CN109623926A - 用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线 - Google Patents

Abstract

发明公开了用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其包括输送物料的物料运输装置；限位装置；在物料运输装置底部布置升降装置；在其左右各有一套推料装置和带定位机构的皮带输送装置；在机械臂沿直线导轨自近止端向远止端运动的过程中，依次布置了数量合理的加工装置，其上配备有针对不同零件所设计的工装夹具；在介于上料平台与加工机床之间，同样布置了物料运输装置，用于物料的回收。本发明极大的提高非金属板类零件的生产效率及作业时的自动化水平，满足各零件的产量需求，满足加工精度需求；减少人工成本，降低了减少人工对生产过程的干扰，尽可能实现了生产过程中的无人化；生产线稳定可靠、高效节能。

Description

用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线

技术领域

本发明涉及一种高效自动化生产流水线，尤其涉及一种用于非金属矩形板类零件的自动化柔性生产线，属机械加工设备技术领域，特别适用于非金属矩形板类零件的流水线生产模式。

背景技术

对于大批量小品种的生产模式来说，柔性加工生产线是一种高效且经济的加工方式，相比于传统机床来说，柔性生产线的主要优势在于其在产品生产过程中，既能保证产品加工质量，又能获得高的产品生产效率，尤为显著的是柔性生产线在运作过程中具有很高的自动化执行能力。现今，为应对企业用人成本大幅增加的现状和更为激烈的市场竞争态势，柔性生产线的应用恰好能改善上述状况。因而，将柔性生产线应用到制造企业的实际生产加工过程中已成为必然之势。

当前，制造企业在加工非金属矩形板类零件时，通常会选用经改造的通用机床，并辅以专用夹具来搭建非金属矩形板类零件生产线。此种生产线大多是为了实现加工过程中的某些步骤而临时将应用于不同场合的通用机床生硬的组合到一起，而未综合考虑对象产品生产制造全过程，在使用此类生产线进行加工时，各道生产过程往往不能被很好地衔接起来，制造过程相对不集中，不利于制造过程中对生产资源进行统一管理。与此同时，此类生产线自动化程度相对较低，生成单个零件时的人工成本却相对较高，且单台机床工作时的效率较低，再者，对大批量生产而言，使用的单台机床数量较多，无形中给企业增加了设备维护成本。

在目前行业背景下，大量从事非金属矩形板类零件加工的制造企业，大多都放弃了传统通用机床，而转向新型的加工系统，以期来提高制造产品生产效率，降低设备运营维护等生产成本，获得更高的经济效益。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其包括物料运输装置、限位装置、皮带输送装置、升降装置、推料装置、运料机械臂装置、加工装置、物料回收装置和控制器，其特征在于，

所述物料运输装置可纵向移动的设置在其底部的纵向直线导轨上；

所述纵向直线导轨上设置有对称布置的两对限位装置，所述物料运输装置到达预定位置后，所述限位装置用于对所述物料运输装置进行锁紧固定；

所述物料运输装置的底部布置有驱动器上的零件升降的升降装置；

位于所述物料运输装置的预定位置处设置有布置在所述物料运输装置一侧的推料装置，且该位置的所述物料运输装置另一侧设置有皮带输送装置；

所述升降装置将零件顶升至预定高度后，所述推料装置将零件推送至所述皮带输送装置上，且所述皮带输送装置沿着横向方向延伸布设；

所述皮带输送装置的横向运输方向的前侧设置有多个横向布设的所述加工装置；

位于所述皮带输送装置和各个加工装置的上方设置有能够横向往复移动的运料机械臂装置，且所述运料机械臂装置安装在横向延伸的龙门架上；

所述运料机械臂装置将所述皮带输送装置上的实现定位后的零件搬运至所述加工装置上，以便通过加工装置对零件进行加工；

零件被所述加工装置加工完成后，所述运料机械臂装置将加工完成的零件搬运至所述物料回收装置；

各个装置由所述控制器进行控制。

进一步，作为优选，所述物料运输装置包括万向轮、料仓底板、物料支撑板、导杆、挡块和车体，其中，所述车体的底部安装有万向轮，以便使得车体沿着所述纵向直线导轨移动，所述车体为长方体框架结构，且所述所述车体的底部装有料仓底板，料仓底板上装有物料支撑板，物料支撑板沿导杆做上下运动，四根组成井型架的所述导杆竖直延伸的固定在所述车体框架内，一个料仓有两个井型架组成，在车体顶部物料出口处安装装有对零件进行定位防止其移动时偏移的挡块。

进一步，作为优选，所述推料装置包括基座、推料机构整体固定座、滑轨、推杆、推杆气缸活塞杆、推杆气缸套筒、丝杆、步进电动机、气缸底座、滑块和丝杆螺母，其中，基座的顶部设置有推料机构整体固定座，所述推料机构整体固定座上设置有纵向延伸的两个平行布置的滑轨，所述气缸底座的底部设置有两个滑块，所述滑块与所述滑轨配合滑动，所述推料机构整体固定座上设置有由步进电动机驱动转动的丝杆，所述气缸底座的底部设置有与所述丝杆螺纹配合的丝杆螺母，所述气缸底座由所述步进电动机驱动纵向延伸滑轨移动，所述气缸底座上设置有横向延伸布置的推杆气缸套筒，所述推杆气缸套筒的推杆气缸活塞杆的前端设置有对零件进行推动的推杆。

