CN113501311A - 一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法，包括机架以及设在所述机架上的第一料盘模组、第二料盘模组、料盘转运模组、第一行星盘模组、第二行星盘模组、行星盘转运模组、刀具转运模组、推送模组与中转模组。该自动装卸设备通过视觉定位技术、物联网、智能机器人、自动化装置和配套工装，能够自动识别数控硬质合金刀具产品规格，自动选择相应的装卸工艺，实现不同型号硬质合金刀具在料盘与行星盘之间的自动装卸料，消除手工接触产品对产品质量带来的影响，大幅提高劳动生产率，同时降低30%～50%的人工需求，并大大降低操作工人的劳动强度，降本增效显著。

Description

一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法

技术领域

本发明涉及硬质合金精加工技术领域，具体是一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法。

背景技术

双端面磨工序是硬质合金刀具产品（简称刀具）精加工过程中的一道重要工序，该工序的主要内容是利用双端面磨床完成刀具的上下表面磨削加工，以控制刀具表面光洁度及高度。由于刀具外形尺寸较小，为了提高双端面磨工序的生产效率，实际在开展双端面磨工序时，需要将一定数量（其数量不妨记为N片）的待双端面磨加工的刀具放置在行星盘模具（简称行星盘）中，然后N片待双端面磨加工的刀具连同行星盘一起将被置入双端面磨床，从而同时完成N片刀片的双端面磨加工。

由于在其他加工工序中，刀具一般放置在专用的料盘（简称料盘）中，因此在双端面磨工序前需要将待双端面磨加工的刀具从料盘转移至行星盘，而当双端面磨工序完成后需要将已完成双端面磨加工的刀具从行星盘转移至料盘。在原双端面磨工序中主要采用人工手动装卸方式，完成不同规格的刀具从料盘到行星盘而后又到料盘的装卸。这种双端面磨工序采用人工装卸方式主要有以下几个突出问题：

污染问题：由于采用人工手动装卸的方式，不可避免地会导致刀具沾染人手的污渍，从而影响双端面磨工序和后续精加工工序的加工质量；

效率问题：由于工人的熟练程度、疲劳程度等因素，采用人工手动装卸方式将导致装卸效率不高也不稳定，从而影响整个双端面磨工序的生产效率和生产稳定性；

成本问题：实际生产过程中，为了匹配双端面磨床的生产效率，提高整个双端面磨工序的生产效率，一台双端面磨床一个班次需要配置2-3人，以同时完成刀具的人工装卸和双端面磨床操作，导致人工成本较高；

信息化问题：人工手动装卸方式对生产过程信息化影响很大，无法获取实际生产过程的信息，将导致难以精确分析生产过程的问题，不利于提高生产管理水平。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，包括机架以及设在所述机架上的第一料盘模组、第二料盘模组、料盘转运模组、第一行星盘模组、第二行星盘模组、行星盘转运模组、刀具转运模组、推送模组与中转模组；

所述第一料盘模组包括能够支撑多个料盘的第一平台，且所述第一平台具有竖向移动的行程；所述第二料盘模组位于与所述第一料盘模组相邻的位置，所述第二料盘模组包括能够支撑多个料盘的第二平台，且所述第二平台具有竖向移动的行程；所述料盘转运模组位于所述第一平台、所述第二平台的上方，以用于将所述料盘在所述第一平台与所述第二平台之间转移；

所述第一行星盘模组包括能够支撑多个行星盘的第三平台，且所述第一平台具有竖向移动的行程；所述第二行星盘模组位于与所述第一行星盘模组相邻的位置，所述第二行星盘模组包括能够支撑单个行星盘的第四平台；所述行星盘转运模组位于所述第三平台、所述第四平台的上方，以用于将所述行星盘在所述第三平台与所述第四平台之间转移；

所述刀具转运模组位于所述第二平台与所述第四平台之间，以用于将刀具在所述第二平台上的料盘与所述第四平台上的行星盘之间转移；

所述中转模组位于与所述第四平台相邻的位置，且所述推送模组设在所述第四平台上，以用于将所述第四平台上的行星盘推送至所述中转模组。

在其中一个实施例中，所述料盘转运模组包括第一滑轨、转运框架、第一夹持机构、第一驱动机构与第二驱动机构；

所述第一滑轨固定设在所述机架上，且所述第一滑轨的一端位于所述第一平台的上方，另一端位于所述第二平台的上方；

所述转运框架滑动连接在所述第一滑轨上，且所述转运框架上设有能够穿过料盘的夹持槽，所述第一夹持机构的数量为两个，两个所述第一夹持机构对称设在所述夹持槽的两侧，且两个所述第一夹持机构具有对向移动的行程，以用于夹持或释放位于所述夹持槽内的料盘；

