CN110227944A - 一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元与方法 - Google Patents

Abstract

一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，包括：盖板、上下料工作台、盖板初始放置工装、视觉系统、机器人、气爪、锯床、夹具、夹具固定板、夹具侧压紧板、夹具后压紧板、气缸、顶紧气缸、伺服电机、激光测距仪、除尘器、浮动去毛刺机、隔挡墙体。上下料工作台、锯床和浮动去毛刺机围绕机器人周向布置。所述上下料工作台用于盖板工件的人工上下料、自动输送和机器人取料；所述盖板初始放置工装固定在上下料工作台的多个位置上；盖板初始放置工装与视觉系统用于盖板的定位，以便机器人抓取；气爪安装于机器人上，用于把持工件；所述夹具固定于锯床的进给工作台上；锯床与浮动去毛刺机用于工件的清理；所述除尘器用于加工过程中产生的粉尘的吸除。

Description

一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元与方法

技术领域

本发明涉及铸件打磨与清理领域，特别是涉及一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元与方法。

背景技术

铸造是一种应用非常广泛的制造方法，工件初始铸造完成之后往往附加有浇注冒口、分型面飞边与毛刺等多余特征，这些均需要进行清理，由于铸造广泛应用，铸件的清理工作也十分庞大，目前采用主要人工清理方法，加工效率低、工作环境恶劣、危险系数大、加工质量一致性难以保证。

因此，铸造业对加工效率高的自动化清理装备提出了迫切的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是某典型盖板类工件人工清理浇冒口、飞边、毛刺等加工效率低、工作环境恶劣、危险系数大、加工质量难以保证；为解决上述问题，本发明提供了一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元与方法。

本发明提供了一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，主要包括：盖板、上下料工作台、盖板初始放置工装、视觉系统、机器人、气爪、锯床、夹具、夹具固定板、夹具侧压紧板、夹具后压紧板、气缸、顶紧气缸、伺服电机、激光测距仪、除尘器、浮动去毛刺机、隔挡墙体。所述上下料工作台、锯床和浮动去毛刺机围绕机器人周向布置；所述上下料工作台用于盖板工件的人工上下料、自动输送和机器人取料；所述盖板初始放置工装固定在上下料工作台的多个位置上；所述盖板初始放置工装与视觉系统用于盖板的定位，以便机器人抓取；所述气爪安装于机器人上，用于把持工件，气爪上安装有机械指；所述夹具固定于锯床的进给工作台上；所述锯床与浮动去毛刺机用于工件的清理；所述顶紧气缸顶紧盖板；所述除尘器用于加工过程中产生的粉尘的吸除；所述视觉系统安装于加工工位上方，用于进一步确定工件位置与姿态，辅助机器人精确把持工件，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态，精确抓取工件；所述隔挡墙体用于隔离清理系统，保证工作人员安全。

进一步的，上下料工作台设置有三个以上位置，一个用于人工上料至工作台，之后工作台运转将工件送至加工位置，加工完成后，工作台运转将工件送至人工下料位置，完成人工检验与下料；各个位置之间通过工作台自动输送可实现循环；

进一步的，上下料工作台每个工位上安装有盖板初始放置工装，用于人工放置工件的初始定位以及辅助机器人夹持工件，初始定位工装的结构由盖板结构确定；

进一步的，视觉系统安装于上下料工作台的上方，用于识别工件的类型、位置与姿态，辅助机器人精确把持工件，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态，精确抓取工件；

进一步的，机器人用于把持工件并协助完成铸件清理加工，机器人端部安装有气爪，机器人抓取工件后既可用于将工件上料至锯床台面夹具而完成锯切，又可把持工件直接锯切与去毛刺、飞边；

