CN112247064A - 一种长柄锥齿轮自动化精整系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种长柄锥齿轮自动化精整系统和方法，所述系统包括助力臂上下料箱，桁架机械手上下工件，工件分料定位机构，工件翻转装置，对齿装置，精整工位送料取料机械手，精整后翻转定位机构，工件输送系统，料盘输送系统。本发明系统能够有效释放产能，减少产品交付压力。

Description

一种长柄锥齿轮自动化精整系统和方法

技术领域

本发明涉及一种长柄锥齿轮自动化精整系统和方法。

背景技术

在当今社会用工成本增加，招工困难的大背景下，企业对自动化生产的需求日益增大。

现有的长柄锥齿轮一般采用人工出产，效率低，时常需要两台设备同时出产才能满足交付；同时劳动强度高，此类产品一般单件重1.53Kg，操作工每班需要上下搬运15T左右(从小推车搬至待加工位，从待加工位放进模具，从模具拿出放到已加工位，从已加工位搬到小推车上)。

因此需要设计自动化生产线，将现有的人工出产改为自动化出产，提高生产效率，降低劳动降低，提高自动化程度。

发明内容

发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明对现有的长柄锥齿轮精整手动生产线进行改造，实现自动化生产，提高出产节拍，降低工人劳动强度，提出了种长柄锥齿轮自动化精整系统，包括上料机构、下料机构和双层滚筒输送线；

所述双层滚筒输送线包括上层滚筒输送线和下层滚筒输送线；

所述上料机构用于，将装有毛坯件的料箱输送至上层滚筒输送线，将料箱中的毛坯件送入上料输送线，通过分料装置，将毛坯件送入锻压机床；

所述下料机构用于，将锻压机床输出的工件通过分料装置，输送至下料输送线，再将工件放入料箱中，然后将料箱送至下层滚筒输送线。

所述上料机构包括上料桁架机械手，上料桁架机械手用于，抓取料箱中的毛坯件，并放至上料输送线上。

所述下料机构包括下料桁架机械手，下料桁架机械手用于，将下料输送线上缓存定位的工件抓取放入料箱中；

所述上料桁架机械手和下料桁架机械手均为双抓手结构。

所述双抓手结构为四爪结构，与料箱壁、加强筋成45°角。

所述上料桁架机械手和下料桁架机械手采用柔性机构，并通过Z轴气缸传感器进行定位检测。

所述系统还包括上料桁架机械手、下料桁架机械手。

所述系统还包括助力臂，助力臂用于将上料小车上的装有毛坯件的料箱吊至上层滚筒输送线，并在上层滚筒输送线上实现料箱挡停缓存；

所述助力臂还用于，将装有工件的料箱吊至下料小车上。

当料箱装满工件时，料箱通过升降滚筒下降至下层滚筒输送线。

所述系统还包括对齿装置、伺服上料机械手、伺服下料机械手、第一翻转装置、第二翻转装置；

对齿装置用于对工件进行旋转对齿，伺服上料机械手用于将对齿后的工件送入模具，伺服下料机械手用于将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置上，第一翻转装置、第二翻转装置均用于对工件进行翻转。

本发明还提供了一种长柄锥齿轮自动化精整方法，包括如下步骤：

步骤1，人工借助阻力臂将待加工工件从上料物流小车搬运至上料区域，每次搬运1个料箱，双层滚筒输送线会将料箱输送至上料缓存区；

步骤2，通过双层滚筒输送线将上料缓存区的料箱输送到上料工位，上料桁架机械手将料箱中的工件抓取放到上料输送线，每次抓取两只工件，当料箱中工件全部被抓取完后，双层滚筒输送线将空料箱输送至空料箱缓存区，空料箱缓存区的空料箱被输送到下料工位，上料输送线将两只工件输送到分料装置；

步骤3，分料装置将两只工件分开，每次输送一只工件到第二翻转装置，第二翻转装置将工件进行180°翻转，使得齿面朝下放置到对齿装置上，对齿装置进行旋转对齿，伺服上料机械手将对齿后的工件送入模具；

步骤4，锻压机床进行作业，伺服下料机械手将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置上，第一翻转装置将工件进行180°翻转，使得工件齿面朝上放置到下料输送线上，下料输送线将物料送至物料挡停装置，

