CN112941281B - 一种感应热处理柔性加工中心及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种感应热处理柔性加工中心及其加工方法，主要内容为：所述上下料搬运单元安装在机器人底座上，机架安装在机器人底座的右侧，CCD识别单元安装在机架上，旋转单元安装在机架上，感应加热单元安装在机器人底座后侧，冷却单元安装在感应加热单元的左侧，第一下料缓存单元和第二下料缓存单元安装在机器人底座的左侧，输送线体安装在第二下料缓存单元的前侧，机架顶面靠近前侧设有上料缓存单元，组合安装单元安装在机架顶面上，顶升拆卸单元安装在机架底面上，保护套料架安装在机架顶面上，夹持单元安装在机架上。本发明自动化实现了工件的感应加热操作，质量稳定可靠且一致性好，适用于不同规格的工件且还可以混线生产。

Description

一种感应热处理柔性加工中心及其加工方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体涉及一种感应热处理柔性加工中心及其加工方法。

背景技术

柔性自动化生产技术简称柔性制造技术，它以工艺设计为先导，以数控技术为核心，对消费者的不同需求，迅速做出反应，自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术，在提高产品的产量和质量的同时，降低成本。在汽车、拖拉机、内燃机、机床等流水线上，金属的机械加工早已实现柔性化生产，但是在热处理领域一直是个空缺。现有的感应热处理柔性加工中心无法实现自动化热处理，特别地无法实现混线生产，热处理效率底下，无法满足不需要保护和需要保护工件的混线操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种感应热处理柔性加工中心及其加工方法，其自动化实现了工件的感应加热操作，质量稳定可靠且一致性好，适用于不同规格的工件且还可以混线生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种感应热处理柔性加工中心，包括输送线体、机架、组合安装单元、CCD识别单元、旋转单元、夹持单元、上下料搬运单元、感应加热单元和冷却单元；

所述机架安装在所述上下料搬运单元的右侧，所述组合安装单元、CCD识别单元和旋转单元安装在机架上；通过输送线体传输的工件被组合安装单元转送至旋转单元，所述工件设置有加工识别码，旋转单元将识别码对准CCD识别单元，所述CCD识别单元设置有升降机构；

所述上下料搬运单元将旋转单元的工件逐一放入感应加热单元和冷却单元，经过热处理后取出工件。

进一步的是：还包括上料缓冲单元、机架、保护套料架、夹持单元、顶升拆卸单元、机器人底座、第一下料缓存单元和第二下料缓存单元，所述上下料搬运单元安装在机器人底座上，所述机架安装在机器人底座的右侧，所述感应加热单元安装在机器人底座后侧，所述冷却单元安装在感应加热单元的左侧，所述第一下料缓存单元和第二下料缓存单元安装在机器人底座的左侧且第一下料缓存单元位于第二下料缓存单元的后侧，所述输送线体安装在第二下料缓存单元的前侧，所述机架顶面靠近前侧设有上料缓存单元，所述组合安装单元安装在机架顶面上，所述顶升拆卸单元安装在机架底面上，所述保护套料架安装在机架顶面上且保护套料架位于组合安装单元的后侧，所述夹持单元安装在机架上且夹持单元位于顶升拆卸单元的正上方。

进一步的是：所述组合安装单元由平面多关节机器人、安装板、右电动夹爪、右夹爪、左夹爪和左电动夹爪组成，所述平面多关节机器人固定安装在机架上，所述安装板固定安装在平面多关节机器人上，所述右电动夹爪安装在安装板底面靠近右侧面处，所述右夹爪安装在右电动夹爪上，所述左电动夹爪安装在安装板底面靠近左侧面处，所述左夹爪安装在左电动夹爪上。