进一步的，气爪用于夹紧工件，气爪上机械指采用可伸缩设计，可实现多种直径尺寸的端盖类工件的抓取。

进一步的，锯床用于工件浇注冒口与凸缘的锯切清理；锯床的进给工作台上安装有夹具，工件完成装夹后，工作台进给运动，完成工件正反面所有冒口的锯切；此外，机器人把持铸件在锯床上完成凸缘部分的锯切。

进一步的，夹具安装于锯床上，主要由压紧板、气缸、伺服电机等组成，用于工件锯切时的安装定位与夹紧，夹具为柔性夹具，可实现不同直径与厚度的盖板类工件的装夹，其上安装有激光测距仪，可实时监控锯切过程中工件的位置状态，伺服电机调整定位靠板的位置自动适应不同厚度的盖板或更换正反面后的冒口自动切割；

进一步的，浮动去毛刺机用于锯切后毛刺的去除与浇铸产生的分型面飞边的清理；除尘器用于清理过程中产生的飘浮粉尘的吸除；隔挡墙体用于隔离机器人清理系统，保证工作人员安全。

本发明的另一技术方案在于，提供了基于上述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元的清理方法，包括以下步骤：

1)、人工将工件放置在上下料工作台的盖板初始放置工装上；

2)、上下料工作台运转将工件送至加工工位，视觉系统对工件进行拍照识别，确定工件位置与姿态，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态抓取工件；

3)、夹具随工作台运动到锯床最Y-侧，伺服电机驱动后侧板至固定位置A；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回。

4)、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口较多的一面冒口的锯切；锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态；

5)、冒口较多的一面锯切完成后，夹具再次回到初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起，把持工件在锯床上完成凸缘的锯切，并将工件送至浮动去毛刺机，把持工件完成该次锯切产生的毛刺与飞边的清理；

6)、机器人完成该工件的180°调换，并夹具再度装夹，伺服电机驱动后侧板至固定位置B；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回；

7)、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口另一面冒口的锯切；锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态；

8)、冒口锯切完成后，夹具再次回到锯床进给台面初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起把持工件完成该次锯切产生的毛刺的清理；

9)、机器人将清理完成后的工件放置于上下料工作台的盖板初始放置工装上，上下料工作台运转将加工完成后的工件送至人工下料位置，人工完成工件的检查与下料；

10)、锯切与去毛刺过程中，除尘器均为工作状态。

本发明的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元及方法，可有效解决人工把持铸件清理加工效率低、环境恶劣、危险系数大以及清理质量难以保证等弊端，实现盖板类工件安全、高质、高效的自动化清理。

附图说明

图1是本发明实施例提供的典型盖板类工件示例；

图2是本发明实施例提供的用于盖板类工件浇冒口清理的方法与机器人单元示意图；

图3是本发明实施例提供的用于盖板类工件浇冒口清理的方法与机器人单元中夹具的示意图；

图4是本发明实施例提供的用于盖板类工件浇冒口清理的方法与机器人单元中气爪与机械指的示意图。

具体实施方式

如图1-4所示。本发明实施例提供一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元与方法。单元主要包括：锯床1，盖板2，上下料工作台3，盖板初始放置工装4，夹具5，固定板5-1，侧压紧板5-2，激光测距仪5-3，压紧气缸5-4，后压紧板5-5，伺服电机5-6，机器人6，气爪7，浮动去毛刺机8，机械指9，顶紧气缸10、除尘器11，视觉系统12，隔挡墙体13。所述上下料工作台3、锯床1和浮动去毛刺机8围绕机器人6周向布置。所述上下料工作台3用于盖板2工件的人工上下料、自动输送和机器人取料；所述盖板初始放置工装4固定在上下料工作台3的多个位置上；所述盖板初始放置工装4与视觉系统12用于盖板2的定位，以便机器人6抓取；所述气爪7安装于机器人6上，用于把持工件；所述夹具5固定于锯床1的进给工作台上；所述锯床1与浮动去毛刺机8用于工件的清理；所述除尘器11用于加工过程中产生的粉尘的吸除；此单元可有效解决人工把持铸件清理加工效率低、环境恶劣、危险系数大以及清理质量难以保证等弊端，实现盖板类工件安全、高质、高效的自动化清理。

