CN109396847A - 一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，包括输送系统、定位系统、切割系统、转运系统、钻削系统，所述输送系统包括输入系统和输出系统，所述定位系统设置在输入系统上，以及输入系统和输出系统之间，切割系统、转运系统、钻削系统设置在输入系统和输出系统之间；所述切割系统和所述转运系统集成在机器人上，机器人的执行末端设有旋转轴，旋转轴的左侧设有切割主轴，旋转轴的右侧设有搬运夹具，切割主轴上设有切割锯片。所述机器人将输送系统、定位系统、钻削系统集成在一条生产线上，使轮毂冒口和浇口的切割及中心孔的预钻在一条生产线上自动完成，降低劳动强度，提高生产效率。

Description

一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线

技术领域

本发明涉及轮毂加工技术领域，具体涉及摩托车铝合金轮毂的加工生产线。

背景技术

摩托车铝合金轮毂，采用重力铸造，铸造毛坯均带有冒口、浇口，所述冒口、浇口需要在热处理前去除，并在浇口处预钻中心孔。

现有技术，分两个工序分别完成冒口、浇口的去除和钻孔，采用的设备为半自动数控车床和钻床，产品的在加工过程中的上料装夹和下料，人工完成，劳动强度大，用工成本高。由于产品尺寸规格众多，每种产品切割和钻孔的工艺不同，所需要的机床定位夹具和钻头直径无法统一，当前采用的普通数控机床和钻床无法实现混线生产，制约着行业自动化水平的提高。

发明内容

本发明所解决的技术问题：制造摩托车铝合金轮毂的铸造毛坯，其冒口、浇口、预钻中心孔在同一生产线上自动完成。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，包括输送系统、定位系统、切割系统、转运系统、钻削系统，所述输送系统包括输入系统和输出系统，所述定位系统设置在输入系统上，以及输入系统和输出系统之间，切割系统、转运系统、钻削系统设置在输入系统和输出系统之间；所述切割系统和所述转运系统集成在机器人上，机器人的执行末端设有旋转轴，旋转轴的左侧设有切割主轴，旋转轴的右侧设有搬运夹具，切割主轴上设有切割锯片。

按上述技术方案，输入系统将轮毂输送至定位系统，在机器人搬运夹具的搬运下，轮毂被定位系统准确定位。之后，所述切割主轴动作，驱动切割锯片旋转，在机器人的驱动下，切割锯片以轮毂的中心为旋转中心，作轨迹为圆环的运动，将轮毂边缘处的冒口切除；之后，在机器人的驱动下，切割锯片来到轮毂中心处，切除浇口。之后，所述钻削系统对轮毂预钻中心孔。机器人搬运夹具能够将加工完成的轮毂搬运至输出系统。

本发明所述机器人的执行末端具有搬运和加工的双重功能，其中，搬运功能由所述搬运夹具实现，加工功能由所述切割主轴和切割锯片实现，搬运功能和加工功能的切换由旋转轴旋转180度实现。

所述机器人将输送系统、定位系统、钻削系统集成在一条生产线上，使轮毂冒口和浇口的切割及中心孔的预钻在一条生产线上自动完成，降低劳动强度，提高生产效率。

所述定位系统包括左侧卡盘、右侧卡盘、粗定位装置、视觉系统、控制系统。左侧卡盘和右侧卡盘均位于输入系统和输出系统之间，左侧卡盘接近输入系统，右侧卡盘接近输出系统。所述粗定位装置设置在输入系统上，所述视觉系统设置在输入系统的上方，所述控制系统与视觉系统、机器人连接。所述视觉系统设有光源，光源的光线水平均匀地分布在视觉系统的视觉区域。所述控制系统储存有若干轮毂型号的视觉图片库，所述控制系统设有图片灰度处理的软件。

上述粗定位装置对输入系统输送来的轮毂进行粗定位后，由机器人的搬运夹具将其搬运至左侧卡盘、右侧卡盘。由于合模不紧、模具磨损等原因，轮毂毛坯会产生肥边或外圆凸起，导致机器人搬运夹具的中心和轮毂中心具有偏差，容易造成机器人放入左侧卡盘、右侧卡盘时发生相撞事故。因此，需要对轮毂的中心进行纠偏。