所述第一驱动机构设在所述机架上并与所述转运框架传动相连，所述第二驱动机构设在所述转运框架上并与所述第一夹持机构传动相连。

在其中一个实施例中，所述行星盘转运模组包括第二滑轨、转运支架、第二夹持机构、第三驱动机构与第四驱动机构；

所述第二滑轨固定设在所述机架上，且所述第一滑轨的一端位于所述第三平台的旁边，另一端位于所述第四平台的旁边；

所述转运支架的一端滑动连接在所述第二滑轨上，所述第二夹持机构设在所述转运支架的另一端，且所述第二夹持机构位于所述第三平台或所述第四平台中心的正上方，以用于夹持或释放所述第三平台或所述第四平台上的行星盘；

所述第三驱动机构设在所述机架上并与所述转运支架传动相连，所述第四驱动机构设在所述转运支架上并与所述第二夹持机构传动相连。

在其中一个实施例中，所述中转模块位于所述第四平台上与所述第二滑轨相对的另一侧；

所述推送模组包括第三滑轨、推送支架、推送机构与第五驱动机构，所述第三滑轨位于所述第四平台上与所述第二滑轨相邻的一侧；

所述推送支架的一端滑动连接在所述第三滑轨上，所述推送机构设在所述推送支架的另一端，以用于将所述第四平台上的行星盘推送至所述中转模组。

在其中一个实施例中，所述刀具转运模组为四轴机器人；

所述四轴机器人包括基座、第一支臂、第二支臂与第三支臂，所述基座固定设在所述机架上，所述第一支臂与所述第二支臂均水平布置，所述第三支臂竖直布置；

所述第一支臂的一端转动连接在所述基座上，所述第二支臂的一端转动连接在所述第一支臂的另一端，所述第三支臂沿竖向滑动连接在所述第二支臂另一端，且所述第一支臂与所述第二支臂的转动轴均与竖向平行；

所述第三支臂底端设有至少一个能够夹持刀具的第三夹持机构。

在其中一个实施例中，还包括防护模组，所述防护模组为由框架与若干透明玻璃组成的罩状结构；

所述防护模组扣接在所述机架上，所述第一料盘模组、所述第二料盘模组、所述料盘转运模组、所述第一行星盘模组、所述第二行星盘模组、所述行星盘转运模组、所述刀具转运模组与推送模组位于所述防护模组内，所述中转模组位于所述防护模组外；

所述防护模组上对应所述中转模组与所述第四平台的连接处设有开口。

在其中一个实施例中，所述防护模组上设有能够控制所述开口打开或关闭的开关机构；

所述开关机构包括第四滑轨、滑动组件与挡板，所述第一滑轨沿竖向固定设在所述防护模组内侧且与所述开口相邻的位置，所述滑动组件滑动连接在所述第四滑轨上，所述挡板的一端与所述滑动组件固定相连，另一端向所述开口的方向延伸。

在其中一个实施例中，所述中转模组包括底架以及设在所述底架上的第五平台，所述第五平台与所述第四平台相接，所述底架上设有接水槽，所述接水槽环绕在所述第五平台周围的下方。

在其中一个实施例中，所述第一料盘模组、所述第二料盘模组、所述第一行星盘模组均还包括：基板、第六驱动机构以及沿竖向布置的驱动杆；

所述基板固定连接在所述机架上，所述第六驱动机构固定设在所述基板上，且所述第六驱动机构的输出端与所述驱动杆传动相连，以驱动所述驱动杆沿竖向升降；

所述第一平台、所述第二平台、所述第三平台分别与对应的所述驱动杆顶端固定相连。

为实现上述目的，本发明还提供一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸方法，采用上述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，所述自动装卸方法包括装料方法与卸料方法；

所述装料方法包括如下步骤：

步骤A1，人工将若干满载待磨刀具的料盘叠放在第一平台上；

步骤A2，人工将若干空载的行星盘叠放在第三平台上；

步骤A3，通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台；

步骤A4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组将第二平台上料盘中的至少一个待磨刀具转运至第四平台上的行星盘中；