步骤5，物料挡停装置将工件进行阻挡，每当有两件工件进入物料挡停装置后下料桁架机械手过来抓取工件，将工件放到下料工位上的空料箱中，当空料箱放满工件后，通过双层滚筒输送线将料箱输送到下料缓存区，下层滚筒输送线再将料箱输送到下料区域15，最后人工借助阻力臂将加工好的工件从下料区域搬运至下料物流小车。

本发明具有如下有益效果：

1、原有的料箱工装不做任何改变，无工装成本投入。

2、自动化程度更高，便于后期工业4.0的衔接，有利于提升品牌形象。

3、人工生产节拍10秒/件，自动化生产节拍6秒/件，能有效释放产能，减少产品交付压力。

4、人工操作劳动强度高，存在一定操作风险，自动化作业工人劳动强度降低，将风险隔离。

5、生产模式彻底改变，现在是工人整车运输、整箱搬运、单个工件连续上下料的模式，工人整车运输加上助力臂搬运料箱，其余过程全部使用自动化实现。

6，用工人数降低，如果是人工作业，1人操作，0.5人设备控制与现场抽检测量等，需要1.5人，现在只需要0.5人负责小车上下料、设备控制与现场抽检测量等。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是助力臂上料、下料流程示意图。

图2是桁架机械手上料动作流程示意图。

图3是本发明系统二维总布局图。

图4是本发明系统三维总布局图。

图5是本发明系统的助力臂上料、下料示意图。

图6是本发明系统的桁架机械手工作部分示意图。

图7是本发明系统的上料桁架机械手示意图。

图8是本发明系统的双抓手结构示意图。

图9是本发明系统的下料桁架机械手工作示意图。

图10是本发明系统的工件翻转装置示意图。

图11是本发明系统的对齿装置示意图。

图12是锻床作业工位示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种长柄锥齿轮自动化精整系统，包括上料机构、下料机构和双层滚筒输送线；

所述双层滚筒输送线包括上层滚筒输送线和下层滚筒输送线；

所述上料机构用于，将装有毛坯件的料箱输送至上层滚筒输送线，将料箱中的毛坯件送入上料输送线，通过分料装置，将毛坯件送入锻压机床；

上料机构采用桁架机械手，机械手采用双抓手机构，一次抓取两件，而机床每次只能加工一件，故使用分料装置，采用气缸驱动阻挡器，将两件分开，每次只放一件毛坯进入锻压机床。

所述下料机构用于，将锻压机床输出的工件通过分料装置，输送至下料输送线，再将工件放入料箱中，然后将料箱送至下层滚筒输送线。

所述上料机构包括上料桁架机械手，上料桁架机械手用于，抓取料箱中的毛坯件，并放至上料输送线上。

所述下料机构包括下料桁架机械手，下料桁架机械手用于，将下料输送线上缓存定位的工件抓取放入料箱中；

所述上料桁架机械手和下料桁架机械手均为双抓手结构。

传统机械手机构基本都是单抓手机构，每次只能抓取一件，无法与锻压机床效率匹配，故采用双抓手机构，每次抓取两件，每个抓手有单独气缸控制抓紧和松开。

所述双抓手结构为四爪结构，与料箱壁、加强筋成45°角。

放工件用的料箱，每个料箱有12个料桶，每个料筒放一只工件，料筒和料筒之间由竖直的塑料壁连接，称之为加强筋，加强筋成90°夹角。

传统的抓手机构为三爪结构，爪指120°均匀分配，与料箱90°的加强筋不匹配有干涉的情况产生，故采用四爪结构，爪指90°均匀分配，与料箱90°的加强筋成45°夹角，有效解决了抓手机构的爪指与料箱加强筋的干涉问题。

所述上料桁架机械手和下料桁架机械手采用柔性机构，并通过Z轴气缸传感器进行定位检测。

传统机械手大多采用固定机构，抓手动作死板容错率低，本设计采用柔性机构，抓手可以在同一空间平面上前后左右360°无死角晃动，抓手动作灵活，容错率高；

抓手采用四爪结构，四爪使用气缸驱动，四爪中间上下Z轴方向气缸上装有传感器用于检测工件传递信号，最终评价抓手是否抓到工件。

所述系统还包括对齿装置、伺服上料机械手、伺服下料机械手、第一翻转装置、第二翻转装置；

对齿装置用于对工件进行旋转对齿，伺服上料机械手用于将对齿后的工件送入模具，伺服下料机械手用于将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置上，第一翻转装置、第二翻转装置均用于对工件进行翻转。