进一步，作为优选，所述限位装置包括阻挡气缸、阻挡气缸脚架和阻挡气缸固定座，其中，所述阻挡气缸固定座安装在所述纵向直线导轨旁，所述阻挡气缸通过阻挡气缸脚架以横向方向延伸的安装在阻挡气缸固定座上，阻挡气缸的活塞杆前端设置有对物料运输装置进行阻挡锁止的阻挡装置，所述物料运输装置移动至预定位置时，所述阻挡气缸接受信号后，其前端的阻挡装置伸出，防止物料运输装置移动。

进一步，作为优选，所述皮带输送装置包括支架、运输带、轧辊组、三相异步电动机、接近开关、运输带导轨、运输带、推杆和无杆气缸，其中，所述支架的上端设置有轧辊组，所述轧辊组上绕设有所述运输带，所述运输带沿着所述支架的长度方向横向延伸布置，所述三相异步电动机通过所述轧辊组驱动所述运输带传动，所述支架的顶部沿着长度方向布设有横向延伸的两平行的运输带导轨，所述运输带导轨的侧部分别装有一对接近开关，所述接近开关前端装有运输带定位挡块，运输带定位挡块与导轨呈垂直布置，导轨上面通过一对运输带导轨固定片安装设置有无杆气缸底座，无杆气缸沿着运输带的宽度方向延伸固定在无杆气缸底座上，无杆气缸中的无杆气缸滑块上连接有推杆，推杆与导轨呈平行布置，无杆气缸带动推杆做往复运动，使待加工板类零件在运输带上正确摆放。

进一步，作为优选，所述升降装置包括电动机、蜗轮丝杆升降机和蜗轮丝杆升降机底座，其中，电动机、蜗轮丝杆升降机均安装在蜗轮丝杆升降机底座上，电动机与蜗轮丝杆升降机传动连接，该升降装置工作时，电动机正反转，从而带动蜗轮丝杆升降机的丝杆上下运动，蜗轮丝杆升降机的丝杆的端部设置有法兰盘。

进一步，作为优选，所述运料机械臂装置包括Z轴支撑板、机械臂导轨、伺服电动机、机械臂横梁、Z轴丝杆、Z轴传动轮、丝杆螺母和吸盘架，其中，所述机械臂导轨沿着龙门架的横向方向延伸，所述机械臂横梁上设置有伺服电动机，所述伺服电动机的输出端通过齿轮组与设置在龙门架顶部的机械臂导轨齿条啮合传动，进而带动所述机械臂横梁沿着龙门架的横向方向移动；所述机械臂横梁上设置有与龙门架的横向方向垂直的机械臂横梁齿条和机械臂横梁导轨，所述Z轴支撑板上设置有驱动所述Z轴支撑板沿着机械臂横梁导轨方向移动的纵向伺服电机，所述纵向伺服电机通过齿轮组与机械臂横梁齿条啮合传动，所述Z轴支撑板上设置有由Z轴电动机驱动且通过Z轴丝杆螺纹传动的丝杆螺母，所述丝杆螺母的两端设置有Z轴传动轮，所述Z轴传动轮沿着Z轴支撑板上的z轴导轨上下运动，所述丝杆螺母的下端固定设置有吸盘架，所述吸盘架的下端设置有对零件进行吸附抓取的吸盘。

进一步，作为优选，加工装置上设置有工装夹具，工装夹具包括无杆气缸支撑、无杆气缸、长端压板、气缸推杆、辅助夹紧气缸、气缸支撑、零点定位模板、吸盘底座、吸盘、气缸间连接架和短端压板，其中，零点定位模板安装在机床导轨上，吸盘通过吸盘底座与零点定位模板相连，零点定位模板前后两侧装有气缸支撑，气缸支撑上装有辅助夹紧气缸，长端压板与气缸推杆相连接，左右两侧装有用于支撑无杆气缸的无杆气缸支撑，左右两侧也同样布置辅助夹紧气缸，左右两侧的短端压板与气缸推杆相连接，辅助夹紧气缸与无杆气缸通过气缸间连接架相连接。

进一步，作为优选，位于所述物料运输装置的预定位置处还设置有安装支架，安装支架上安装有一副测距传感器，该测距传感器用于测量零件毛坯是否达到预定高度，以便实现控制升降装置停止工作。

进一步，作为优选，物料回收装置的结构与物料运输装置相同，且所述物料回收装置设置在纵向回收导轨上，且纵向回收导轨上也设置有对物料回收装置进行锁紧的限位装置，且所述物料回收装置布置在皮带运输装置与加工机床之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过对机械臂装置、上料平台、加工装置和物料回收装置在空间上进行合理的组合，实现非金属矩形板类零件的自动化生产。在送料装置中，先利用存在于物料小车中的井型架，使得物料在抹料时具有方向性，再使用蜗轮丝杆升降机构将抹在一起的物料集中向上推送，安装在物料小车上方钢架上且与小车两组井型架中心相对的两副测距传感器可控制物料上升的极限位置，最终实现物料在输送前的预处理工作；

