CN111571393B - 一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合生产工艺，尤其涉及一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺。按以下步骤进行：上料机操作→正反识别系统操作→提升机操作→数控窗口磨床操作→数控外圆磨床操作→数控内圆磨床操作→自动在线检测操作。配置自动上料、识别、装夹、加工、自动检测、分拣、诊断、报警、保护、通信和呼叫等功能，真正实现了高精度球笼磨削加工自动化和实时高效在线检测的全闭环控制。

Description

一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺

技术领域

本发明涉及一种组合生产工艺，尤其涉及一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺。

背景技术

常规的生产，生产能力较弱，连续性不高，导致其操作效率比较低下，影响产能，同时也会影响其产品的品质。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种连续性生产，进一步提升其产能，同时保障产品品质的一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺，按以下步骤进行：

(一)、上料机操作：

将待加工产品倒放在上料机的送料辊平台上，送料辊平台被细分成6块能独立来回运动的料带托板，料带托板的末端与正反识别系统连接，光电开关固定于料带托板的前端，且该光电开关与电气箱通过电路连接，电气箱内设有PLC控制器，送料机构采用输送带方式进行整齐排列上料，并连续单只进入正反识别系统进料通道，确保合格的送料，避免卡料或料带堆积，进而起到在线保护产品和模具的作用；

(二)、正反识别系统操作：

正反识别系统由机械结构、视觉系统、控制系统与算法软件构成，一个完整的工作过程包含工件上料、视觉系统采图和计算，工件下料三个步骤；

视觉系统是正反识别系统的技术核心，包含一套高像素面阵相机及其对应的光源系统；正反识别系统能根据检测系统的检测结果自动区分正反面并驱动分拣气缸将球笼分拣到对应通道，反面对应的通道内有一套特殊设计的翻转结构，产品反面进入通道出来时就自动调整为正面；正反识别系统识别、分拣过程准确稳定可靠，能有效杜绝人工操作上料正反方向不一致导致的产品磨加工报废；

(三)、提升机操作：

采用磨损较小的环链结构设计，与滑道式分挡料结构的连接也很牢固，输送大规格的产品物料时也同样适用；提升机采用流入式喂料、诱导式卸料、单一循环往复动作的原理，产品与设备之间很少发生挤压和碰撞现象，减少了机械磨损；有效避免在物料提升时回料和多料现象，因此无效功耗少、有效节约能源；提升机运行可靠性好，先进的设计原理和加工方法，保证了整机运行的平稳性和可靠性，因此可达到较高的提升高度；

(四)、数控窗口磨床操作：

来自提升机的产品经数控窗口磨床的进料口滑轨、机械手自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹，并启动高频电主轴直接驱动电镀CBN砂轮进行窗口磨削加工；

磨削加工完成后，机械手将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；机械手包括竖直驱动装置、水平驱动装置以及抓取手，抓取手在竖直驱动装置的驱动下沿竖直方向运动，抓取手在水平驱动装置的驱动下沿水平方向运动；数控窗口磨床采用双磨削头设计，一次装夹能分别完成磨削球笼上、下窗口的两个工作面，效率高、精度稳定，特别适用于球笼窗口磨大批量生产；

(五)、数控外圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控外圆磨床的进料口滑轨、机械摆臂自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹；

数控外圆磨床选择多种形式金刚石修整装置，实现复杂砂轮形面的精密修整，且自动补偿，显著提高磨削效率和磨削精度；磨削加工完成后，机械摆臂将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；数控外圆磨床采用CNC控制系统，进给与修整分别采用伺服控制，并使用电磁无心夹具夹紧和高刚度滚动轴承砂轮主轴系统，具有良好的气密性，确保主轴高精度、长寿命；

(六)、数控内圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控内圆磨床的提料装置将待加工的产品从进料滑轨处托持到工位上，并将其固定在工位上稳固不动，当工件被磨削加工完成后，提料装置将工件提升到出料滑轨上，使其从出料滑轨输出到下工序：自动在线检测；数控内圆磨床采用单点回程式金钢滚轮自动修整砂轮成型，确保球面曲率和球面直径尺寸的一致性；采用定量修整、定量补偿的方式，实现每加工一个工件都进行一次或两次砂轮的自动修整动作，以保证工件表面粗糙度、尺寸、形状符合图纸要求，砂轮的自动修整、自动补偿，可以降低制造成本、提高生产效率、确保加工精度；