进一步的是：所述CCD识别单元由第一单轴机器人、第一滑座、导柱支座、可调支座、导柱、LED照明灯、第一支架、第二支架和CCD摄像头组成，所述第一单轴机器人安装在机架内，所述第一滑座安装在第一单轴机器人的滑台上，所述导柱支座固定安装在第一滑座上，所述导柱安装在导柱支座上，所述可调支座安装在导柱上，所述第二支架固定安装在可调支座上，所述CCD摄像头安装在第二支架上，所述第一支架固定安装在第二支架上，所述LED照明灯固定安装在第一支架上。

进一步的是：所述旋转单元由旋转电机和转盘组成，所述旋转电机安装在机架内，所述转盘固定安装在旋转电机输出轴上。

进一步的是：所述夹持单元由电动夹爪、前夹爪和后夹爪组成，所述电动夹爪固定安装在机架的顶面上，所述前夹爪和后夹爪都安装在电动夹爪上。

进一步的是：所述顶升拆卸单元由第二单轴机器人、第二滑座和顶杆组成，所述第二单轴机器人安装在机架内，所述第二滑座安装在第二单轴机器人的滑台上，所述顶杆固定安装在第二滑座安装孔里。

进一步的是：所述上下料搬运单元由六关节机器人、转接板、第一电动夹爪、第一夹爪、第二夹爪和第二电动夹爪组成，所述六关节机器人安装在机器人底座上，所述转接板定位安装在六关节机器人末端，所述第一电动夹爪和第二电动夹爪都安装在转接板上，所述第一夹爪安装在第一电动夹爪上，所述第二夹爪安装在第二电动夹爪上。

一种感应热处理柔性加工中心的加工方法，其特征在于：包含以下步骤：

a)输送线体将载满工件的托盘输送到输送线体上的上料位，此时上下料搬运单元通过第一电动夹爪和第二电动夹爪夹取托盘并将托盘放置在机架上的上料缓冲单元上；

b)然后上下料搬运单元夹取托盘上的工件并将该工件放置在旋转单元上，旋转单元转动同时CCD识别单元通过第一单轴机器人带动进行上下运动，从而实现读码操作；

c)同时组合安装单元夹取保护套料架上的保护套并将该保护套放置在夹持单元上；

d)如果工件需要保护，此时组合安装单元夹取旋转单元上的工件并将该工件安装到夹持单元上的保护套上，如果工件不需要保护则通过上下料搬运单元夹取该工件并将该工件放置在感应加热单元中进行感应加热处理；

e)然后上下料搬运单元夹取夹持单元上的组合体并将该组合体放置到感应加热单元中进行感应加热处理；

f)组合体或工件感应加热处理后，通过上下料搬运单元夹取感应加热单元中的组合体或工件并将该组合体或工件放置在冷却单元中进行冷却；

g)冷却完成后的组合体由上下料搬运单元夹取后搬运到第一下料缓存单元上的托盘上，冷却完成后工件由上下料搬运单元夹取后搬运到第二下料缓存单元上的托盘上；

h)若第二下料缓存单元上有托盘载满时，通过上下料搬运单元将该托盘搬运到输送线体上的下料位处，上下料搬运单元会将上料缓存单元中的空托盘搬运到第二下料缓存单元上的空料位处；

i)上下料搬运单元夹取第一缓存单元上的组合体并将该组合体放置在夹持单元上，顶升拆卸单元向上从保护套上顶出工件，同时上下料搬运单元夹取该工件并将该工件放置在第二下料缓存单元上的托盘上；