(2)机械臂在设计时选用直角坐标机械臂辅以直线导轨进行空间上的移动，空间可达性好，执行动作较为敏捷，极大地提高机械臂在工作时的重复定位精度，同时降低设计机械臂控制系统时的复杂度；

(3)上料平台上配有物料顶升机构、推杆上的丝杠传动机构、皮带传动机构和定位机构，执行动作连贯，无干涉，自动化程度高；加工装置布置合理，其上配有可自动定位与夹紧的工装夹具，加工过程平稳，产品加工质量较高；

(4)物料被送至固定于加工机床工作台上的夹具时，气动夹紧装置工作，自动夹紧物料，加工完成后，送开物料，实现物料在夹具上的自动装夹功能。同时，通过布置数量合理的加工机床，可控制整条柔性生产线在24小时内全勤工作，极大的提高产品生产效率，大幅降低工人劳动强度，减少人工成本。

(5)本发明的物料回收装置，布置合理，便于物料的回收，执行速度快，拆卸物料方便。

附图说明

图1是本发明板类零件柔性生产线结构示意图

图2是图1中物料系统结构示意图

图3是图1中推料装置1的结构示意图

图4是图1中物料运输装置升降测距传感器安装支架2的结构示意图

图5是图1中物料运输装置3的结构示意图

图6是图1中皮带运输装置4的结构示意图

图7是图6中皮带运输装置4内部结构示意图

图8是图6中皮带运输装置4皮带张紧结构示意图

图9是图1机械臂装置5的结构示意图

图10是图8机械臂装置5内部结构示意图

图11是图1中工装夹具6的结构示意图

图12是图1中升降装置8的结构示意图

图13是图1中限位装置9的结构示意图

图14是待加工板类零件模型示意图

图中：1推料装置；1-1基座；1-2丝杆支撑座；1-3推料机构整体固定座；1-4滑轨；1-5推杆；1-6推杆气缸螺母；1-7推杆气缸活塞杆；1-8推杆气缸套筒；1-9丝杆；1-10丝杆固定座；1-11联轴器；1-12步进电动机固定座；1-13步进电动机；1-14推料装置焊接板；1-15气缸紧固螺母；1-16气缸固定支座；1-17气缸底座；1-18滑块；1-19滚珠丝杆螺母座；1-20丝杆螺母；

2物料运输装置升降测距传感器安装支架；2-1安装支架；2-2测距传感器；

3物料运输装置；3-1万向轮；3-2料仓底板；3-3物料支撑板；3-4车体导杆连接片；3-5导杆；3-6挡块；3-7车体；3-8轨道；

4皮带运输装置；4-1脚环；4-2支架；4-3电动机封板；4-4运输带导轨固定片；4-5运输带定位块；4-6接近开关固定架；4-7接近开关；4-8运输带导轨；4-9运输带；4-10推杆；4-11无杆气缸滑块；4-12无杆气缸托架；4-13无杆气缸头部；4-14无杆气缸脚架；4-15无杆气缸底座；4-16无杆气缸；4-17电动机底座；4-18传力轧辊；4-19传力轧辊轴承固定架；4-20滚动轧辊；4-21支撑轧辊固定架；4-22张紧轧辊张紧拉码；4-23张紧轧辊；4-24支撑轧辊；4-25三相异步电动机；4-26安装板；4-27皮带轮；

5机械臂装置；5-1传动板；5-2传动轮；5-3Z轴导轨；5-4电动机圆形支架；5-5Z轴支撑板；5-6机械臂导轨；5-7机械臂导轨齿条；5-8伺服电动机；5-9机械臂支架；5-10机械臂横梁导轨；5-11机械臂横梁；5-12机械臂横梁齿条；5-13桁架；5-14Z轴传动轮；5-15丝杆螺母；5-16传动轮支架；5-17吸盘架；5-18支撑板；5-19齿轮；5-20端盖；5-21套筒；5-22电动机传动轴；5-23锥齿轮；5-24z传动轴；5-25联轴器；5-26z轴支架；5-27Z轴丝杆；5-28横梁齿轮；

6工装夹具；6-1无杆气缸支撑；6-2无杆气缸；6-3长端压板；6-4气缸推杆；6-5辅助夹紧气缸；6-6气缸支撑；6-7零点定位模板；6-8吸盘底座；6-9吸盘；6-10气缸间连接架；6-11短端压板；

7加工装置；

8升降装置；8-1伺服电动机；8-2蜗轮丝杆升降机；8-3蜗轮丝杆升降机底座；

9限位装置；9-1阻挡气缸；9-2阻挡气缸脚架；9-3阻挡气缸固定座；

10待加工板类零件模型；10-1支撑座；10-2钩尾框；10-3尾框托梁；10-4旁承磨耗板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其包括物料运输装置3、限位装置9、皮带输送装置4、升降装置8、推料装置1、运料机械臂装置5、加工装置7、物料回收装置和控制器，其特征在于，