(七)、自动在线检测操作：

来自提升机的产品经进料滑轨到达上料位，桁架机械手将产品抓起并经过风刀装置，对工件表面进行吹气清洁；桁架机械手将产品抓取至正反识别系统，如果产品方向不正确，直接进行翻转，然后桁架机械手将产品抓取至窗口测量工位，进行六个窗口基准高、窗口直径进行测量；测量完成后桁架机械手将产品抓取至内外球面测量工位，分别对内球面直径、外球面直径、内球面曲率、外球面曲率进行测量；测量完成后桁架机械手将合格产品抓取至出料滑轨上，将不合格产品剔除到NG料仓；

自动在线检测设备具有对总数、合格品数、返修品数、废品数进行计数功能；自动在线检测设备预留与MES系统数据接口，并可以实现依据SPC过程控制理论，提供XbarR控制图绘制及Cp、Cpk、Pp、Ppk、Cmk一系列过程能力控制参数，对加工过程进行长期或短期能力指数的监控。

本模块组合生产工艺，可通过两组正反手(镜向)车床连线组合布置，实现1个工人轻松控制2条连线设备进行球笼窗口磨+内球面磨+外球面磨+100％遏制尺寸检测自动生产，比传统的单功能、集群式机床布局方式减少3个工人。在现有的加工技术中一般是采用人工对通过数控磨床加工后的球笼产品进行机械式的测量来判定尺寸精度，从而挑选出正品和次品，属于事后控制模式，存在批量不良风险。在大批量的生产实际中，人工测量存在：工作量大、劳动强度高、遗漏测量、测量失误等问题。并且，由于球笼产品对尺寸精度要求高，如果测量人员手法不当或检测操作不当，就无法做到准确的检测出产品是否真实地达到所要求的尺寸规范，因此，也就无法保证每一个球笼的检测结果可靠性，导致始终无法规避不良品流出的风险。

本模块组合生产工艺提供一种球笼自动磨削加工和在线自动检测方案，以解决传统球笼先制造后检测的批量质量风险，并避免人工手动检测精度不高、检测效率低下等问题。本模块根据智能制造的需求，配置自动上料、识别、装夹、加工、自动检测、分拣、诊断、报警、保护、通信和呼叫等功能，真正实现了高精度球笼磨削加工自动化和实时高效在线检测的全闭环控制。

附图说明

图1是本发明的设备流程图。

附图标记说明：1、上料机操作；2、正反识别系统操作；3、提升机操作；4、数控窗口磨床操作；5、数控外圆磨床操作；6、数控内圆磨床操作；7、自动在线检测操作；

具体实施方式

下面通过实施例，如图所示，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺，按以下步骤进行：

(一)、上料机操作：

将待加工产品倒放在上料机的送料辊平台上，送料辊平台被细分成6块能独立来回运动的料带托板，料带托板的末端与正反识别系统连接，光电开关固定于料带托板的前端，且该光电开关与电气箱通过电路连接，电气箱内设有PLC控制器，送料机构采用输送带方式进行整齐排列上料，并连续单只进入正反识别系统进料通道，确保合格的送料，避免卡料或料带堆积，进而起到在线保护产品和模具的作用；

(二)、正反识别系统操作：

正反识别系统由机械结构、视觉系统、控制系统与算法软件构成，一个完整的工作过程包含工件上料、视觉系统采图和计算，工件下料三个步骤；

视觉系统是正反识别系统的技术核心，包含一套高像素面阵相机及其对应的光源系统；正反识别系统能根据检测系统的检测结果自动区分正反面并驱动分拣气缸将球笼分拣到对应通道，反面对应的通道内有一套特殊设计的翻转结构，产品反面进入通道出来时就自动调整为正面；正反识别系统识别、分拣过程准确稳定可靠，能有效杜绝人工操作上料正反方向不一致导致的产品磨加工报废；