上料桁架机械手上料时是将物料齿面朝上放到进料输送带上，需要通过翻转装置将工件翻转齿面朝下放置，使用气缸驱动夹爪夹住工件柄部翻转180°实现工件翻转动作。

工件精整成形时，锻件的齿顶需要放到模具的齿槽里面，工件翻转后齿面朝下放到对齿装置上，对齿装置旋转进行预定位(使工件齿顶和模具齿槽对应)，然后进料机械手抓取放到模具中，压机进行精整作业。

本发明系统还包括上料桁架机械手、下料桁架机械手；

所述上料桁架机械手，用于，将待加工工件从料箱中抓取放到进料输送带上。

所述下料桁架机械手，用于，将已加工工件从出料输送带上抓取放入料箱中。

本发明系统还包括助力臂，助力臂用于将上料小车上的装有毛坯件的料箱吊至上层滚筒输送线，并在上层滚筒输送线上实现料箱挡停缓存；

上层滚筒输送线长度2m，料箱宽度35mm，上层滚筒输送线上可以存放5只料箱，通过升降气缸驱动挡板升降，每次放1只料箱到输送到上料桁架机械手下方，实现料箱挡停缓存；

所述助力臂还用于，将装有工件的料箱吊至下料小车上。

当料箱装满工件时，料箱通过升降滚筒下降至下层滚筒输送线。

本发明还提供了一种长柄锥齿轮自动化精整方法，包括如下步骤：

步骤1，通过助力臂将将装有毛坯件的料箱输送至上层滚筒输送线，并在上层滚筒输送线上实现料箱挡停缓存，通过升降气缸挡停并从侧向定位；

上层滚筒输送线长度2m，料箱宽度35mm，上层滚筒输送线上可以存放5只料箱，通过升降气缸驱动挡板升降，每次放1只料箱到输送到上料桁架机械手下方，实现料箱挡停缓存。

每次放1只料箱到输送到上料桁架机械手下方，滚筒输送带桁架机械手下方有平面45°方向的驱动气缸，驱动气缸推动桁架机械手下方的料箱的一个角，将料箱45°方向推到对角的两块挡板，实现侧向定位。

当上料桁架机械手检测到上料工位产生空位后，传感器检测并输出给料信号，缓存区输送一个料箱至上料工位并进行料箱定位；

一只料箱可以存放1两只工件，当桁架机械手将工件全部抓取放到进料输送带上后，传感器检测无工件并输出给料信号，桁架机械手下方的上料位上的挡板退回(气缸驱动)，空料箱输送到后面下料位，同时上层滚筒输送线挡板通过升降气缸下降，将前方缓存的5只料箱，放1只到桁架机械手下方的上料工位，并进行侧向定位。

步骤2，上料桁架机械手抓取料箱中的毛坯件，并放至上料输送线上，产生的空料箱输送至空料箱缓存区；

上层滚筒输送线，首先是上料缓存区可以存放5只料箱，上料工位存放1只料箱，上料后空料箱输送到空料箱缓存区可以存放1只料箱，下料工位存放1只料箱，下料工位上方是下料桁架机械手，将加工好的工件放到下料工位上的料箱中，放满后料箱输送到升降滚筒上，升降滚筒将料箱放到下层滚筒输送带下料缓存区域(可以存放6只)，通过升降气缸驱动挡板，每次放1只料箱至下料区域，人工通过助力臂将下料区域的料箱搬运到物流小车上。

步骤3，空料箱输送至下料工位后挡停并定位；

步骤4，翻转装置对毛坯件进行提升、翻转、下降、抓取、提升、翻转、下降，并将毛坯件放入对齿装置，抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取毛坯件，传感器报警；