步骤A5，判断第二平台上料盘中的待磨刀具是否已清空，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移叠放至第二平台上已清空的料盘上后进入步骤A6，否则直接进入步骤A6，其中，当第二平台上的空载料盘已满时通过人工取走所有空载料盘；

步骤A6，判断第四平台上行星盘中的待磨刀具是否已装满，若是则进入步骤A7，否则返回步骤A4；

步骤A7，通过推送模组将第四平台上已装满的行星盘推送至中转模组，并再次通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台，其中，通过人工取走中转模组上的行星盘；

步骤A8，判断第三平台上是否还有行星盘，若是则进入步骤A9，否则人工将若干空载的行星盘叠放在第三平台上后返回步骤A3；

步骤A9，判断第一平台上是否还有料盘，若是则进入步骤A10，否则人工将若干满载待磨刀具的料盘叠放在第一平台上后返回步骤A3；

步骤A10，判断是否结束上料，若是则结束上料，否则返回步骤A3；

所述卸料方法包括如下步骤：

步骤B1，人工将若干空载的料盘叠放在第一平台上；

步骤B2，人工将若干满载已磨刀具的行星盘叠放在第三平台上；

步骤B3，通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台；

步骤B4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组将第四平台上行星盘中的至少一个待磨刀具转运至第二平台上的料盘中；

步骤B5，判断第二平台上料盘中的待磨刀具是否已装满，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移叠放至第二平台上已装满的料盘上后进入步骤B6，否则直接进入步骤B6，其中，当第二平台上的满载料盘已满时通过人工取走所有满载料盘；

步骤B6，判断第四平台上行星盘中的待磨刀具是否已清空，若是则进入步骤B7，否则返回步骤B4；

步骤B7，通过推送模组将第四平台上已清空的行星盘推送至中转模组，并再次通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台，其中，通过人工取走中转模组上的行星盘；

步骤B8，判断第三平台上是否还有行星盘，若是则进入步骤B9，否则人工将若干满载已磨刀具的行星盘叠放在第三平台上后返回步骤B3；

步骤B9，判断第一平台上是否还有料盘，若是则进入步骤B10，否则人工将若干空载的料盘叠放在第一平台上后返回步骤B3；

步骤B10，判断是否结束卸料，若是则结束卸料，否则返回步骤B3。

本发明提供的一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备及方法，通过视觉定位技术、物联网、智能机器人、自动化装置和配套工装，能够自动识别数控硬质合金刀具产品规格，自动选择相应的装卸工艺，实现不同型号硬质合金刀具在料盘与行星盘之间的自动装卸料，消除手工接触产品对产品质量带来的影响，大幅提高劳动生产率，同时降低30%～50%的人工需求，并大大降低操作工人的劳动强度，降本增效显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中自动装卸设备的的内部结构俯视图；