(三)、提升机操作：

采用磨损较小的环链结构设计，与滑道式分挡料结构的连接也很牢固，输送大规格的产品物料时也同样适用；提升机采用流入式喂料、诱导式卸料、单一循环往复动作的原理，产品与设备之间很少发生挤压和碰撞现象，减少了机械磨损；有效避免在物料提升时回料和多料现象，因此无效功耗少、有效节约能源；提升机运行可靠性好，先进的设计原理和加工方法，保证了整机运行的平稳性和可靠性，因此可达到较高的提升高度；

(四)、数控窗口磨床操作：

来自提升机的产品经数控窗口磨床的进料口滑轨、机械手自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹，并启动高频电主轴直接驱动电镀CBN砂轮进行窗口磨削加工；

磨削加工完成后，机械手将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；机械手包括竖直驱动装置、水平驱动装置以及抓取手，抓取手在竖直驱动装置的驱动下沿竖直方向运动，抓取手在水平驱动装置的驱动下沿水平方向运动；数控窗口磨床采用双磨削头设计，一次装夹能分别完成磨削球笼上、下窗口的两个工作面，效率高、精度稳定，特别适用于球笼窗口磨大批量生产；

(五)、数控外圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控外圆磨床的进料口滑轨、机械摆臂自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹；

数控外圆磨床选择多种形式金刚石修整装置，实现复杂砂轮形面的精密修整，且自动补偿，显著提高磨削效率和磨削精度；磨削加工完成后，机械摆臂将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；数控外圆磨床采用CNC控制系统，进给与修整分别采用伺服控制，并使用电磁无心夹具夹紧和高刚度滚动轴承砂轮主轴系统，具有良好的气密性，确保主轴高精度、长寿命；

(六)、数控内圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控内圆磨床的提料装置将待加工的产品从进料滑轨处托持到工位上，并将其固定在工位上稳固不动，当工件被磨削加工完成后，提料装置将工件提升到出料滑轨上，使其从出料滑轨输出到下工序：自动在线检测；数控内圆磨床采用单点回程式金钢滚轮自动修整砂轮成型，确保球面曲率和球面直径尺寸的一致性；采用定量修整、定量补偿的方式，实现每加工一个工件都进行一次或两次砂轮的自动修整动作，以保证工件表面粗糙度、尺寸、形状符合图纸要求，砂轮的自动修整、自动补偿，可以降低制造成本、提高生产效率、确保加工精度；

(七)、自动在线检测操作：

来自提升机的产品经进料滑轨到达上料位，桁架机械手将产品抓起并经过风刀装置，对工件表面进行吹气清洁；桁架机械手将产品抓取至正反识别系统，如果产品方向不正确，直接进行翻转，然后桁架机械手将产品抓取至窗口测量工位，进行六个窗口基准高、窗口直径进行测量；测量完成后桁架机械手将产品抓取至内外球面测量工位，分别对内球面直径、外球面直径、内球面曲率、外球面曲率进行测量；测量完成后桁架机械手将合格产品抓取至出料滑轨上，将不合格产品剔除到NG料仓；

自动在线检测设备具有对总数、合格品数、返修品数、废品数进行计数功能；自动在线检测设备预留与MES系统数据接口，并可以实现依据SPC过程控制理论，提供XbarR控制图绘制及Cp、Cpk、Pp、Ppk、Cmk一系列过程能力控制参数，对加工过程进行长期或短期能力指数的监控。

Claims (1)

1.一种球笼制造自动化的模块组合生产工艺，其特征在于按以下步骤进行：

(一)、上料机操作：

将待加工产品倒放在上料机的送料辊平台上，送料辊平台被细分成6块能独立来回运动的料带托板，料带托板的末端与正反识别系统连接，光电开关固定于料带托板的前端，且该光电开关与电气箱通过电路连接，电气箱内设有PLC控制器，送料机构采用输送带方式进行整齐排列上料，并连续单只进入正反识别系统进料通道，确保合格的送料，避免卡料或料带堆积，进而起到在线保护产品和模具的作用；