桁架机械手上的双抓手机构，抓手采用四爪结构，四爪使用气缸(抓手气缸)驱动，四爪中间上下Z轴方向气缸上装有传感器用于检测工件传递信号，最终评价抓手是否抓到工件。

步骤5，放入对齿位置后的齿轮被下部抓手气缸抓紧、定位，抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取毛坯件，传感器报警；

下部抓手是简单的气缸驱动的夹紧装置，位于对齿装置下方(包含在对齿装置中)，毛坯件对齿定位后一是为防止工件晃动影响定位精度，二是为步骤6伺服电机旋转做准备，故增加夹紧装置，使工件定位准确，保证旋转精度。

步骤6，伺服机构通过锥齿轮带动气缸抓手旋转，同时对齿传感器检测到齿轮齿的相对位置，经计算后由伺服机构执行旋转至正确齿的位置；

伺服机构位于对齿装置下方，包含在对齿装置中，步骤6工件夹紧后，需要伺服电机进行旋转，并通过对齿传感器(在工件齿轮侧方，包含在对齿装置中)检测工件齿和对齿齿形齿相对位置是否一致，经过内部计算后伺服机构旋转一定的角度，完成对齿作业；

锻床上料机械手先抓取对齿后齿轮，对齿装置再松开毛坯件，由上料机械手取走毛坯件；抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取毛坯件，传感器报警；

上料桁架机械手从料箱中每次抓取两件毛坯件放到锻床上料输送带上，经过输送带上的分料装置将两件物料分开，放一件物料到翻转装置，再到对齿装置，对齿完成后锻床上料机械手过来抓取对齿后的毛坯，抓到工件后对齿装置松开回到原点。

上料机械手就是锻床上料机械手。

上料机械手通过水平模组和上下气缸动作给锻床上料；

水平模组是PLC中的程序组，其作用是保持机械手水平，防止上料机械手在运动过程中发生偏移导致定位不准确，造成对齿工序失效，影响工件质量。

上料机械手将毛坯送到模具正上方时，上料机械手上的上下气缸开始动作，气缸下降，夹爪将毛坯下降放到模具中，夹爪松开，气缸上升，夹爪退回，机械手回到原点等待。

步骤7，下料桁架机械手从锻床模具上抓取已加工零件，并送至翻转装置取料处；翻转装置经过提升、翻转、下降、抓取、提升、翻转、下降，并将工件放至下料输送线顶升气缸处，由顶升气缸下降放至下料输送线；

工件落入下料输送线输送，并经过挡停缓存定位；

步骤8，下料桁架机械手将下料输送线上缓存定位的工件抓取放入料箱中；料箱装满工件时，升降滚筒下降至下层滚筒输送线；

料箱流转至滚筒线下料缓存区域，同时升降滚筒上升返回至下料工位；

上层滚筒输送线，首先是上料缓存区可以存放5只料箱，上料工位存放1只料箱，上料后空料箱输送到空料箱缓存区可以存放1只料箱，下料工位存放1只料箱，下料工位上方是下料桁架机械手，将加工好的工件放到下料工位上的料箱中，放满后料箱输送到升降滚筒上，升降滚筒将料箱放到下层滚筒输送带下料缓存区域(可以存放6只)，通过升降气缸驱动挡板，每次放1只料箱至下料区域，人工通过助力臂将下料区域的料箱搬运到物流小车上。

当下料工位出现空位后，传感器检测并输出给料信号，缓存区输出一个料箱至下料工位。

上层滚筒输送线，首先是上料缓存区可以存放5只料箱，上料工位存放1只料箱，上料后空料箱输送到空料箱缓存区可以存放1只料箱，下料工位存放1只料箱，下料工位上方是下料桁架机械手，将加工好的工件放到下料工位上的料箱中，放满后料箱输送到升降滚筒上，升降滚筒将料箱放到下层滚筒输送带下料缓存区域(可以存放6只)，通过升降气缸驱动挡板，每次放1只料箱至下料区域，人工通过助力臂将下料区域的料箱搬运到物流小车上。