所述物料运输装置3可纵向移动的设置在其底部的纵向直线导轨上；

所述纵向直线导轨上设置有对称布置的两对限位装置9，所述物料运输装置3到达预定位置后，所述限位装置9用于对所述物料运输装置3进行锁紧固定；

所述物料运输装置3的底部布置有驱动器上的零件升降的升降装置8；

位于所述物料运输装置3的预定位置处设置有布置在所述物料运输装置3一侧的推料装置1，且该位置的所述物料运输装置3另一侧设置有皮带输送装置4；

所述升降装置8将零件顶升至预定高度后，所述推料装置1将零件推送至所述皮带输送装置4上，且所述皮带输送装置4沿着横向方向延伸布设；

所述皮带输送装置4的横向运输方向的前侧设置有多个横向布设的所述加工装置7；

位于所述皮带输送装置4和各个加工装置7的上方设置有能够横向往复移动的运料机械臂装置5，且所述运料机械臂装置5安装在横向延伸的龙门架上；

所述运料机械臂装置5将所述皮带输送装置4上的实现定位后的零件搬运至所述加工装置7上，以便通过加工装置7对零件进行加工；

零件被所述加工装置7加工完成后，所述运料机械臂装置5将加工完成的零件搬运至所述物料回收装置；各个装置由所述控制器进行控制。

其中，参见图1和图2，本发明的运料机械臂装置5贯穿全局呈直线型布置，运料机械臂为龙门式，底端固定在地面上，在其近止端下方，布置着物料运输系统，其上具有沿直线导轨做水平运动用以输送物料的物料运输装置3；限位装置9为两对且呈中心对称排布在两平行直线导轨的外侧；在临近的安装支架2-1上安装一副测距传感器2-2；在物料运输装置底部布置升降装置8；同时，在其左右各有一套推料装置1和带定位机构的皮带输送装置4；在机械臂沿直线导轨自近止端向远止端运动的过程中，在两移动导轨内侧，依次布置了数量合理的加工装置7，其上配备有针对不同零件所设计的工装夹具6；在由机械臂返程途中，靠近上料平台，同时介于上料平台与加工机床之间，同样布置了物料运输装置3，用于物料的回收，其底部同样布置有升降装置8，两平行直线导轨的外侧布置有一对呈中心对称排布的限位装置9。

参见图3，推料装置1的基座1-1上布置有推料机构整体固定座1-3，在推料机构整体固定座1-3的上下两端布置有一对滑轨1-4。在推料机构整体固定座1-3的左右两边分别布置有焊接板1-14，左边焊接板上布置有丝杆支撑座1-2，右边焊接板布置有步进电动机1-13和丝杆固定座1-10，在支撑座1-2和固定座1-10之间布置有丝杆1-9，在丝杆1-9上布置有丝杆螺母1-20，丝杆螺母1-20装在滚珠丝杆螺母座1-19中。步进电动机1-13和丝杆1-9之间通过联轴器1-11相连接。滚珠丝杆螺母座1-19上布置有气缸底座1-17,气缸底座1-17与滑轨1-4程垂直布置并通过滑块1-18相连接。气缸底座1-17上下两端布置有气缸固定支座1-16，推杆气缸套筒1-8通过气缸紧固螺母1-15固定在气缸固定支座1-16上；推杆气缸活塞杆1-7从一端伸出，推杆1-5和推杆气缸活塞杆1-7之间通过推杆气缸螺母1-6相连接。推料装置1工作时，步进电动机1-13正反转，带动丝杆1-9正反转，由丝杆螺母1-20带动气缸底座1-17和滑块1-18沿导轨1-4做水平运动。气缸底座1-17上的推杆气缸套筒1-8里的推杆气缸活塞杆1-7带动推杆1-5做伸缩运动。

参见图4，位于所述物料运输装置3的预定位置处还设置有安装支架2-1，安装支架2-1上安装有一副测距传感器2-2，该测距传感器2-2用于测量零件毛坯是否达到预定高度，以便实现控制升降装置8停止工作。

参见图5，物料运输装置3的车体3-7的四周装有万向轮3-1，并安装在两平行导轨之上，车体3-7的底部装有料仓底板3-2，料仓底板3-2上装有物料支撑板3-3，物料支撑板3-3沿导杆3-5做上下运动，导杆3-5和车体3-7通过车体导杆连接片3-4相连接，四根导杆组成井型架，一个料仓有两个井型架组成，在车体3-7顶部物料出口处，装有挡块3-6，起到定位作用，防止物料移动时发生偏移。