图2为本发明实施例中自动装卸设备的的内部结构正视图；

图3为本发明实施例中机架的结构示意图；

图4为本发明实施例中料盘转运模组的结构示意图；

图5为本发明实施例中夹持块的结构示意图；

图6为本发明实施例中行星盘转运模组的结构示意图；

图7为本发明实施例中推送模组的结构示意图；

图8为本发明实施例中推送块的结构示意图；

图9为本发明实施例中中转模组的结构示意图；

图10为本发明实施例中第一行星盘模组的结构示意图；

图11为本发明实施例中状料方法的流程示意图；

图12为本发明实施例中卸料方法的流程示意图。

附图标号：第一料盘模组1、第二料盘模组2、料盘转运模组3、第一行星盘模组4、第二行星盘模组5、行星盘转运模组6、刀具转运模组7、推送模组8、中转模组9、控制模组10、支撑框架11、第一支脚12、平板13、第一安装孔14、第二安装孔15、第三安装孔16、第四安装孔17、安全门18、第一滑轨19、转运框架20、第一滑块21、夹持槽22、夹持板23、连接杆24、第一导向杆25、第一驱动机构26、导向架27、第二滑轨28、转运支架29、第二夹持机构30、第二滑块31、第七驱动机构32、第一定位柱33、第二定位柱34、第四平台35、第三滑轨36、推送支架37、第五驱动机构38、第三滑块39、推送块40、底架41、第五平台42、接水槽43、第二支脚44、基板45、第六驱动机构46、驱动杆47、直线轴承48、第二导向杆49、第三平台50、行星盘保护罩51、通孔52、料盘53、行星盘54、安装孔55、弧形槽56、夹持块57、贯穿孔58、V型槽59、框架60、透明玻璃61。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-10所示为本实施例公开的一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其主要包括机架以及设在机架上的第一料盘模组1、第二料盘模组2、料盘转运模组3、第一行星盘模组4、第二行星盘模组5、行星盘转运模组6、刀具转运模组7、推送模组8、中转模组9与控制模组10，第一料盘模组1、第二料盘模组2、料盘转运模组3、第一行星盘模组4、第二行星盘模组5、行星盘转运模组6、刀具转运模组7、推送模组8、中转模组9均与控制模组10电性相连。其中，第一料盘模组1包括能够支撑多个料盘53的第一平台，且第一平台具有竖向移动的行程；第二料盘模组2位于与第一料盘模组1相邻的位置，第二料盘模组2包括能够支撑多个料盘53的第二平台，且第二平台具有竖向移动的行程；料盘转运模组3位于第一平台、第二平台的上方，以用于将料盘53在第一平台与第二平台之间转移；第一行星盘模组4包括能够支撑多个行星盘54的第三平台50，且第一平台具有竖向移动的行程；第二行星盘模组5位于与第一行星盘模组4相邻的位置，第二行星盘模组5包括能够支撑单个行星盘54的第四平台35；行星盘转运模组6位于第三平台50、第四平台35的上方，以用于将行星盘54在第三平台50与第四平台35之间转移；刀具转运模组7位于第二平台与第四平台35之间，以用于将刀具在第二平台上的料盘53与第四平台35上的行星盘54之间转移；中转模组9位于与第四平台35相邻的位置，且推送模组8设在第四平台35上，以用于将第四平台35上的行星盘54推送至中转模组9。

具体地，机架为一由支撑框架11与钢板组成的立方体结构，机架底部设有第一支脚12，侧部设置有能够观测机架内部的安全门18。机架顶部为一个钢结构的平板13，该平板13上呈田字形依次设置有第一安装孔14、第二安装孔15、第三安装孔16与第四安装孔17。第一安装孔14用于安装控制模组10，第二安装孔15用于安装第一料盘模组1与第二料盘模组2，且第一平台与第二平台均能通过第二安装孔15在平板13的上下升降。第三安装孔16用于安装第一行星盘模组4，且第三平台50能通过第三安装孔16在平板13的上下升降，第四安装孔17用于安装第四平台35。

本实施例中，料盘转运模组3包括第一滑轨19、转运框架20、第一夹持机构、第一驱动机构26与第二驱动机构。第一滑轨19的数量为两个且对称设在第二安装孔15的两侧，其中，第一滑轨19的一端位于第一平台的斜上方，另一端位于第二平台的斜上方。转运框架20通过若干第一滑块21滑动连接在第一滑轨19上，且转运框架20上设有能够穿过料盘53的夹持槽22，当转运框架20在第一滑轨19上滑动时，夹持槽22在第一平台与第二平台的正上方来回滑动。第一夹持机构的数量为两个，两个第一夹持机构对称设在夹持槽22的两侧，且两个第一夹持机构具有对向移动的行程，以用于夹持或释放位于夹持槽22内的料盘53，随着转运框架20的滑动，即能实现料盘53在第一平台与第二平台之间的转移。第一驱动机构26设在机架上并与转运框架20传动相连，第二驱动机构设在转运框架20上并与第一夹持机构传动相连。

本实施例中，料盘53为长方形盘状结构，第一驱动机构26为固定设在平板13上的第一驱动缸，第一滑块21在第一驱动缸的作用下在第一滑轨19上滑动，并带动转运框架20滑动。第二驱动机构为固定设在转运框架20上的第二驱动缸，第一夹持机构包括夹持板23、连接杆24与第一导向杆25，夹持板23与第一安装孔14的长度方向平行且正面朝向夹持槽22，连接杆24的一端连接在夹持板23背面的中部，另一端与第二驱动缸的输出端相连；同一个第一夹持架构中，第一导向杆25的数量为两个且对称位于连接杆24的两侧，转运框架20上设有与第一导向杆25对应的导向架27，第一导向杆25的一端与夹持板23固定相连，另一端与导向架27滑动相连。位于转运框架20两侧的两个第二驱动缸带动两个夹持板23做对向运动，即能实现对料盘53的夹持或释放。

