CN113414877A - 一种多机器人协同雕刻加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机器人协同雕刻加工系统，切割机器人与移动导轨活动连接以沿着移动导轨的长度方向移动；加工转台为三个，并且沿着移动导轨的长度方向间隔设置在移动导轨的一侧，以使得切割机器人的活动范围覆盖三个加工转台；抛光机器人位于第一加工转台和第二加工转台之间，磨削机器人位于第二加工转台和第三加工转台之间。上述的多机器人协同雕刻加工系统，根据石材雕刻加工的特点和工艺要求，通过合理布局和工艺集成改进，可在同一个转台实现多种工艺加工，减少搬运成本，并可实现每个机器人单独加工，两两协同加工和三机协同加工，可以显著提高效率和自动化程度，大大拓展了加工和应用范围，可适应不同批量的石材加工生产。

Description

一种多机器人协同雕刻加工系统

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，具体涉及一种面向石材的多机器人协作雕刻加工系统和布局方法。

背景技术

中国的石雕艺术有着悠久的历史，在数千年的发展中，涌现了无数名家巧匠，精品良作。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对石雕的需求日益增长，同时要求也逐步提高。

传统石雕加工都是全手工雕刻，耗时耗力。近年来，随着工业机器人引入雕刻领域，大部分石材企业都采用自动化去除和人工精雕相结合的方法，提高了加工效率，减少了人力消耗。然而，现有机器人加工方法仍存在较多问题，如材料利用率低，加工过程粉尘污染严重，搬运困难等，而且由于石材的难加工性，机械去除速度仍然不能太高，这在一定程度上限制了石材加工效率的进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种多机器人协同雕刻加工系统，可以将多机器人技术引入石材雕刻领域，发挥多机器人加工的巨大优势，拓展可加工模型范围，显著提高石材加工效率；并且可以将不同石材加工工艺集成于一个系统，在同一个转台完成各项工序加工，极大节省了运输时间和成本；同时锯切工艺的引入使得石材加工有着更高的效率和材料利用率。各机器人可在不同工作台单独加工，两两协同，三机协同加工，适应不同大小、不同类型、不同批量的石材加工模式，有着优良的适用范围，有利于石材产业全自动高效率加工技术的推广和应用。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，包括：切割机器人，磨削机器人，抛光机器人，加工转台，对刀仪，移动导轨，换刀架，控制柜和绳锯库；

所述切割机器人与所述移动导轨活动连接以沿着移动导轨的长度方向移动；所述加工转台为三个，并且沿着移动导轨的长度方向间隔设置在移动导轨的一侧，以使得所述切割机器人的活动范围覆盖三个加工转台之间；

所述抛光机器人位于第一加工转台和第二加工转台之间，所述磨削机器人位于第二加工转台和第三加工转台之间。

在一较佳实施例中：所述切割机器人、磨削机器人和抛光机器人为六轴机械臂。

在一较佳实施例中：所述切割机器人的法兰盘装有快换装置。

在一较佳实施例中：所述磨削机器人和抛光机器人的零位方向垂直于加工转台。

在一较佳实施例中：所述磨削机器人和抛光机器人的主轴装有气动换刀装置。

在一较佳实施例中：所述加工转台设置有排水槽和定位槽。

在一较佳实施例中：所述绳锯库作为切割机器人的装备库，内有绳锯机、扫描仪和检测装置，负责绳锯和三维检测装置的快换和检测。

在一较佳实施例中：所述绳锯机安装在切割机器人的第六轴法兰盘上。

在一较佳实施例中：所述扫描仪结合快换装置安装在切割机器人的法兰盘上。

在一较佳实施例中：所述换刀架有两个，分别作为磨削机器人和抛光机器人的刀具库，含有不同种类和尺寸的刀具。

相较于现有技术本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，切割机器人，磨削机器人和抛光机器人均为六轴机械臂，其中磨削机器人和抛光机器人具有相近的臂展。切割机器人具有较高的负载，其可配合不同的末端工具头，完成三个转台的扫描，切割，磨削和抛光任务。上述末端工具头包括绳锯，扫描仪，磨削刀具和抛光工具，它们集成于绳锯库中，可结合快换装置实现快速换取。