j)重复循环步骤a)～i)，从而实现工件的自动化感应热处理操作。

本发明的有益效果如下：

本发明中感应加热单元和冷却单元都设置有多个工位，大大提高了其感应热处理效率；同时六关节机器人上安装有第一电动夹爪和第二电动夹爪两个夹爪，从而大大提高了其搬运效率，另外第一电动夹爪和第二电动夹爪同时张开时，第一电动夹爪和第二电动夹爪就可以夹持托盘，从而实现了第一电动夹爪和第二电动夹爪的双重搬运作用，其既可以搬运工件又可以搬运托盘，提高了其操作效率，又降低了其生产成本；通过CCD识别单元识别工件的信息，从而判断其热处理工艺，由于工件二维码位于圆柱面上，所以采用旋转单元配合CCD识别单元进行扫码操作，对于不同高度工件，CCD识别单元通过第一单轴机器人进行上下调节；当需要对工件不需热处理的表面进行保护时，组合安装单元中的平面多关节机器人从保护套料架上夹持保护套，并将保护套放置在夹持单元上，同时通过六关节机器人夹持工件放置在保护套上，从而形成组合体；热处理完成后的组合体暂存到第一下料缓存单元上，六关节机器人夹持第一下料缓存单元上的组合体并将该组合体放置在夹持单元上；然后顶升拆卸单元通过第二单轴机器人将工件从保护套中顶出，六关节机器人夹持工件并将该工件放置在第二下料缓存单元中。

本发明自动化实现了工件的感应加热操作，质量稳定可靠且一致性好，适用于不同规格的工件且还可以混线生产。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的结构主视图；

图2为本发明的一种具体实施方式的结构俯视图；

图3为本发明的一种具体实施方式的结构左视图；

图4为本发明的一种具体实施方式组合安装单元的结构示意图；

图5为本发明的一种具体实施方式CCD识别单元的结构主视图；

图6为本发明的一种具体实施方式CCD识别单元的结构左视图；

图7为本发明的一种具体实施方式CCD识别单元的结构仰视图；

图8为本发明的一种具体实施方式旋转单元的结构示意图；

图9为本发明的一种具体实施方式夹持单元的结构主视图；

图10为本发明的一种具体实施方式夹持单元的结构俯视图；

图11为本发明的一种具体实施方式顶升拆卸单元的结构主视图；

图12为本发明的一种具体实施方式顶升拆卸单元的结构左视图；

图13为本发明的一种具体实施方式自动对刀单元的结构主视图；

图14为本发明的一种具体实施方式自动对刀单元的结构俯视图；

图15为本发明的一种具体实施方式自动对刀单元的结构左视图。

附图标记说明：

1：输送线体，2：上料缓冲单元，3：机架，4：组合安装单元，5：保护套料架，6：CCD识别单元，7：旋转单元，8：夹持单元，9：顶升拆卸单元，10：机器人底座，11：上下料搬运单元，12：感应加热单元，13：冷却单元，14：第一下料缓存单元，15：第二下料缓存单元；

401：平面多关节机器人，402：安装板，403：右电动夹爪，404：右夹爪，405：左夹爪，406：左电动夹爪；

601：第一单轴机器人，602：第一滑座，603：导柱支座，604：可调支座，605：导柱，606：LED照明灯，607：第一支架，608：第二支架，609：CCD摄像头；

701：旋转电机，702：转盘；

801：电动夹爪，802：前夹爪，803：后夹爪；

901：第二单轴机器人，902：第二滑座，903：顶杆；

1101：六关节机器人，1102：转接板，1103：第一电动夹爪，1104：第一夹爪，1105：第二夹爪，1106：第二电动夹爪。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

实施例一：

图1～图15示出了本发明的具体实施方式，一种感应热处理柔性加工中心，包括输送线体1、上料缓冲单元2、机架3、组合安装单元4、保护套料架5、CCD识别单元6、旋转单元7、夹持单元8、顶升拆卸单元9、机器人底座10、上下料搬运单元11、感应加热单元12、冷却单元13、第一下料缓存单元14和第二下料缓存单元15，所述上下料搬运单元11安装在机器人底座10上，所述机架3安装在机器人底座10的右侧，所述CCD识别单元6安装在机架3上，所述旋转单元7安装在机架3上，所述感应加热单元12安装在机器人底座10后侧，所述冷却单元13安装在感应加热单元12的左侧，所述第一下料缓存单元14和第二下料缓存单元15安装在机器人底座10的左侧且第一下料缓存单元14位于第二下料缓存单元15的后侧，所述输送线体1安装在第二下料缓存单元15的前侧，所述机架3顶面靠近前侧设有上料缓存单元2，所述组合安装单元4安装在机架3顶面上，所述顶升拆卸单元9安装在机架3底面上，所述保护套料架5安装在机架3顶面上且保护套料架5位于组合安装单元4的后侧，所述夹持单元8安装在机架3上且夹持单元8位于顶升拆卸单元9的正上方。