优选地，夹持板23上朝向夹持槽22的一面上沿夹持板23的长度方向设置有至少两个夹持块57，该夹持块57由橡胶材料制成。具体地，夹持块57上设有贯穿其自身的贯穿孔58，用于配合螺栓与夹持板23固定相连，夹持块57的一面为平面，用于与夹持板23固定相连，另一面为夹持面，朝向夹持槽22。夹持面上具有槽口朝向夹持槽22的V型槽59，当夹持料盘时，夹持块57向料盘的方向运动，使得料盘的边缘逐渐卡入V型槽59，进而保障夹持的稳定性。

优选地，转运框架20上设有第一传感组件，以用于检测夹持槽22内的料盘53是否到位。具体地，第一传感组件包括第一传感支架以及设在第一传感支架上的第一传感器，第一传感器与控制模组10电性相连且第一传感器的探头朝向夹持槽22。当第一平台或第二平台向上运动至能够使最上方的料盘53位于穿过夹持槽22且能被夹持的位置时，第一传感器即将探测信号发送至控制模组10，此时控制模组10即发出控制第一平台或第二平台停止运动的指令。

进一步优选地，机架上还设有第二传感组件或第三传感组件，以用于转运框架20是否运动到位。具体地，第二传感组件包括第二传感支架以及设在第二传感支架上的第二传感器，第二传感器与控制模组10电性相连且第二传感器的探头朝向第二安装孔15对应第一平台的一端。当转运框架20运动至第二安装孔15对应第一平台的一端且达到第一平台上的料盘53能够穿过夹持槽22的位置时，第二传感器即将探测信号发送至控制模组10，此时控制模组10即发出控制转运框架20停止运动的指令至第一驱动缸。第三传感组件包括第三传感支架以及设在第三传感支架上的第三传感器，第三传感器与控制模组10电性相连且第三传感器的探头朝向第三安装孔16对应第二平台的一端。当转运框架20运动至第二安装孔15对应第二平台的一端且达到第二平台上的料盘53能够穿过夹持槽22的位置时，第三传感器即将探测信号发送至控制模组10，此时控制模组10即发出控制转运框架20停止运动的指令至第一驱动缸。

本实施例中，行星盘转运模组6包括第二滑轨28、转运支架29、第二夹持机构30、第三驱动机构、第四驱动机构。第二滑轨28固定设在机架上，且第一滑轨19的一端位于第三平台50的旁边，另一端位于第四平台35的旁边。转运支架29的一端滑动连接在第二滑轨28上，第二夹持机构30设在转运支架29的另一端，且第二夹持机构30位于第三平台50或第四平台35中心的正上方，以用于夹持或释放第三平台50或第四平台35上的行星盘54。第三驱动机构设在机架上并与转运支架29传动相连，第四驱动机构设在转运支架29上并与第二夹持机构30传动相连。

具体地，第二滑轨28上滑动连接有第二滑块31，该第二滑块31上固定设置有第七驱动机构32，转运支架29的端部固定连接在第七驱动机构32的输出端上，以使得转运支架29具有升降的行程。本实施例中，行星盘54为环状结构，第三驱动机构为固定设在平板13上的第三驱动缸，第二滑块31在第三驱动缸的作用下在第二滑轨28上滑动，并带动第七驱动机构32与转运支架29滑动。第四驱动机构为固定设在转运支架29上的第四驱动缸，第二夹持机构30为三爪卡盘，当第二夹持机构30夹持行星盘54时，三爪卡盘落入行星盘54的内环中并在第四驱动缸的驱动下向外逐渐张开，直至抵紧行星盘54的内环，完成行星盘54的抓取。第七驱动机构32为第七驱动缸，当三爪卡盘完成行星盘54的抓取后，第七驱动缸带动转运支架29向上运动，使得行星盘54与第三平台50或第四平台35分离，随后在第三驱动缸的作用在第二滑轨28上滑动，即能完成行星盘54在第三平台50与第四平台35之间的转移。

优选地，第三平台50上设置有与行星盘54内环对应的第一定位柱33，第一定位柱33的数量为三个，且呈等边三角形分布，当多个行星盘54叠加在第三平台50上时，三个定位柱与行星盘54的内环接触相连，以完成对行星盘54的定位。