2.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，加工转台表面具有特殊设计的凹槽，可实现工件的定位和加工废水的流出。

3.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，换刀架含有多个刀位，不同刀位有不同的刀具编号，工作时，机器人程序设定好刀具编号，如果和现有刀具编号不同，将移动至现有刀具对应的刀位，放下刀具并移动至要换取的刀具位置，完成刀具的换取，所述换换刀装置为气动式换刀装置。

4.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，绳锯库作为切割机器人的换换刀架，具有较大的空间和较多的功能和任务。其中快换装置和移动导轨是该机器人可承担多项任务的核心。该绳锯库朝向切割机器人的一侧敞开，方便切割机器人换取工具。

5.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，对刀仪可以通过程序编程和调用，垂直接近对刀仪，接触之后便可把接触信号给到机器人，得到刀具补偿量，这种方法可以方便的完成对刀操作，大大减小刀具调整的辅助时间。

6.本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，扫描仪可对初始毛胚和中间过程坯料进行三维模型的构建，自动给出毛胚放置位置，方便机器人的自动化编程，同时也可以对中间坯料的加工缺陷进行检测，确定下一步的加工方案。

附图说明

图1为本加工系统二维整体示意图；

附图标记：绳锯库1，移动导轨2，第一加工转台3，抛光机器人4，第一对刀仪5，第一换刀架6，第二加工转台7，第二换刀架8，第二对刀仪9，磨削机器人10，第三加工转台11，切割机器人12。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，本发明提供了一种多机器人协同雕刻加工系统，包括：切割机器人12，磨削机器人10，抛光机器人4，加工转台，对刀仪，移动导轨2，换刀架，控制柜和绳锯库；

所述切割机器人12与所述移动导轨2活动连接以沿着移动导轨2的长度方向移动；所述加工转台为三个，并且沿着移动导轨2的长度方向间隔设置在移动导轨的一侧，以使得所述切割机器人12的活动范围覆盖三个加工转台；

所述抛光机器人4位于第一加工转台3和第二加工转台7之间，所述磨削机器人10位于第二加工转台7和第三加工转台11之间。

绳锯库1位于整体布局后方，作为切割机器人12的装备库，内有绳锯机、扫描仪、加工刀具和检测装置，负责绳锯和三维检测装置的快换和检测。

切割机器人12位于移动导轨2上，可大大拓展工作空间，活动范围覆盖三个转台，可承担三个转台的切割，磨削，抛光及三维扫描任务。其具有较大负载，对切割任务具有更好的适应度。其零位位置朝向移动导轨，保证加工和换取刀具时的灵活度。

抛光机器人4位于移动导轨2前方、第一转台3和第二转台7之间，方向朝前，保证抛光机器人4在第一转台3和第二转台7加工时的灵活度。

磨削机器人10位于移动导轨2前方、第二转台7和第三转台11之间，方向朝前，保证磨削机器人10在第二转台7和第三转台11加工时的灵活度。

第一转台3、第二转台7和第三转台11位于移动导轨2前方，与抛光机器人4、磨削机器人10交替排列。

第一换刀架6位于抛光机器人4前方，第二换刀架8位于磨削机器人10前方。

第一对刀仪5位于第一转台3和抛光机器人4之间，第二对刀仪9位于第二转台7和磨削机器人10之间。

根据工厂自动化程度的不同，人工或自动的将石材毛胚放在第一转台3、第二转台7和第三转台11上，切割机器人结合快换装置在绳锯库换取视觉相机，对石材毛胚位置进行拍照检测并处理，然后将石材毛胚相对各转台的位置给到机器人编程人员，编程人员根据石材毛胚位置进行切割机器人12切割程序编程，切割机器人12在绳锯库1换取绳锯装置，分别对第一转台3、第二转台7和第三转台11上的石材毛胚进行切割；之后切割机器人12换取蓝光扫描相机，对切割后的石材毛胚进行残余模型构建，编程人员根据得到的残余模型进行下一步编程；根据石材大小和实际生产需求，切割机器人12，磨削机器人10，抛光机器人4可在第一转台3、第二转台7和第三转台11分别进行磨削和抛光加工，也可采用双机协同加单机的方式，亦或在中间转台进行三机协同加工，提高加工效率；加工完成后切割机器人再次换取蓝光扫描装置，对最终模型进行构建并分析，将与预期不符的成品进行后续处理，其他成品从转台取下，放入成品库。