参见图6、图7和图8，皮带运输装置4的支架4-2的四周装有脚环4-1，支架4-2中间位置装有电动机底座4-17，支架顶部两侧布置有一对运输带导轨4-8，导轨4-8两侧面分别装有一对接近开关固定架4-6，上面分别装有接近开关4-7，接近开关4-7前端装有运输带定位挡块4-28，运输带定位挡块4-28与导轨4-8呈垂直布置，导轨4-8上面装有一对运输带导轨固定片4-4，输带导轨固定片4-4上装有无杆气缸底座4-15，无杆气缸底座4-15与导轨4-8呈垂直布置，无杆气缸4-16通过无杆气缸脚架4-14固定在无杆气缸底座4-15上，无杆气缸4-16中无杆气缸滑块4-11上布置有无杆气缸托架4-12，无杆气缸托架4-12与无杆气缸推杆4-10相连接，推杆4-10与导轨4-8呈平行布置，支架4-2的下部装有电动机底座4-17，支架4-2的前后两边装有安装板4-26，三相异步电动机4-25通过螺栓固定在一侧安装板4-26内侧，三相异步电动机4-25的下部安装有电动机底座4-17。安装板4-26外侧装有皮带轮4-27，一端与三相异步电动机4-25相连接，另一端与传力轧辊4-18相连接。导轨4-8的两端装有张紧轧辊4-23，张紧轧辊4-23的两端装有张紧轧辊张紧拉码4-22，张紧轧辊张紧拉码4-22安装在导轨4-8的内部。导轨4-8内侧各装有一个支撑轧辊固定架4-21，支撑轧辊4-24通过支撑轧辊固定架4-21与导轨4-8相连接。在张紧轧辊4-23和传力轧辊4-18之间，安装有一对滚动轧辊4-20。在张紧轧辊4-23、滚动轧辊4-20、支撑轧辊4-24和传力轧辊4-18之间，安装有运输带4-9。皮带运输装置4工作时，三相异步电动机4-25转动，带动皮带轮4-27运动，皮带轮4-27从动轮带动传力轧辊4-18旋转。由传力轧辊4-18、张紧轧辊4-23、滚动轧辊4-20和支撑轧辊4-24所组成的空间轮系结构对运输带4-9起到传动、定位、张紧、支撑的作用。无杆气缸4-16带动推杆4-10做往复运动，使待加工板类零件在运输带上正确摆放。

参见图9和图10，机械臂装置5有四根机械臂支架5-9，机械臂支架5-9上装有两根呈水平布置的桁架5-13，其上安装有一对呈平行布置的机械臂导轨5-6和另一对同样呈平行布置的机械臂导轨齿条5-7，机械臂横梁5-11通过安置在其两端的传动板5-1和装于传动板上的传动轮5-2架于机械臂导轨5-6上，伺服电动机5-8安装在传动板上，电动机传动轴5-22和横梁传动轴5-24上装有一对配合的锥齿轮5-23，横梁传动轴的一端装有齿轮5-19，在5-23和5-19之间还装有套筒5-21和端盖5-20，用于和导轨齿条相啮合，5-11上装有横梁导轨5-10和横梁齿条5-12，z轴亦通过传动板5-1和装于其上的传动轮5-2架于机械臂横梁5-11上，通过安装在传动板5-1上的伺服电动机5-8带动一对锥齿轮，在不与电动机传动轴相连的锥齿轮安装轴的一端装有横梁齿轮5-28，其与机械臂横梁齿条5-12的齿面啮合，z轴支架5-26固定在传动板上，自上而下，在外部看装有伺服电动机5-8、电动机圆形支架5-4、z轴支撑板5-5、z轴传动轮5-14和传动轮支架5-16，从传动方式来看，伺服电动机5-8通过联轴器5-25与丝杆5-27相连,丝杠上装有丝杆螺母5-15，螺母上采用螺纹连接安装有传动轮支架5-16,支架在罩壳伸出端，安装有一对z轴传动轮5-14，z轴传动轮5-14在安装于z轴上的两条平行z轴导轨5-3上运动，丝杆螺母5-15上还采用螺纹连接装有吸盘架5-17。机械臂工作时，安装在横梁一端转动板上电动机工作，由与之相连的锥齿轮5-23带动z传动轴5-24转动，进而使得齿轮5-19亦发生同步转动，与机械臂导轨齿条5-7上的齿形面相啮合，产生推力，使得机械臂横梁5-11在桁架5-13上沿导轨运动，z轴在机械臂横梁5-11上的运作原理与横梁在桁架5-13上的运作原理类似，由电动机带动一对锥齿轮旋转，进而使得与横梁齿条5-12齿形面啮合的齿轮转动，产生推力，使得z轴在机械臂横梁5-11上沿长度方向运动，z轴工作时，安装与其顶部的电动机工作可正反转，带动由联轴器5-25连接的丝杆5-27旋转，进而使得安装在丝杆5-27上的丝杆螺母5-15做上下运动，丝杆螺母5-15外侧上用螺纹连接安装了传动轮支架5-16，其上带有一对Z轴传动轮5-14，工作时沿Z轴导轨5-3上下运动，增加传动平稳性，丝杠螺母下部亦采用螺纹连接的方式安装有吸盘架5-17，随螺母一同上下运动。

参见图11，工装夹具6的零点定位模板6-7安装在机床导轨上，吸盘6-9通过吸盘底座6-8与零点定位模板6-7相连。零点定位模板6-7前后两侧装有气缸支撑6-6，气缸支撑6-6上装有辅助夹紧气缸6-5，长端压板6-3与气缸推杆6-4相连接。左右两侧装有无杆气缸支撑6-1，用于支撑无杆气缸6-2。左右两侧也同样布置辅助夹紧气缸6-5，左右两侧的短端压板6-11也与气缸推杆6-4相连接。辅助夹紧气缸6-5与无杆气缸6-2通过气缸间连接架6-10相连接。