优选地，第四平台35上设置有与行星盘54内环对应的第二定位柱34，第二定位柱34的数量为三个，三个第二定位柱呈弧形分布且位于第四平台35上靠近第二滑轨28的一侧，行星盘54的外环上设有若干定位槽。第二定位柱34为圆柱结构，定位槽为与第二定位柱34半径相等圆弧槽，且定位槽的弧长小于第二定位柱34周长的一半，当行星盘54位于第四平台35上时，三个定位柱分布嵌入相邻的三个定位槽，且这三个定位槽为行星盘54上与第二滑轨28距离最近的三个定位槽。

优选地，机架上设有第四传感组件，以用于检测第三安装孔16内的行星盘54是否到位。具体地，第四传感组件包括第四传感支架以及设在第四传感支架上的第四传感器，第四传感器与控制模组10电性相连且第四传感器的探头朝向第三安装孔16。当第三平台50向上运动至能够使最上方的行星盘54位于穿过第三安装孔16且能被夹持的位置时，第四传感器即将探测信号发送至控制模组10，此时控制模组10即发出控制第三平台50停止运动的指令。

本实施例中，中转模块位于第四平台35上与第二滑轨28相对的另一侧，推送模组8包括第三滑轨36、推送支架37、推送机构与第五驱动机构38，第三滑轨36位于第四平台35上与第二滑轨28相邻的一侧。第三滑轨36上滑动连接在第三滑块39，推送支架37的一端固定连接在第三滑块39上，推送机构设在推送支架37的另一端，以用于将第四平台35上的行星盘54推送至中转模组9，其中，第五驱动机构38为设在机架上的第五驱动缸，该第五驱动缸与第三滑块39传动相连。

具体地，推送机构包括两个对称设在推送支架37上的推送块40，该推送块40的一端设有安装孔55，推送块40通过安装孔55与螺栓的配合与推送支架37固定相连，另一端朝向行星盘54。且推送块40朝向行星盘54的一端为弧形槽56，该弧形槽56的半径与行星盘54的外环半径相同，当推送机构推送行星盘54时，两个推送块40的弧形槽56均与行星盘54的外环接触相连且以行星盘54为轴相互对称，进而使得推送机构在推送行星盘54的过程中还能对行星盘54起到一定的限位作用，防止行星盘54向推送方向以外的方向运动。

本实施例中，中转模组9包括底架41以及设在底架41上的第五平台42，第五平台42与第四平台35相接，其第二滑轨28与第五平台42分布位于第四平台35的两侧，当推送机构运行时，第四平台35上的行星盘54在推送机构的作用下，从第四平台35推送至第五平台42，以便于后续的工作人员取走。其中优选地，底架41上设有接水槽43，接水槽43环绕在第五平台42周围的下方，且底架41底部设有第二支脚44。

本实施例中，自动装卸设备还包括防护模组，防护模组为由框架60与若干透明玻璃61组成的罩状结构，其中，透明玻璃61为中间具有空气的双层玻璃结构。防护模组扣接在机架上，第一料盘模组1、第二料盘模组2、料盘转运模组3、第一行星盘模组4、第二行星盘模组5、行星盘转运模组6、刀具转运模组7与推送模组8位于防护模组内，中转模组9位于防护模组外。

在具体实施过程中，防护模组上对应中转模组9与第四平台35的连接处设有开口，且防护模组上设有能够控制开口打开或关闭的开关机构。具体地，开关机构包括第四滑轨、滑动组件与挡板，第四滑轨沿竖向固定设在防护模组内侧且与开口相邻的位置，滑动组件为滑动连接在第四滑轨上的第四滑块，防护组件上设有与第四滑块传动相连的第六驱动缸，挡板的一端与第四滑块固定相连，另一端向开口的方向延伸。

