机床3中，实现产品的自动化连续加工。当第一托盘16中的产品全部加工完成之后，托盘自动交换机构将第一托盘16移走，同时将第二托盘17移至机械臂1的工作区域内，由机械臂1对第二托盘17内的待加工产品进行操作；之后操作人员将装满加工完成品的第一托盘16取下，并将装有待加工产品的托盘放置在原第一托盘16的位置，作为新的第一托盘16，实现待加工产品的输入及加工完成品的输出。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，其特征在于，该装置包括旋转式机械臂底座、设置在旋转式机械臂底座上的机械臂(1)以及分别设置在旋转式机械臂底座周围的第一机床(2)、第二机床(3)、产品存放单元，所述的机械臂(1)的顶端设有旋转式机械手(4)，该旋转式机械手(4)包括设置在机械臂(1)顶端的机械手旋转机构以及分别设置在机械手旋转机构上的第一夹持机构(5)、第二夹持机构(6)、吹气清扫机构(7)，所述的第一夹持机构(5)将第一机床(2)上的加工完成品取下后，由吹气清扫机构(7)对第一机床(2)进行吹气清扫，之后第二夹持机构(6)将待加工产品置于第一机床(2)中；
所述的机械手旋转机构包括设置在机械臂(1)的顶端的机械手转盘(10)以及与机械手转盘(10)传动连接的机械手转盘步进电机，所述的第一夹持机构(5)、第二夹持机构(6)及吹气清扫机构(7)沿圆周方向均匀布设在机械手转盘(10)上；
所述的第一夹持机构(5)及第二夹持机构(6)均包括夹持套筒(11)、设置在夹持套筒(11)内部并可沿径向运动的径向夹持组件以及设置在夹持套筒(11)内部并可沿轴向运动的轴向送料组件；
所述的吹气清扫机构(7)包括吹气套筒(14)以及设置在吹气套筒(14)内部的吹气喷嘴(15)；
所述的产品存放单元包括托盘自动交换机构以及分别设置在托盘自动交换机构上的第一托盘(16)、第二托盘(17)；
所述的托盘自动交换机构包括托盘工作台支架(18)、设置在托盘工作台支架(18)上的旋转式托盘工作台(19)以及与旋转式托盘工作台(19)传动连接的托盘工作台步进电机(20)，所述的第一托盘(16)及第二托盘(17)并列设置在旋转式托盘工作台(19)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，其特征在于，所述的旋转式机械臂底座包括机械臂底座(8)、设置在机械臂底座(8)上的旋转平台(9)以及与旋转平台(9)传动连接的旋转平台步进电机，所述的机械臂(1)设置在旋转平台(9)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，其特征在于，所述的径向夹持组件包括多个沿圆周方向均匀布设在夹持套筒(11)内部的夹爪(12)以及与夹爪(12)传动连接的夹爪气缸，所述的轴向送料组件包括沿轴向设置在夹持套筒(11)内部的推杆(13)以及与推杆(13)传动连接的推杆气缸。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于节能减排汽车零部件的自动化加工装置，其特征在于，该装置还包括电气控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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