本实施例中，所述切割机器人12、磨削机器人10和抛光机器人4为六轴机械臂。

为了实现切割机器人12快速更换视觉相机等装置，所述切割机器人的法兰盘装有快换装置。所述绳锯库1作为切割机器人12的装备库，内有绳锯机、扫描仪和检测装置，负责绳锯和三维检测装置的快换和检测。所述绳锯机安装在切割机器人12的第六轴法兰盘上。所述扫描仪结合快换装置安装在切割机器人的法兰盘上。

所述磨削机器人10和抛光机器人4的零位方向垂直于加工转台。这样可以避免磨削机器人10和抛光机器人4与转台发生干涉。

所述磨削机器人10和抛光机器人4的主轴装有气动换刀装置，可以实现自动换刀，并承担磨削和抛光任务。

所述加工转台设置有排水槽和定位槽，可实现工件的定位和加工废水的流出。

所述换刀架包括第一换刀架6和第二换刀架8，分别作为磨削机器人10和抛光机器人4的刀具库，含有不同种类和尺寸的刀具。换刀架含有多个刀位，不同刀位有不同的刀具编号，工作时，机器人程序设定好刀具编号，如果和现有刀具编号不同，将移动至现有刀具对应的刀位，放下刀具并移动至要换取的刀具位置，完成刀具的换取，所述换换刀装置为气动式换刀装置。

对刀仪可以通过程序编程和调用，垂直接近对刀仪，接触之后便可把接触信号给到机器人，得到刀具补偿量，这种方法可以方便的完成对刀操作，大大减小刀具调整的辅助时间。

扫描仪可对初始石材毛胚和中间过程坯料进行三维模型的构建，自动给出毛胚放置位置，方便机器人的自动化编程，同时也可以对中间坯料的加工缺陷进行检测，确定下一步的加工方案。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于包括：切割机器人，磨削机器人，抛光机器人，加工转台，对刀仪，移动导轨，换刀架，控制柜和绳锯库；

所述切割机器人与所述移动导轨活动连接以沿着移动导轨的长度方向移动；所述加工转台为三个，并且沿着移动导轨的长度方向间隔设置在移动导轨的一侧，以使得所述切割机器人的活动范围覆盖三个加工转台；

所述抛光机器人位于第一加工转台和第二加工转台之间，所述磨削机器人位于第二加工转台和第三加工转台之间。

2.根据权利要求1所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述切割机器人、磨削机器人和抛光机器人为六轴机械臂。

3.根据权利要求2所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述切割机器人的法兰盘装有快换装置。

4.根据权利要求1所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述磨削机器人和抛光机器人的零位方向垂直于加工转台。

5.根据权利要求5所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述磨削机器人和抛光机器人的主轴装有气动换刀装置。

6.根据权利要求1所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述加工转台设置有排水槽和定位槽。

7.根据权利要求3所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述绳锯库作为切割机器人的装备库，内有绳锯机、扫描仪和检测装置，负责绳锯和三维检测装置的快换和检测。

8.根据权利要求7所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述绳锯机安装在切割机器人的第六轴法兰盘上。

9.根据权利要求7所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述扫描仪结合快换装置安装在切割机器人的法兰盘上。

10.根据权利要求1所述的一种多机器人协同雕刻加工系统，其特征在于：所述换刀架有两个，分别作为磨削机器人和抛光机器人的刀具库，含有不同种类和尺寸的刀具。

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