实施例

本发明提供了一种长柄锥齿轮自动化精整系统，图3是本发明系统二维总布局图，图4是本发明系统三维总布局图。所述系统具体包括：1,升降滚筒；2,下料工位；3,物料挡停装置；4,下料输送线；5,锻压机床；6,第一翻转装置；7,伺服下料机械手；8,伺服上料机械手；9,第二翻转装置；10,分料装置；11,上料输送线；12,助力臂；13,上料缓存区；14,上料区域；15,下料区域；16,下料物流小车；17,上料物流小车；18,上料桁架机械手；19,上料工位；20,空料箱缓存区；21,下料缓存区；22,下料桁架机械手；57对齿装置；其中，上料缓存区13、上料区域14、上料缓存区13组成上层滚筒输送线，空料箱缓存区20、下料区域15、下料缓存区21组成下层滚筒输送线；

系统在工作时，包括如下步骤：

步骤1，人工借助阻力臂12将待加工工件从上料物流小车17搬运至上料区域(上层滚筒输送线)14，每次搬运1个料箱，双层滚筒输送线会将料箱输送至上料缓存区13，上料缓存区可以存放5个料箱工件，

步骤2，上层滚筒输送线将上料缓存区料箱输送到上料工位19，上料桁架机械手18将料箱中的工件抓取放到上料输送线11，每次抓取两只工件(当料箱中1两只工件全部被抓取完后，滚筒线将空料箱输送至空料箱缓存区(上层滚筒输送线)20，空料箱缓存区的空料箱被输送到下料工位2，输送带将两只工件输送到分料装置10，

步骤3，分料装置会将两只工件分开，每次输送一只工件到第二翻转装置9，第二翻转装置9将工件进行180°翻转，使得齿面朝下放置到对齿装置57上，对齿装置进行旋转对齿，伺服上料机械手8将对齿后的工件送入模具；

步骤4，锻压机床5进行作业，伺服下料机械手7将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置6上，第一翻转装置6将工件进行180°翻转，使得工件齿面朝上放置到下料输送带4上，下料输送带将物料送至物料挡停装置3，

步骤5，物料挡停装置将工件进行阻挡，每当有两件工件进入挡停装置后下料桁架机械手22过来抓取工件，将工件放到下料工位2上的空料箱中，当空料箱放满1两只工件后，升降滚筒1开始下降，将料箱输送到下料缓存区21(下层滚筒输送线)，下层滚筒再将料箱输送到下料区域15(下层滚筒输送线)，最后人工借助阻力臂12将加工好的工件从下料区域15(下层滚筒输送线)搬运至下料物流小车16。

图5是本发明系统的助力臂上料、下料示意图。助力臂具体包括：23,助力臂立柱；24.助力臂立柱轴承；25,助力臂立柱活动节(可通过立柱轴承360°旋转)；26,助力臂上下动作的气缸(提供助力作用)；27,助力臂横梁；28,助力臂横梁轴承；29,助力臂横梁活动节(可通过横梁轴承360°旋转)；30,助力臂竖直活动节轴承；31，助力臂竖直活动节(可通过竖直活动节轴承360°旋转),32,助力臂抓手；33,助力臂操作把手；

其中，助力臂立柱23与地面固定；助力臂立柱轴承24：连接助力臂立柱活动节25和助力臂立柱23，助力臂立柱活动节25通过助力臂立柱轴承24能够在平面上做360°圆周旋转动作；

助力臂上下动作的气缸26连接助力臂横梁27和助力臂立柱活动节25，助力臂横梁27通过助力臂上下动作的气缸26能够进行上下运动，并且所述气缸能够通过气压调节旋钮(安装在气缸上)调节助力的大小，来实现助力功能，气缸型号：CS1DQ140-400；助力臂横梁轴承28连接助力臂横梁活动节29和助力臂横梁27，助力臂横梁活动节29通过助力臂横梁轴承28能够在平面上做360°圆周旋转动作；

助力臂竖直活动节轴承30连接助力臂竖直活动节31和助力臂横梁活动节29，助力臂竖直活动节31通过助力臂竖直活动节轴承30能够在平面上做360°圆周旋转动作；助力臂抓手32用于抓取料箱；

助力臂操作把手33是操作工操作时双手抓住的地方。

作业流程：上料时，操作工双手抓住助力臂操作把手33，借助23～31部件活动关系将助力臂抓手32放到上料物流小车17上方，使用抓手抓住最上层料箱的把手，再次借助23～31部件活动关系将料箱搬运至上料区域(上层滚筒输送线)14；下料时，操作工双手抓住助力臂操作把手33，借助23～31部件活动关系将助力臂抓手32放到下料区域15(下层滚筒输送线)上方，使用抓手抓住料箱的把手，再次借助23～31部件活动关系将料箱搬运至下料物流小车16，依次堆叠放置；