本实施例中，第一料盘模组1、第二料盘模组2、第一行星盘模组4均还包括：基板45、第六驱动机构46以及沿竖向布置的驱动杆47。以第一行星盘模组4为例，基板45固定连接在机架上且位于第二安装孔15和/或第三安装孔16下方的位置，第六驱动机构46固定设在基板45上，且第六驱动机构46的输出端与驱动杆47传动相连，以驱动驱动杆47沿竖向升降。其中，第六驱动机构46为电机，驱动杆47为螺杆，第六驱动机构46与驱动杆47之间通过蜗轮蜗杆传动结构实现传动相连，其中，驱动杆47直接作为蜗杆部分，即电机带动蜗轮转动，进而带动驱动杆47转动，由于驱动杆47与涡轮之间为螺纹配合，因此在驱动杆47转动的过程中会沿竖向做升降运动。第一平台、第二平台、第三平台50则分别与对应的驱动杆47顶端固定相连，且第一平台、第二平台、第三平台50与对应的基板45之间具有导向结构，以保障第一平台、第二平台、第三平台50沿竖向升降。优选地，导向结构为直线轴承48，且第一平台、第二平台、第三平台50均具有三个直线轴承48进行导向。具体地，每一基板45上均设有三个直线轴承48，且三个直线轴承48呈三角形结构分布在对应的基板45上，第一平台和/或第二平台和/或第三平台50上设有与直线轴承48一一对应的第二导向杆49，当第一平台和/或第二平台和/或第三平台50相对于对应的基板45升降时，第二导向杆49与对应的直线轴承48滑动相连。在具体实施过程中，第二安装孔15为方形孔，而行星盘54为圆形结构，因此，第一行星盘模组4还包括设在机架上的行星盘保护罩51，该行星盘保护罩51通过螺栓固定连接在第三安装孔16上，且行星盘保护罩51上设置有能够穿过行星盘54的通孔52。

本实施例中，第四平台35上设置有树脂涂层，以防止在推送行星盘54的过程中行星盘54产生磨损。

本实施例中，刀具转运模组7为四轴机器人。具体地，四轴机器人包括基座、第一支臂、第二支臂与第三支臂，基座固定设在机架上，第一支臂与第二支臂均水平布置，第三支臂竖直布置。第一支臂的一端转动连接在基座上，第二支臂的一端转动连接在第一支臂的另一端，第三支臂沿竖向滑动连接在第二支臂另一端，且第一支臂与第二支臂的转动轴均与竖向平行。第三支臂底端设有至少一个能够夹持刀具的第三夹持机构，该第三夹持机构为气动夹具，其通过气动吸附的方式完成料盘53或行星盘54上刀具的夹取。

在具体实施过程中，控制模组10中具有CCD视觉定位引导系统与四轴机器人控制相连的，用于指导四轴机器人完成刀具夹取。该CCD视觉定位引导系统由CCD工业相机及视觉识别上位机软件组成，负责采集工件图像、计算工件坐标及偏转角度、发送识别结果；CCD相机设置在第三支臂的底端，使得四轴机器人负责接收视觉软件识别结果并根据结果进行刀具抓取。CCD视觉定位引导系统的工作过程为：

建立CCD视觉定位引导系统与四轴机器人的通讯后，CCD视觉定位引导系统向CCD相机发出拍照指令，CCD相机进行拍照，获取料盘53或行星盘54的图像；

对图像进行预处理，包括图像灰度处理、图像平滑处理与图像边缘提取，得到轮廓图像，其中，图像边缘提取通过Sobel算子实现；

识别轮廓图像中的刀具姿态，并计算其补偿坐标，随后向四轴机器人发射刀具的姿态位置信息，使得四轴机器人根据姿态位置信息抓取刀具。

当将抓取的刀具放置在料盘53或行星盘54的过程中的判断采用halcon中的网格算子判断放置顺序，即创建由线（Type=‘lines’）或像素（Type=‘points’）组成的网格RegionGrid，从像素（0,0）到像素(Height-1,Width-1)绘制网格RegionGrid，沿行方向步进RowSteps，沿列方向步进ColumnSteps。其实施原理为：在抓取执行前，将网格位置赋予给每个需要放置或抓取模型地址，每执行一次抓取，计算向横线方向计算一像素，当横向计算满时，跳至纵向计算1像素，再横向计算，以此类推。完成有效计算。实际执行中，程序只需运行一次赋值，后续只需调用相机识别模型的编号数量，按编号抓取及放置到指定位置既完成计数工作。

基于上述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，本实施例还公开了一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸方法，该自动装卸方法包括装料方法与卸料方法。

参考图11，装料方法包括如下步骤：

步骤A1，人工将若干满载待磨刀具的料盘53叠放在第一平台上；

步骤A2，人工将若干空载的行星盘54叠放在第三平台50上；

步骤A3，通过料盘转运模组3将第一平台上最上方的料盘53转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组6将第三平台50上最上方的行星盘54转移至第四平台35；