(二)、正反识别系统操作：

正反识别系统由机械结构、视觉系统、控制系统与算法软件构成，一个完整的工作过程包含工件上料、视觉系统采图和计算，工件下料三个步骤；

视觉系统是正反识别系统的技术核心，包含一套高像素面阵相机及其对应的光源系统；正反识别系统能根据视觉系统的检测结果自动区分正反面并驱动分拣气缸将球笼分拣到对应通道，反面对应的通道内有一套翻转结构，产品反面进入通道出来时就自动调整为正面；正反识别系统识别、分拣过程准确稳定可靠，能有效杜绝人工操作上料正反方向不一致导致的产品磨加工报废；

(三)、提升机操作：

采用磨损较小的环链结构设计，与滑道式分挡料结构的连接也很牢固，输送大规格的产品物料时也同样适用；提升机采用流入式喂料、诱导式卸料、单一循环往复动作的原理，产品与设备之间很少发生挤压和碰撞现象，减少了机械磨损；有效避免在物料提升时回料和多料现象，因此无效功耗少、有效节约能源；提升机运行可靠性好，先进的设计原理和加工方法，保证了整机运行的平稳性和可靠性，因此可达到较高的提升高度；

(四)、数控窗口磨床操作：

来自提升机的产品经数控窗口磨床的进料口滑轨、机械手自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹，并启动高频电主轴直接驱动电镀CBN砂轮进行窗口磨削加工；

磨削加工完成后，机械手将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；机械手包括竖直驱动装置、水平驱动装置以及抓取手，抓取手在竖直驱动装置的驱动下沿竖直方向运动，抓取手在水平驱动装置的驱动下沿水平方向运动；数控窗口磨床采用双磨削头设计，一次装夹能分别完成磨削球笼上、下窗口的两个工作面，效率高、精度稳定，适用于球笼窗口磨大批量生产；

(五)、数控外圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控外圆磨床的进料口滑轨、机械摆臂自动进入气动工件夹紧装置，气动工件夹紧装置检测到产品进入自动完成产品装夹；

数控外圆磨床选择多种形式金刚石修整装置，实现复杂砂轮形面的精密修整，且自动补偿，显著提高磨削效率和磨削精度；磨削加工完成后，机械摆臂将产品自动抓取并移动至出料滑轨上；数控外圆磨床采用CNC控制系统，进给与修整分别采用伺服控制，并使用电磁无心夹具夹紧和高刚度滚动轴承砂轮主轴系统，具有良好的气密性，确保主轴高精度、长寿命；

(六)、数控内圆磨床操作：

来自提升机的产品经数控内圆磨床的提料装置将待加工的产品从进料滑轨处托持到工位上，并将其固定在工位上稳固不动，当工件被磨削加工完成后，提料装置将工件提升到出料滑轨上，使其从出料滑轨输出到下工序：自动在线检测；数控内圆磨床采用金钢滚轮自动修整砂轮成型，确保球面曲率和球面直径尺寸的一致性；采用定量修整、定量补偿的方式，实现每加工一个工件都进行一次或两次砂轮的自动修整动作，以保证工件表面粗糙度、尺寸、形状符合图纸要求，砂轮的自动修整、自动补偿，可以降低制造成本、提高生产效率、确保加工精度；

(七)、自动在线检测操作：

来自提升机的产品经进料滑轨到达上料位，桁架机械手将产品抓起并经过风刀装置，对工件表面进行吹气清洁；桁架机械手将产品抓取至正反识别系统，如果产品方向不正确，直接进行翻转，然后桁架机械手将产品抓取至窗口测量工位，进行六个窗口基准高、窗口直径进行测量；测量完成后桁架机械手将产品抓取至内外球面测量工位，分别对内球面直径、外球面直径、内球面曲率、外球面曲率进行测量；测量完成后桁架机械手将合格产品抓取至出料滑轨上，将不合格产品剔除到NG料仓；

自动在线检测设备具有对总数、合格品数、返修品数、废品数进行计数功能；自动在线检测设备预留与MES系统数据接口，并可以实现依据SPC过程控制理论，提供XbarR控制图绘制及Cp、Cpk、Pp、Ppk、Cmk一系列过程能力控制参数，对加工过程进行长期或短期能力指数的监控。

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