参见图12，升降装置8主要由电动机8-1；蜗轮丝杆升降机8-2；蜗轮丝杆升降机底座8-3构成；电动机8-1与蜗轮丝杆升降机8-2相连，同时安装在蜗轮丝杆升降机底座8-3上。升降装置8工作时，电动机8-1正反转，从而带动蜗轮丝杆升降机8-2中带法兰盘的丝杆上下运动。

参见图13，限位装置9主要由阻挡气缸9-1；阻挡气缸脚架9-2；阻挡气缸固定座9-3构成。最底部安装有阻挡气缸固定座9-3，阻挡气缸9-1通过阻挡气缸脚架9-2安装在阻挡气缸固定座9-3上。限位装置9工作时，阻挡气缸9-1接受信号后，其头部的阻挡装置伸出，防止物料运输装置移动。

参见图1-14，本发明用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线工作时，具体按以下步骤完成非金属矩形板类零件的加工：

第一步：初始位置时，用人工抹料的方式把板类零件毛坯放入物料运输装置3的料仓中，通过导杆3-5使物料自动对齐，物料运输装置3通过轨道3-8运输到预定位置。物料运输装置3到达预定位置后，四周呈中心对称布置的两对限位装置9开始工作，其阻挡气缸9-1前端伸出锁舌头，将物料运输装置3固定在预定位置上。

第二步：升降装置8开始工作，电动机8-1正转，从而带动蜗轮丝杆升降机8-2中带法兰盘的丝杆上升，从而带动物料支撑板3-3沿着导杆3-5上升。同时安装在安装支架2-1上的升降测距传感器2-2开始工作，当零件毛坯到达预定高度后，蜗轮丝杆升降机8-2停止工作。

第三步：安装在一旁的推料装置1开始运作，伺服电动机1-13正转，由联轴器1-11带动安装在丝杆支撑座1-2和丝杆固定座1-10之间的丝杠1-9转动，由丝杆螺母1-20带动气缸底座1-17和滑块1-18沿导轨1-4做水平运动，当气缸底座1-17上的推杆气缸套筒1-8移动到合适位置后，伺服电动机停转，推送气缸开始工作，推杆气缸活塞杆1-7伸出，从而带动推杆1-5伸出，将物料推送到皮带运输装置4上，完成一块物料的推送作业之后，测距传感器将物料推出后测得的距离差转换为电控信号传递给料仓底部蜗轮丝杆升降机8-2的伺服电动机控制系统，电动机继续正转，继续完成物料顶升作业，接着重复上述推送作业，直至一井型仓内的物料全部被推料装置1推送到皮带运输装置4上为止，此时控制蜗轮丝杆升降机8-2转动的电动机8-1开始反转，料仓中一井型架中的支撑板3-3复位，完成一井型架中所有物料的顶升和推送作业。

第四步：物料被推送到皮带运输装置4后，由传送带4-9和物料之间的静摩擦力作用，将物料向传送带进给方向输送，行进到一定位置后，接近开关4-7探知物料方位，三相异步电动机4-25停转，运输带4-9停止运动，运输带4-9后端的运输带定位挡块4-28也同时起到防止物料滑落的作用。此时安装在无杆气缸底座4-15上的无杆气缸4-16开始工作，无杆气缸4-16中的气缸滑块4-11开始运动，带动固定于其上的气缸推杆4-10在运输带宽度方向运动，实现物料定位作业。

第五步：物料实现定位后，机械臂装置5开始工作，固定在机械臂Z轴上的伺服电动机5-8开始正转，通过联轴器5-25，带动与之相连的丝杆5-27转动，此时，固定在丝杠螺母5-15上的真空吸盘架5-17向下运动，当吸盘将物料吸起后，伺服电动机5-8开始反转，带动物料上升一定距离后，电动机5-8停转，控制横梁5-11在两机械臂导轨齿条5-7上移动的伺服电动机5-8开始正转，通过一对锥齿轮5-23，实现横梁5-11在机械臂导轨齿条5-7长度方向的移动，同时，安装在横梁5-11上的电动机开始工作，使得Z轴在横梁长度方向产生运动，当物料由真空吸盘吸附带行至第一个加工机床7上方合适位置后，控制Z轴运动的电动机5-8开始正转，将物料放置到位于加工机床7上的工装夹具6上后，Z轴电动机5-8再次反转，到达一定位置后，控制横梁5-11在两机械导轨上移动的伺服电动机5-8开始反转，机械臂再次回到初始原点，进行下一物料的搬运作业，如此往复，直至物料全部搬运完。

第六步：物料放在工装夹具6上后，其的下部吸盘6-9开始工作，物料通过真空吸附的方式固定在夹具上。吸盘底座的四周为辅助夹紧气缸6-5，左右两侧无杆气缸支撑6-1上布置有一对无杆气缸6-2，用于调整辅助夹紧气缸6-5高度。当物料吸附在吸盘上后，辅助夹紧气缸6-5开始工作，气缸推杆6-4伸出，带动短端压板6-11先将物料短端压紧。随后数控机床开始工作，刀具加工较长端侧面。加工完成后，短端压板6-11先将短端松开，长端压板6-3再将物料长端压紧，刀具加工较短端侧面，最后加工剩下的面和倒角。当物料全部加工完成后，吸盘6-9和辅助夹紧气缸6-5停止工作，物料被完全松开。