图6是本发明系统的桁架机械手工作部分示意图。其中数字对应的说明如下：34,分料机构；10,上料输送线；17,上料桁架机械手；21，下料缓存区；19,上料工位；35,滚筒升降机；2,下料工位；36,下料输送带；22,下料桁架机械手；

图7是本发明系统的上料桁架机械手示意图。其中数字对应的说明如下：37,双抓手机构；38,进料输送线；

图8是本发明系统的双抓手结构示意图。其中数字对应的说明如下：39,抓手气缸；40,爪指(四爪结构)；41,工件；42,抓手Z轴方向感应器；

图9是本发明系统的下料桁架机械手工作示意图。其中数字对应的说明如下：43.滚筒升降机构；44,滚动滚筒(可通过滚筒升降机构上下升降)；

图10是本发明系统的工件翻转装置示意图。其中数字对应的说明如下：45,翻转装置夹爪；46,夹爪气缸；47,翻转装置；48,翻转装置气缸；49,顶升装置；

图11是本发明系统的对齿装置示意图。其中数字对应的说明如下：50,对齿装置伺服电机；51,标准齿模；52,锻床上料机械手；53,对齿装置夹爪；

图12是锻床作业工位示意图。其中数字对应的说明如下：54,锻床模具；55,锻床下料机械手；56,对齿装置。

如图1、图2所示，系统的典型工序说明如下：助力臂上料、下料滚筒线上料：a、人工通过助力臂将上料小车上的上料料箱吊至滚筒输送线上层滚筒输送线，并在上层滚筒输送线上实现料箱挡停缓存；

b、当上料桁架机械手检测到上料工位产生空位后，传感器检测并输出给料信号，缓存区输送一个料箱至上料工位并进行料箱定位；

滚筒线下料：

a、下层滚筒输送线实现成品料箱挡停缓存；

b、当下料工位出现空位后，传感器检测并输出给料信号，缓存区输出一个料箱至下料工位；

c、人工通过助力臂将料箱吊至下料小车上；

防错措施：通过人工目测整箱来料是否正确，料箱是否为满箱并通过手动屏标注料箱空位。

车间原有物料小车不需要做任何改造，直接满足使用；

人工一次上料多个料箱在滚筒线上料区域上缓存，并将下料滚筒线上缓存的成品料箱一次性下到下料小车上；

工人通过间歇性连续作业提高工人工作效率；

助力臂可根据需要作为可选项。

典型工序说明：上料桁架机械手1上料、下料桁架机械手2下料

上料桁架机械手1上料：

a、毛坯件料箱输送至上料工位后，通过升降气缸挡停并从侧向定位；

b、上料桁架机械手1采用双抓手结构，一次将料箱中两只毛坯件抓取放至链条上料输送线上；

c、产生的空料箱输送至空料箱缓存区；

下料桁架机械手2下料：

a、空料箱输送至下料工位后挡停并定位；

b、下料桁架机械手2一次将下料输送线上缓存定位的两只工件抓取放入料箱中；

c、料箱装满工件时，升降滚筒下降至下层滚筒输送线；

d、料箱流转至滚筒线下料缓存区域，同时升降滚筒上升返回至下料工位。

抓手采用四爪结构，与料箱壁、加强筋成45°角，能有效利用零件与箱体的最大间隙。

典型工序说明：桁架机器人1上料、桁架机器人2下料节拍，如表1所示。

表1

典型工序说明：

桁架机械手1上料

桁架机械手上料动作说明，如图2所示：

1、机械手采用四爪结构，利用工件间间隙以及与料箱之间空隙抓取工件，且抓手采用柔性机构，防止与工件、料箱、输送线等硬磕碰。防错措施：通过Z轴气缸传感器进行定位检测，监测抓手发生异常碰撞料箱或工件，报警处理；

2、气爪中心布置柔性压板压着齿轮上端面，抓手气缸通过连杆机构联动四爪抓手抓取工件并通过外圆对工件中心定位。

防错措施：a、柔性压板处布置传感器检测有无工件；b、气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；