优选的，所述组合安装单元4由平面多关节机器人401、安装板402、右电动夹爪403、右夹爪404、左夹爪405和左电动夹爪406组成，所述平面多关节机器人401固定安装在机架3上，所述安装板402固定安装在平面多关节机器人401上，所述右电动夹爪403安装在安装板402底面靠近右侧面处，所述右夹爪404安装在右电动夹爪403上，所述左电动夹爪406安装在安装板402底面靠近左侧面处，所述左夹爪405安装在左电动夹爪406上。

优选的，所述CCD识别单元6由第一单轴机器人601、第一滑座602、导柱支座603、可调支座604、导柱605、LED照明灯606、第一支架607、第二支架608和CCD摄像头609组成，所述第一单轴机器人601安装在机架3内，所述第一滑座602安装在第一单轴机器人601的滑台上，所述导柱支座603固定安装在第一滑座602上，所述导柱605安装在导柱支座603上，所述可调支座604安装在导柱605上，所述第二支架608固定安装在可调支座604上，所述CCD摄像头609安装在第二支架608上，所述第一支架607固定安装在第二支架608上，所述LED照明灯606固定安装在第一支架607上。

优选的，所述旋转单元7由旋转电机701和转盘702组成，所述旋转电机701安装在机架3内，所述转盘702固定安装在旋转电机702输出轴上。

优选的，所述夹持单元8由电动夹爪801、前夹爪802和后夹爪803组成，所述电动夹爪801固定安装在机架3的顶面上，所述前夹爪802和后夹爪803都安装在电动夹爪801上。

优选的，所述顶升拆卸单元9由第二单轴机器人901、第二滑座902和顶杆903组成，所述第二单轴机器人901安装在机架3内，所述第二滑座902安装在第二单轴机器人901的滑台上，所述顶杆903固定安装在第二滑座902安装孔里。

优选的，所述上下料搬运单元11由六关节机器人1101、转接板1102、第一电动夹爪1103、第一夹爪1104、第二夹爪1105和第二电动夹爪1106组成，所述六关节机器人1101安装在机器人底座10上，所述转接板1102定位安装在六关节机器人1101末端，所述第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106都安装在转接板1102上，所述第一夹爪1104安装在第一电动夹爪1103上，所述第二夹爪1105安装在第二电动夹爪1106上。

实施例二：

a)输送线体1将载满工件的托盘输送到输送线体1上的上料位，此时上下料搬运单元11通过第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106夹取托盘并将托盘放置在机架3上的上料缓冲单元2上；

b)然后上下料搬运单元11夹取托盘上的工件并将该工件放置在旋转单元7上，旋转单元7转动同时CCD识别单元6通过第一单轴机器人601带动进行上下运动，从而实现读码操作；

c)同时组合安装单元4夹取保护套料架5上的保护套并将该保护套放置在夹持单元8上；

d)如果工件需要保护，此时组合安装单元4夹取旋转单元7上的工件并将该工件安装到夹持单元7上的保护套上，如果工件不需要保护则通过上下料搬运单元11夹取该工件并将该工件放置在感应加热单元12中进行感应加热处理；

e)然后上下料搬运单元11夹取夹持单元8上的组合体并将该组合体放置到感应加热单元12中进行感应加热处理；

f)组合体或工件感应加热处理后，通过上下料搬运单元11夹取感应加热单元12中的组合体或工件并将该组合体或工件放置在冷却单元13中进行冷却；

g)冷却完成后的组合体由上下料搬运单元11夹取后搬运到第一下料缓存单元14上的托盘上，冷却完成后工件由上下料搬运单元11夹取后搬运到第二下料缓存单元15上的托盘上；