第七步：当物料经过加工后，经由真空吸盘吸附，带至物料回收装置上方后，机械臂Z轴电动机5-8正转，将加工后的物料放置在物料回收井型架中，当一侧井型架被填满后，机械臂横梁5-11上布置的电动机5-8开始工作，带动Z轴在横梁5-11布置方向移动，直至Z轴正对另一井型架中心位置，然后继续进行上述搬运物料动作，当物料回收装置填满物料后，限位装置9松开，进行卸料作业。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其包括物料运输装置(3)、限位装置(9)、皮带输送装置(4)、升降装置(8)、推料装置(1)、运料机械臂装置(5)、加工装置(7)、物料回收装置和控制器，其特征在于，

所述物料运输装置(3)可纵向移动的设置在其底部的纵向直线导轨上；

所述纵向直线导轨上设置有对称布置的两对限位装置(9)，所述物料运输装置(3)到达预定位置后，所述限位装置(9)用于对所述物料运输装置(3)进行锁紧固定；

所述物料运输装置(3)的底部布置有驱动器上的零件升降的升降装置(8)；

位于所述物料运输装置(3)的预定位置处设置有布置在所述物料运输装置(3)一侧的推料装置(1)，且该位置的所述物料运输装置(3)另一侧设置有皮带输送装置(4)；

所述升降装置(8)将零件顶升至预定高度后，所述推料装置(1)将零件推送至所述皮带输送装置(4)上，且所述皮带输送装置(4)沿着横向方向延伸布设；

所述皮带输送装置(4)的横向运输方向的前侧设置有多个横向布设的所述加工装置(7)；

位于所述皮带输送装置(4)和各个加工装置(7)的上方设置有能够横向往复移动的运料机械臂装置(5)，且所述运料机械臂装置(5)安装在横向延伸的龙门架上；

所述运料机械臂装置(5)将所述皮带输送装置(4)上的实现定位后的零件搬运至所述加工装置(7)上，以便通过加工装置(7)对零件进行加工；

零件被所述加工装置(7)加工完成后，所述运料机械臂装置(5)将加工完成的零件搬运至所述物料回收装置；

各个装置由所述控制器进行控制。

2.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述物料运输装置(3)包括万向轮(3-1)、料仓底板(3-2)、物料支撑板(3-3)、导杆(3-5)、挡块(3-6)和车体(3-7)，其中，所述车体(3-7)的底部安装有万向轮(3-1)，以便使得车体沿着所述纵向直线导轨移动，所述车体(3-7)为长方体框架结构，且所述所述车体(3-7)的底部装有料仓底板(3-2)，料仓底板(3-2)上装有物料支撑板(3-3)，物料支撑板(3-3)沿导杆(3-5)做上下运动，四根组成井型架的所述导杆(3-5)竖直延伸的固定在所述车体框架内，一个料仓有两个井型架组成，在车体(3-7)顶部物料出口处安装装有对零件进行定位防止其移动时偏移的挡块(3-6)。

3.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述推料装置(1)包括基座(1-1)、推料机构整体固定座(1-3)、滑轨(1-4)、推杆(1-5)、推杆气缸活塞杆(1-7)、推杆气缸套筒(1-8)、丝杆(1-9)、步进电动机(1-13)、气缸底座(1-17)、滑块(1-18)和丝杆螺母(1-20)，其中，基座(1-1)的顶部设置有推料机构整体固定座(1-3)，所述推料机构整体固定座(1-3)上设置有纵向延伸的两个平行布置的滑轨(1-4)，所述气缸底座(1-17)的底部设置有两个滑块(1-18)，所述滑块(1-18)与所述滑轨(1-4)配合滑动，所述推料机构整体固定座(1-3)上设置有由步进电动机(1-13)驱动转动的丝杆(1-9)，所述气缸底座(1-17)的底部设置有与所述丝杆(1-9)螺纹配合的丝杆螺母(1-20)，所述气缸底座(1-17)由所述步进电动机(1-13)驱动纵向延伸滑轨(1-4)移动，所述气缸底座(1-17)上设置有横向延伸布置的推杆气缸套筒(1-8)，所述推杆气缸套筒(1-8)的推杆气缸活塞杆(1-7)的前端设置有对零件进行推动的推杆(1-5)。

4.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述限位装置(9)包括阻挡气缸(9-1)、阻挡气缸脚架(9-2)和阻挡气缸固定座(9-3)，其中，所述阻挡气缸固定座(9-3)安装在所述纵向直线导轨旁，所述阻挡气缸9-1通过阻挡气缸脚架(9-2)以横向方向延伸的安装在阻挡气缸固定座(9-3)上，阻挡气缸(9-1)的活塞杆前端设置有对物料运输装置(3)进行阻挡锁止的阻挡装置，所述物料运输装置(3)移动至预定位置时，所述阻挡气缸(9-1)接受信号后，其前端的阻挡装置伸出，防止物料运输装置(3)移动。