所述上下料工作台3设置有三个以上工位，每个工位上安装有盖板初始放置工装4，一个用于人工上料至工作台的盖板初始放置工装4上，完成盖板2的初始定位安装以辅助机器人夹持盖板；之后工作台运转将工件送至加工工位；加工完成后，工作台运转将工件送至人工下料工位，完成人工检验与下料；下料完成后，上下料工作台3再将盖板初始放置工装送至人工上料工位进行上料；各个工位之间可实现循环，可设置多个工位，循环运转；视觉系统12安装于加工工位的上侧，用于进一步准确确定工件位置与姿态，辅助机器人精确把持工件；机器人6端部安装有气爪7，机器人6一方面可用于将工件上料至夹具完成锯切，另一方面可把持工件直接锯切与去毛刺、飞边；气爪7用于夹紧工件，气爪7上机械指采用可伸缩设计，可实现多种直径尺寸的端盖类工件的抓取。锯床1用于工件浇注冒口与凸缘的清理；锯床1可采用高速锯床，极大提高工作效率，锯床工作台上安装有专用盖板夹具，工件完成装夹后，工作台水平运动，完成工件正反面冒口的锯切；另外，机器人6把持铸件完成凸缘部分的锯切。夹具5主要由固定板5-1，侧压紧板5-2，激光测距仪5-3，压紧气缸5-4，后压紧板5-5，伺服电机5-6组成，用于工件锯切时的安装定位与夹紧，夹具5为柔性夹具，可装夹不同直径与厚度的盖板类工件，其上安装有激光测距仪5-3，可实时监控锯切过程中工件的位置状态；浮动去毛刺机8用于锯切后毛刺的去除与浇铸产生的飞边的清理；防爆除尘器用于清理过程中产生的浮尘的清理；隔挡墙体13用于隔离清理系统，保证工作人员安全。

本发明的技术方案在于，提供了一种盖板类铸件自动清理方法与机器人单元，包括铸件浇冒口切割、分型面飞边去除等，步骤为：

1、人工将工件放置在上下料工作台的盖板初始放置工装上；

2、上下料工作台运转将工件送至加工工位，视觉系统对工件进行拍照识别，确定工件位置与姿态，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态抓取工件；

3、夹具随工作台运动到锯床最Y-侧，伺服电机驱动后侧板至固定位置1；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回。

4、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口较多的一面冒口的锯切。锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态。

5、冒口较多的一面锯切完成后，夹具再次回到初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起，把持工件在锯床上完成凸缘的锯切，并将工件送至浮动去毛刺机，把持工件完成该次锯切产生的毛刺与飞边的清理

6、机器人完成该工件的180°调换，并夹具再度装夹，伺服电机驱动后侧板至固定位置2；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回。

7、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口另一面冒口的锯切。锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态。

8、冒口锯切完成后，夹具再次回到锯床进给台面初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起把持工件完成该次锯切产生的毛刺的清理。

9、机器人将清理完成后的工件放置于上下料工作台的盖板初始放置工装上，上下料工作台运转将加工完成后的工件送至人工下料位置，人工完成工件的检查与下料。

10、锯切与去毛刺过程中，除尘器均为工作状态。

Claims (9)

1.一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于,包括：锯床，盖板，上下料工作台，盖板初始放置工装，夹具，机器人，气爪，浮动去毛刺机，机械指，顶紧气缸、除尘器，视觉系统，隔挡墙体；