3、抓手抓取工件移动至链条输送线上方固定位置，下降至离链条线一定距离放下工件至输送线。

防错措施：通过Z轴气缸传感器进行到位检测，监测抓手发生异常碰撞输送线，报警处理；

4、工件放置于链条输送线输送。防错措施：在放料位后布置传感器检测，防止工件未放置到位，异常报警；

上料桁架机械手为双抓手结构，每次抓取2件毛坯，放到链条输送线上，在放置位置的侧方安装2件传感器，分别检查两件工件是否放置到位；

5、通过分料机构将缓存工件挡停，并进行吹屑处理，依次放出单个工件；

6、输送线上单个工件被末端V形块挡停并被传感器检测到，由顶升气缸顶起，方便下道工序抓手抓取。

典型工序说明：桁架机械手2下料：

桁架机械手2动作：

上料位完成上料产生的空箱通过滚筒线缓存并流转至下料工位，通过侧向气缸定位；

下料输送线上依次挡停两个工件，并通过气缸进行顶升定位；

气爪中心布置柔性压板压着齿轮上端面，双机械手同时抓取两个工件放置于空料框。防错措施：a、柔性压板处布置传感器检测有无工件；b、抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；c、通过Z轴气缸传感器进行到位检测，监测抓手发生异常碰撞，报警处理；

双抓手抓取工件放至料箱。防错措施：通过Z轴气缸传感器进行到位检测，监测抓手发生异常碰撞料箱，报警处理；

放满成品件的料框通过升降滚筒下降至下层滚筒输送线并缓存，待人工一次性下料。

注：抓手利用工件间间隙以及与料箱之间空隙抓取放置工件，且抓手采用柔性机构，防止与工件、料箱、输送线等磕碰，并有传感器实时到位检测，异常及时报警。

典型工序说明：锻床上料工位

输送线取料、翻转动作：

上道工序桁架机械手从料框取料放至于链条输送线，由链条输送线输送工件并经风刀吹屑、分料、顶升后，方便抓取；

由翻转装置经过提升、翻转、下降、抓取、提升、翻转、下降，并将工件放入对齿装置。防错措施：抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；

因为设备兼容四种产品，通过调整工装、模具等实现设备通用。防错措施：为防止流入错误产品，可以通过传感器检测工件长短、槽深等参数，避免错误工件进入锻床，损坏模具。

齿轮对齿动作：

放入对齿位置后的齿轮被下部抓手气缸抓紧、定位。防错措施：抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；

伺服机构通过锥齿轮带动气缸抓手旋转，同时对齿传感器(金属接近传感器)检测到齿轮齿的相对位置，经计算后由伺服机构执行旋转至正确齿的位置；

锻床上料机械手先抓取对齿后齿轮，对齿装置再松开工件，由上料机械手取走工件。防错措施：抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；

上料机械手通过水平模组和上下气缸动作给锻床上料。防错措施：①锻床工作台布置两组对射传感器，一组检测锻床模具上是否有工件，没有工件时锻床不工作，另一组检测工件是否放置到位，错误报警，防止工件摆放不正确，损坏模具。②锻床上安装编码器，保证桁架机械手抓放工件时，上模处于最高位，桁架机械手退出后方可工作。

典型工序说明：锻床下料工位

锻床下料动作：

下料桁架机械手从锻床模具上抓取已加工零件，并送至翻转装置取料处。防错措施：①通过在锻床上布置的传感器检测模具上有无工件，错误报警，防止工件未成功取走，影响工件上料；②通过锻床上安装的编码器,保证下料桁架机械手抓取工件退出模具工作范围时，上模处于最高位。

每次取件后机床模具需使用气嘴吹除碎屑，防止影响工件上料；

翻转装置经过提升、翻转、下降、抓取、提升、翻转、下降，并将工件放至下料输送线顶升气缸处，由顶升气缸下降放至下料输送线。防错措施：1、抓手气缸上传感器检测抓手动作是否到位，如果抓手未能抓取工件，传感器报警；2、通过翻转装置提升气缸传感器进行到位检测，监测抓手发生异常碰撞，报警处理；