一种轮毂中心的纠偏方法，所述粗定位装置对轮毂粗定位后，视觉系统对轮毂进行拍照，获取轮毂的黑白图像，所述控制系统对轮毂的黑白图像进行灰度处理，图片灰度处理的软件计算图像中灰度值变化强度，寻找轮辋内侧的圆，并输出圆心坐标，该坐标即是轮毂的准确中心。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线的示意图；

图2为左侧卡盘的示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为去冒口和去浇口示意图；

图5为钻中心孔示意图。

图中符号说明：

11、输入系统；12、输出系统；

20、钻削系统；21、钻孔机的钻头；

30、机器人；31、旋转轴；32、搬运夹具；33、切割锯片；

41、左侧卡盘；42、右侧卡盘；43、梯形卡爪；

50、视觉系统；

70、排屑系统；

81、冒口；82、浇口。

具体实施方式

如图1，一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，包括输送系统、定位系统、切割系统、转运系统、钻削系统20、排屑系统70。

所述输送系统包括输入系统11和输出系统12，输入系统和输出系统均采用输送带。

所述定位系统包括粗定位装置、视觉系统50、控制系统、左侧卡盘41和右侧卡盘42。

所述粗定位装置设置在输入系统11上，所述粗定位装置采用气缸，所述气缸上设有夹爪，气缸驱动夹爪移动，夹爪夹紧轮毂，作为一种优选，所述气缸为费斯托气缸。所述粗定位装置设有传感器，例如，压力传感器，安装在夹爪上，夹爪夹持轮毂，压力传感器受压而被触发。

所述视觉系统50设置在输入系统的上方，包括500万智能相机、镜头、光源，光源的光线水平均匀地分布在相机和镜头的视觉区域。

所述控制系统设置在电气柜中，包括工控机、显示器、PLC等电气元件。所述控制系统储存有若干轮毂型号的视觉图片库，所述控制系统设有图片灰度处理的软件。上述粗定位装置的传感器、视觉系统与控制系统连接。

左侧卡盘41和右侧卡盘42均位于输入系统11和输出系统12之间，左侧卡盘接近输入系统，右侧卡盘接近输出系统。左侧卡盘41的中心与右侧卡盘42的中心相对设置，即左侧卡盘的中心和右侧卡盘的中心位于同一水平线上。

结合图2、图3，左侧卡盘41和右侧卡盘42中，任一卡盘为液压卡盘，该液压卡盘设有的夹爪，为常用件，与现有技术的卡盘无异，但是，作为一种改进，本发明在卡盘夹爪上安装了梯形卡爪43，每个梯形卡爪设有三个台阶，其作用在于：可兼容10-19寸所有规格铝轮的夹紧，具体地，最外侧台阶能够夹紧的轮毂的尺寸范围为19-16寸，中间台阶能够夹紧的轮毂的尺寸范围为15-13寸，最内侧台阶能够夹紧的轮毂的尺寸范围为12-10寸。任一卡盘设有接近传感器，用于感知轮毂的到位情况。

所述切割系统和转运系统集成于机器人30。机器人的执行末端位于输入系统11和输出系统12之间，机器人的执行末端设有旋转轴31，旋转轴的左侧设有切割主轴，旋转轴的右侧设有搬运夹具32，切割主轴上设有切割锯片33。机器人30与所述控制系统连接。

所述切割锯片33切割左侧卡盘上轮毂的冒口和浇口，所述钻削系统对右侧卡盘上的轮毂预钻中心孔。

实际操作中，轮毂经输入系统11进入粗定位区域，触发安装在输入系统上的传感器，传感向粗定位装置提供信号，粗定位装置夹紧轮毂。粗定位装置上的传感器被触发，向视觉系统和机器人提供信号。视觉系统接到粗定位装置上传感器的信号后，对轮毂型号进行拍照识别，并对轮毂的中心进行纠偏处理，纠偏方法如下：轮毂被粗定位后，视觉系统中的黑白相机接收PLC给出的触发信号，对轮毂进行拍照，获取轮毂的黑白图像，控制系统中的图片灰度处理软件对轮毂的黑白图像进行灰度处理，软件计算图像中灰度值变化强度，寻找轮辋内侧的圆，并输出圆心坐标，该坐标是轮毂的准确中心。