h)若第二下料缓存单元15上有托盘载满时，通过上下料搬运单元11将该托盘搬运到输送线体1上的下料位处，上下料搬运单元11会将上料缓存单元2中的空托盘搬运到第二下料缓存单元15上的空料位处；

i)上下料搬运单元11夹取第一缓存单元14上的组合体并将该组合体放置在夹持单元8上，顶升拆卸单元9向上从保护套上顶出工件，同时上下料搬运单元11夹取该工件并将该工件放置在第二下料缓存单元15上的托盘上；

j)重复循环步骤a)～i)，从而实现工件的自动化感应热处理操作。

本发明中感应加热单元12和冷却单元13都设置有多个工位，大大提高了其感应热处理效率；同时六关节机器人1101上安装有第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106两个夹爪，从而大大提高了其搬运效率，另外第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106同时张开时，第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106就可以夹持托盘，从而实现了第一电动夹爪1103和第二电动夹爪1106的双重搬运作用，其既可以搬运工件又可以搬运托盘，提高了其操作效率，又降低了其生产成本；通过CCD识别单元6识别工件的信息，从而判断其热处理工艺，由于工件二维码位于圆柱面上，所以采用旋转单元7配合CCD识别单元6进行扫码操作，对于不同高度工件，CCD识别单元6通过第一单轴机器人601进行上下调节；当需要对工件不需热处理的表面进行保护时，组合安装单元4中的平面多关节机器人401从保护套料架5上夹持保护套，并将保护套放置在夹持单元8上，同时通过六关节机器人1101夹持工件放置在保护套上，从而形成组合体；热处理完成后的组合体暂存到第一下料缓存单元14上，六关节机器人1101夹持第一下料缓存单元14上的组合体并将该组合体放置在夹持单元8上；然后顶升拆卸单元9通过第二单轴机器人901将工件从保护套中顶出，六关节机器人1101夹持工件并将该工件放置在第二下料缓存单元15中。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：包括输送线体、机架、组合安装单元、CCD识别单元、旋转单元、夹持单元、上下料搬运单元、感应加热单元和冷却单元；

所述机架安装在所述上下料搬运单元的右侧，所述组合安装单元、CCD识别单元和旋转单元安装在机架上；通过输送线体传输的工件被组合安装单元转送至旋转单元，所述工件设置有加工识别码，旋转单元将识别码对准CCD识别单元，所述CCD识别单元设置有升降机构；

所述上下料搬运单元将旋转单元的工件逐一放入感应加热单元和冷却单元，经过热处理后取出工件。

2.如权利要求1所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：还包括上料缓冲单元、机架、保护套料架、夹持单元、顶升拆卸单元、机器人底座、第一下料缓存单元和第二下料缓存单元，所述上下料搬运单元安装在机器人底座上，所述机架安装在机器人底座的右侧，所述感应加热单元安装在机器人底座后侧，所述冷却单元安装在感应加热单元的左侧，所述第一下料缓存单元和第二下料缓存单元安装在机器人底座的左侧且第一下料缓存单元位于第二下料缓存单元的后侧，所述输送线体安装在第二下料缓存单元的前侧，所述机架顶面靠近前侧设有上料缓存单元，所述组合安装单元安装在机架顶面上，所述顶升拆卸单元安装在机架底面上，所述保护套料架安装在机架顶面上且保护套料架位于组合安装单元的后侧，所述夹持单元安装在机架上且夹持单元位于顶升拆卸单元的正上方。