工件落入下料输送线输送，并经过挡停缓存分料。防错措施：在工件下料位置后布置传感器检测，防止工件未放置到位，异常报警；

工件在下料输送线末端一次通过两个挡停机构挡停，并由两个顶升机构顶起，方便下料机械手抓取。

典型工序说明：锻床工位上料、下料节拍，如表2所示：

表2

1、锻床上料或下料机械手单个循环工作时间4S，符合6S的工作节拍；

2、锻床上料和下料机械手在锻压模具上方停留时间总共4.2S，留给锻床加工时间1.5S以上。

本发明提供了一种长柄锥齿轮自动化精整系统和方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种长柄锥齿轮自动化精整系统，其特征在于，包括上料机构、下料机构和双层滚筒输送线；

所述双层滚筒输送线包括上层滚筒输送线和下层滚筒输送线，上层滚筒输送线和下层滚筒输送线之间通过升降滚筒进行连接；

所述上料机构用于，将装有毛坯件的料箱输送至上层滚筒输送线，将料箱中的毛坯件送入上料输送线，通过分料装置，将毛坯件送入锻压机床；

所述下料机构用于，将锻压机床输出的工件通过分料装置，输送至下料输送线，再将工件放入料箱中，然后将料箱送至下层滚筒输送线。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上料机构包括上料桁架机械手，上料桁架机械手用于，抓取料箱中的毛坯件，并放至上料输送线上。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述下料机构包括下料桁架机械手，下料桁架机械手用于，将下料输送线上缓存定位的工件抓取放入料箱中；

所述上料桁架机械手和下料桁架机械手均为双抓手结构。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述双抓手结构为四爪结构，与料箱壁、加强筋成45°角。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述上料桁架机械手和下料桁架机械手采用柔性机构，并通过Z轴气缸传感器进行定位检测。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括上料桁架机械手、下料桁架机械手；

所述上料桁架机械手，用于，将待加工工件从料箱中抓取放到进料输送带上；

所述下料桁架机械手，用于，将已加工工件从出料输送带上抓取放入料箱中。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括助力臂，助力臂用于将上料小车上的装有毛坯件的料箱吊至上层滚筒输送线，并在上层滚筒输送线上实现料箱挡停缓存；

所述助力臂还用于，将装有工件的料箱吊至下料小车上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当料箱装满工件时，料箱通过升降滚筒下降至下层滚筒输送线。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括对齿装置、伺服上料机械手、伺服下料机械手、第一翻转装置、第二翻转装置；

对齿装置用于对工件进行旋转对齿，伺服上料机械手用于将对齿后的工件送入模具，伺服下料机械手用于将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置上，第一翻转装置、第二翻转装置均用于对工件进行翻转。

10.一种长柄锥齿轮自动化精整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，人工借助阻力臂将待加工工件从上料物流小车搬运至上料区域，每次搬运1个料箱，双层滚筒输送线会将料箱输送至上料缓存区；

步骤2，通过双层滚筒输送线将上料缓存区的料箱输送到上料工位，上料桁架机械手将料箱中的工件抓取放到上料输送线，每次抓取两只工件，当料箱中工件全部被抓取完后，双层滚筒输送线将空料箱输送至空料箱缓存区，空料箱缓存区的空料箱被输送到下料工位，上料输送线将两只工件输送到分料装置；

步骤3，分料装置将两只工件分开，每次输送一只工件到第二翻转装置，第二翻转装置将工件进行180°翻转，使得齿面朝下放置到对齿装置上，对齿装置进行旋转对齿，伺服上料机械手将对齿后的工件送入模具；

步骤4，锻压机床进行作业，伺服下料机械手将加工好的工件从模具中夹取出来放到第一翻转装置上，第一翻转装置将工件进行180°翻转，使得工件齿面朝上放置到下料输送线上，下料输送线将物料送至物料挡停装置，

步骤5，物料挡停装置将工件进行阻挡，每当有两件工件进入物料挡停装置后下料桁架机械手过来抓取工件，将工件放到下料工位上的空料箱中，当空料箱放满工件后，通过双层滚筒输送线将料箱输送到下料缓存区，下层滚筒输送线再将料箱输送到下料区域15，最后人工借助阻力臂将加工好的工件从下料区域搬运至下料物流小车。

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