机器人30接到粗定位装置上传感器的信号(该信号经控制系统PLC向机器人发送)后，等待视觉系统拍照完成后，机器人的搬运夹具32对轮毂进行夹取。机器人根据轮毂的型号所对应的尺寸规格，并根据视觉系统纠偏后的轮毂中心点，将轮毂放入所述左侧卡盘41内，左侧卡盘内的接近传感器确认轮毂的到位情况，左侧卡盘对轮毂进行夹紧。

所述接近传感器将信号传送给机器人30，控制系统向机器人发送适合当前轮毂型号的切割工艺尺寸，机器人根据该工艺尺寸，动作大臂和小臂，机器人多轴联动，使所述切割主轴在自转的同时，围绕轮毂的中心进行公转，切割主轴上的切割锯片33将轮毂上的冒口切除，参考图4。之后，在机器人的驱动下，所述切割锯片33来到轮毂的中心处，切除轮毂中心处的浇口。

机器人的旋转轴31旋转180度，使所述搬运夹具32面对轮毂，并夹取轮毂。之后，旋转轴31再旋转180度，将轮毂水平送入右侧卡盘42装夹，与左侧卡盘中心相对的右侧卡盘能够消除梯形卡爪43夹持轮毂而产生的偏差，即，轮毂在左侧卡盘和右侧卡盘上对位的基准是左侧卡盘和右侧卡盘的中心。

钻削系统20与控制系统连接，控制系统向钻削系统发送轮毂型号的尺寸数据，钻削系统的钻孔机根据该尺寸数据选择相应的钻头对右侧卡盘42上的轮毂钻中心孔，参考图5。

钻孔完毕，机器人30的搬运夹具32将右侧卡盘42上的轮毂搬运至输出系统。

Claims (6)

1.一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，包括输送系统、定位系统、切割系统、转运系统、钻削系统，所述输送系统包括输入系统(11)和输出系统(12)，所述定位系统设置在输入系统上，以及输入系统和输出系统之间，切割系统、转运系统、钻削系统(20)设置在输入系统和输出系统之间；其特征在于：所述切割系统和所述转运系统集成在机器人(30)上，机器人的执行末端设有旋转轴(31)，旋转轴的左侧设有切割主轴，旋转轴的右侧设有搬运夹具(32)，切割主轴上设有切割锯片(33)。

2.如权利要求1所述的一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，其特征在于：所述定位系统包括左侧卡盘(41)和右侧卡盘(42)，左侧卡盘和右侧卡盘均位于输入系统(11)和输出系统(12)之间，左侧卡盘接近输入系统，右侧卡盘接近输出系统；

所述切割锯片(33)切割左侧卡盘上轮毂的冒口和浇口，所述钻削系统对右侧卡盘上的轮毂预钻中心孔。

3.如权利要求2所述的一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，其特征在于：左侧卡盘(41)的中心与右侧卡盘(42)的中心相对设置。

4.如权利要求2所述的一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，其特征在于：左侧卡盘(41)和右侧卡盘(42)中，任一卡盘的夹爪上设有梯形卡爪(43)。

5.如权利要求2所述的一种切割轮毂冒口、浇口和预钻孔的柔性生产线，其特征在于：所述定位系统还包括粗定位装置、视觉系统(50)、控制系统；所述粗定位装置设置在输入系统(11)上，所述视觉系统设置在输入系统的上方，所述控制系统与视觉系统、机器人(30)连接；

所述视觉系统设有光源，光源的光线水平均匀地分布在视觉系统的视觉区域；所述控制系统储存有若干轮毂型号的视觉图片库，所述控制系统设有图片灰度处理的软件。

6.一种轮毂中心的纠偏方法，其特征在于：权利要求5中所述粗定位装置对轮毂粗定位后，权利要求5中的视觉系统对轮毂进行拍照，获取轮毂的黑白图像，权利要求5所述控制系统对轮毂的黑白图像进行灰度处理，权利要求5所述的软件计算图像中灰度值变化强度，寻找轮辋内侧的圆，并输出圆心坐标，该坐标是轮毂的准确中心。