3.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述组合安装单元由平面多关节机器人、安装板、右电动夹爪、右夹爪、左夹爪和左电动夹爪组成，所述平面多关节机器人固定安装在机架上，所述安装板固定安装在平面多关节机器人上，所述右电动夹爪安装在安装板底面靠近右侧面处，所述右夹爪安装在右电动夹爪上，所述左电动夹爪安装在安装板底面靠近左侧面处，所述左夹爪安装在左电动夹爪上。

4.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述CCD识别单元由第一单轴机器人、第一滑座、导柱支座、可调支座、导柱、LED照明灯、第一支架、第二支架和CCD摄像头组成，所述第一单轴机器人安装在机架内，所述第一滑座安装在第一单轴机器人的滑台上，所述导柱支座固定安装在第一滑座上，所述导柱安装在导柱支座上，所述可调支座安装在导柱上，所述第二支架固定安装在可调支座上，所述CCD摄像头安装在第二支架上，所述第一支架固定安装在第二支架上，所述LED照明灯固定安装在第一支架上。

5.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述旋转单元由旋转电机和转盘组成，所述旋转电机安装在机架内，所述转盘固定安装在旋转电机输出轴上。

6.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述夹持单元由电动夹爪、前夹爪和后夹爪组成，所述电动夹爪固定安装在机架的顶面上，所述前夹爪和后夹爪都安装在电动夹爪上。

7.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述顶升拆卸单元由第二单轴机器人、第二滑座和顶杆组成，所述第二单轴机器人安装在机架内，所述第二滑座安装在第二单轴机器人的滑台上，所述顶杆固定安装在第二滑座安装孔里。

8.如权利要求2所述的一种感应热处理柔性加工中心，其特征在于：所述上下料搬运单元由六关节机器人、转接板、第一电动夹爪、第一夹爪、第二夹爪和第二电动夹爪组成，所述六关节机器人安装在机器人底座上，所述转接板定位安装在六关节机器人末端，所述第一电动夹爪和第二电动夹爪都安装在转接板上，所述第一夹爪安装在第一电动夹爪上，所述第二夹爪安装在第二电动夹爪上。

9.一种感应热处理柔性加工中心的加工方法，其特征在于：包含以下步骤：

a)输送线体将载满工件的托盘输送到输送线体上的上料位，此时上下料搬运单元通过第一电动夹爪和第二电动夹爪夹取托盘并将托盘放置在机架上的上料缓冲单元上；

b)然后上下料搬运单元夹取托盘上的工件并将该工件放置在旋转单元上，旋转单元转动同时CCD识别单元通过第一单轴机器人带动进行上下运动，从而实现读码操作；

c)同时组合安装单元夹取保护套料架上的保护套并将该保护套放置在夹持单元上；

d)如果工件需要保护，此时组合安装单元夹取旋转单元上的工件并将该工件安装到夹持单元上的保护套上，如果工件不需要保护则通过上下料搬运单元夹取该工件并将该工件放置在感应加热单元中进行感应加热处理；

e)然后上下料搬运单元夹取夹持单元上的组合体并将该组合体放置到感应加热单元中进行感应加热处理；

f)组合体或工件感应加热处理后，通过上下料搬运单元夹取感应加热单元中的组合体或工件并将该组合体或工件放置在冷却单元中进行冷却；

g)冷却完成后的组合体由上下料搬运单元夹取后搬运到第一下料缓存单元上的托盘上，冷却完成后工件由上下料搬运单元夹取后搬运到第二下料缓存单元上的托盘上；

h)若第二下料缓存单元上有托盘载满时，通过上下料搬运单元将该托盘搬运到输送线体上的下料位处，上下料搬运单元会将上料缓存单元中的空托盘搬运到第二下料缓存单元上的空料位处；

i)上下料搬运单元夹取第一缓存单元上的组合体并将该组合体放置在夹持单元上，顶升拆卸单元向上从保护套上顶出工件，同时上下料搬运单元夹取该工件并将该工件放置在第二下料缓存单元上的托盘上；

j)重复循环步骤a)～i)，从而实现工件的自动化感应热处理操作。

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