5.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述皮带输送装置(4)包括支架(4-2)、运输带(4-9)、轧辊组、三相异步电动机(4-2)5)、接近开关(4-7)、运输带导轨(4-8)、运输带(4-9)、推杆(4-10)和无杆气缸(4-16)，其中，所述支架(4-2)的上端设置有轧辊组，所述轧辊组上绕设有所述运输带(4-9)，所述运输带(4-9)沿着所述支架(4-2)的长度方向横向延伸布置，所述三相异步电动机(4-25)通过所述轧辊组驱动所述运输带(4-9)传动，所述支架(4-2)的顶部沿着长度方向布设有横向延伸的两平行的运输带导轨(4-8)，所述运输带导轨(4-8)的侧部分别装有一对接近开关(4-7)，所述接近开关(4-7)前端装有运输带定位挡块(4-28)，运输带定位挡块(4-28)与导轨(4-8)呈垂直布置，导轨(4-8)上面通过一对运输带导轨固定片(4-4)安装设置有无杆气缸底座(4-15)，无杆气缸(4-16)沿着运输带的宽度方向延伸固定在无杆气缸底座(4-15)上，无杆气缸(4-16)中的无杆气缸滑块(4-11)上连接有推杆(4-10)，推杆(4-10)与导轨(4-8)呈平行布置，无杆气缸(4-16)带动推杆(4-10)做往复运动，使待加工板类零件在运输带上正确摆放。

6.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述升降装置(8)包括电动机(8-1)、蜗轮丝杆升降机(8-2)和蜗轮丝杆升降机底座(8-3)，其中，电动机(8-1)、蜗轮丝杆升降机(8-2)均安装在蜗轮丝杆升降机底座(8-3)上，电动机(8-1)与蜗轮丝杆升降机(8-2)传动连接，该升降装置(8)工作时，电动机(8-1)正反转，从而带动蜗轮丝杆升降机(8-2)的丝杆上下运动，蜗轮丝杆升降机(8-2)的丝杆的端部设置有法兰盘。

7.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：所述运料机械臂装置(5)包括Z轴支撑板(5-5)、机械臂导轨(5-6)、伺服电动机(5-8)、机械臂横梁(5-11)、Z轴丝杆(5-27)、Z轴传动轮(5-14)、丝杆螺母(5-15)和吸盘架(5-17)，其中，所述机械臂导轨(5-6)沿着龙门架的横向方向延伸，所述机械臂横梁(5-11)上设置有伺服电动机(5-8)，所述伺服电动机(5-8)的输出端通过齿轮组与设置在龙门架顶部的机械臂导轨齿条5-7啮合传动，进而带动所述机械臂横梁(5-11)沿着龙门架的横向方向移动；所述机械臂横梁(5-11)上设置有与龙门架的横向方向垂直的机械臂横梁齿条(5-12)和机械臂横梁导轨(5-10)，所述Z轴支撑板(5-5)上设置有驱动所述Z轴支撑板(5-5)沿着机械臂横梁导轨(5-10)方向移动的纵向伺服电机，所述纵向伺服电机通过齿轮组与机械臂横梁齿条(5-12)啮合传动，所述Z轴支撑板(5-5)上设置有由Z轴电动机驱动且通过Z轴丝杆(5-27)螺纹传动的丝杆螺母(5-15)，所述丝杆螺母(5-15)的两端设置有Z轴传动轮，所述Z轴传动轮沿着Z轴支撑板(5-5)上的z轴导轨(5-3)上下运动，所述丝杆螺母(5-15)的下端固定设置有吸盘架(5-17)，所述吸盘架(5-17)的下端设置有对零件进行吸附抓取的吸盘。

8.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：加工装置(7)上设置有工装夹具(6)，工装夹具(6)包括无杆气缸支撑(6-1)、无杆气缸(6-2)、长端压板(6-3)、气缸推杆(6-4)、辅助夹紧气缸(6-5)、气缸支撑(6-6)、零点定位模板(6-7)、吸盘底座(6-8)、吸盘(6-9)、气缸间连接架(6-10)和短端压板(6-11)，其中，零点定位模板(6-7)安装在机床导轨上，吸盘(6-9)通过吸盘底座(6-8)与零点定位模板(6-7)相连，零点定位模板(6-7)前后两侧装有气缸支撑(6-6)，气缸支撑(6-6)上装有辅助夹紧气缸(6-5)，长端压板(6-3)与气缸推杆(6-4)相连接，左右两侧装有用于支撑无杆气缸(6-2)的无杆气缸支撑(6-1)，左右两侧也同样布置辅助夹紧气缸(6-5)，左右两侧的短端压板(6-11)与气缸推杆(6-4)相连接，辅助夹紧气缸(6-5)与无杆气缸(6-2)通过气缸间连接架(6-10)相连接。

9.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：位于所述物料运输装置(3)的预定位置处还设置有安装支架(2-1)，安装支架(2-1)上安装有一副测距传感器(2-2)，该测距传感器(2-2)用于测量零件毛坯是否达到预定高度，以便实现控制升降装置(8)停止工作。

10.根据权利要求1所述的用于非金属矩形板类零件加工的自动化柔性生产线，其特征在于：物料回收装置的结构与物料运输装置(3)相同，且所述物料回收装置设置在纵向回收导轨上，且纵向回收导轨上也设置有对物料回收装置进行锁紧的限位装置(9)，且所述物料回收装置布置在皮带运输装置(4)与加工机床之间。