所述上下料工作台、锯床和浮动去毛刺机围绕机器人周向布置；所述上下料工作台用于盖板工件的人工上下料、自动输送和机器人取料；所述盖板初始放置工装固定在上下料工作台的多个位置上；所述盖板初始放置工装与视觉系统用于盖板的定位，以便机器人抓取；所述气爪安装于机器人上，用于把持工件，气爪上安装有机械指；所述夹具固定于锯床的进给工作台上；所述锯床与浮动去毛刺机用于工件的清理；所述顶紧气缸顶紧盖板；所述除尘器用于加工过程中产生的粉尘的吸除；所述视觉系统安装于加工工位上方，用于进一步确定工件位置与姿态，辅助机器人精确把持工件，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态，精确抓取工件；所述隔挡墙体用于隔离清理系统，保证工作人员安全。

2.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述上下料工作台主要用于盖板在各个位置之间传输，设置有三个以上位置，一个用于人工上料至工作台，之后工作台运转将工件送至加工工位，加工完成后，工作台运转将工件送至人工下料位置，完成人工检验与下料，各个工位之间可实现循环，可依据工件尺寸设置多个放置位置，循环运转。

3.依据权利要求2所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述上下料工作台每个工位上安装有盖板初始放置工装，用于人工放置工件的初始定位以及辅助机器人夹持工件。

4.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述机器人用于把持工件并协助完成加工，机器人端部安装有气爪，机器人抓取工件后一方面可用于将工件上料至夹具完成锯切，另一方面可把持工件直接锯切与去毛刺和飞边。

5.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述机械指采用可伸缩设计，实现多种直径尺寸的端盖类工件的抓取。

6.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述锯床用于工件浇注冒口与凸缘的清理；锯床工作台上安装有夹具，工件完成装夹后，工作台进给运动，完成工件正反面冒口的锯切。

7.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述夹具安装于锯床上，主要由固定板、侧压紧板、激光测距仪、压紧气缸、后压紧板、伺服电机组成，用于工件锯切时的安装定位与夹紧，夹具为柔性夹具，可适应多种直径与厚度的盖板类工件的装夹，激光测距仪可实时监控锯切过程中工件的位置状态并反馈给控制系统控制工作台的进给状态，伺服电机调整定位靠板的位置自动适应不同厚度的盖板或更换正反面后的冒口自动切割。

8.依据权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元，其特征在于，所述浮动去毛刺机用于锯切后毛刺的去除与浇注分型面飞边的清理。

9.一种基于权利要求1所述的一种用于盖板类铸件自动清理的机器人单元的清理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、人工将工件放置在上下料工作台的盖板初始放置工装上；

2)、上下料工作台运转将工件送至加工工位，视觉系统对工件进行拍照识别，确定工件位置与姿态，机器人根据视觉系统提供的信息调整抓取姿态抓取工件；

3)、夹具随工作台运动到锯床最Y-侧，伺服电机驱动后侧板至固定位置A；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回。

4)、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口较多的一面冒口的锯切；锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态；

5)、冒口较多的一面锯切完成后，夹具再次回到初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起，把持工件在锯床上完成凸缘的锯切，并将工件送至浮动去毛刺机，把持工件完成该次锯切产生的毛刺与飞边的清理；

6)、机器人完成该工件的180°调换，并夹具再度装夹，伺服电机驱动后侧板至固定位置B；机器人将铸件放置到夹具预定位置，顶紧气缸顶紧盖板，压紧气缸驱动侧压紧板压紧盖板，完成该盖板的装夹，机器人气爪松开盖板，顶紧气缸收回；

7)、夹具随锯床工作台沿Y+方向运动，完成盖板冒口另一面冒口的锯切；锯切过程中，激光测距仪实时监测工件的位置状态；

8)、冒口锯切完成后，夹具再次回到锯床进给台面初始位置，机器人气爪夹紧工件，侧压紧板松开，机器人将工件从夹具上抓起把持工件完成该次锯切产生的毛刺的清理；

9)、机器人将清理完成后的工件放置于上下料工作台的盖板初始放置工装上，上下料工作台运转将加工完成后的工件送至人工下料位置，人工完成工件的检查与下料；

10)、锯切与去毛刺过程中，除尘器均为工作状态。