步骤A4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组7将第二平台上料盘53中的至少一个待磨刀具转运至第四平台35上的行星盘54中；

步骤A5，判断第二平台上料盘53中的待磨刀具是否已清空，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组3将第一平台上最上方的料盘53转移叠放至第二平台上已清空的料盘53上后进入步骤A6，否则直接进入步骤A6，其中，当第二平台上的空载料盘53已满时通过人工取走所有空载料盘53；

步骤A6，判断第四平台35上行星盘54中的待磨刀具是否已装满，若是则进入步骤A7，否则返回步骤A4；

步骤A7，通过推送模组8将第四平台35上已装满的行星盘54推送至中转模组9，并再次通过行星盘转运模组6将第三平台50上最上方的行星盘54转移至第四平台35，其中，通过人工取走中转模组9上的行星盘54；

步骤A8，判断第三平台50上是否还有行星盘54，若是则进入步骤A9，否则人工将若干空载的行星盘54叠放在第三平台50上后返回步骤A3；

步骤A9，判断第一平台上是否还有料盘53，若是则进入步骤A10，否则人工将若干满载待磨刀具的料盘53叠放在第一平台上后返回步骤A3；

步骤A10，判断是否结束上料，若是则结束上料，否则返回步骤A3；

参考图12，卸料方法包括如下步骤：

步骤B1，人工将若干空载的料盘53叠放在第一平台上；

步骤B2，人工将若干满载已磨刀具的行星盘54叠放在第三平台50上；

步骤B3，通过料盘转运模组3将第一平台上最上方的料盘53转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组6将第三平台50上最上方的行星盘54转移至第四平台35；

步骤B4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组7将第四平台35上行星盘54中的至少一个待磨刀具转运至第二平台上的料盘53中；

步骤B5，判断第二平台上料盘53中的待磨刀具是否已装满，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组3将第一平台上最上方的料盘53转移叠放至第二平台上已装满的料盘53上后进入步骤B6，否则直接进入步骤B6，其中，当第二平台上的满载料盘53已满时通过人工取走所有满载料盘53；

步骤B6，判断第四平台35上行星盘54中的待磨刀具是否已清空，若是则进入步骤B7，否则返回步骤B4；

步骤B7，通过推送模组8将第四平台35上已清空的行星盘54推送至中转模组9，并再次通过行星盘转运模组6将第三平台50上最上方的行星盘54转移至第四平台35，其中，通过人工取走中转模组9上的行星盘54；

步骤B8，判断第三平台50上是否还有行星盘54，若是则进入步骤B9，否则人工将若干满载已磨刀具的行星盘54叠放在第三平台50上后返回步骤B3；

步骤B9，判断第一平台上是否还有料盘53，若是则进入步骤B10，否则人工将若干空载的料盘53叠放在第一平台上后返回步骤B3；

步骤B10，判断是否结束卸料，若是则结束卸料，否则返回步骤B3。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，包括机架以及设在所述机架上的第一料盘模组、第二料盘模组、料盘转运模组、第一行星盘模组、第二行星盘模组、行星盘转运模组、刀具转运模组、推送模组与中转模组；

所述第一料盘模组包括能够支撑多个料盘的第一平台，且所述第一平台具有竖向移动的行程；所述第二料盘模组位于与所述第一料盘模组相邻的位置，所述第二料盘模组包括能够支撑多个料盘的第二平台，且所述第二平台具有竖向移动的行程；所述料盘转运模组位于所述第一平台、所述第二平台的上方，以用于将所述料盘在所述第一平台与所述第二平台之间转移；

所述第一行星盘模组包括能够支撑多个行星盘的第三平台，且所述第一平台具有竖向移动的行程；所述第二行星盘模组位于与所述第一行星盘模组相邻的位置，所述第二行星盘模组包括能够支撑单个行星盘的第四平台；所述行星盘转运模组位于所述第三平台、所述第四平台的上方，以用于将所述行星盘在所述第三平台与所述第四平台之间转移；

所述刀具转运模组位于所述第二平台与所述第四平台之间，以用于将刀具在所述第二平台上的料盘与所述第四平台上的行星盘之间转移；

所述中转模组位于与所述第四平台相邻的位置，且所述推送模组设在所述第四平台上，以用于将所述第四平台上的行星盘推送至所述中转模组。

2.根据权利要求1所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述料盘转运模组包括第一滑轨、转运框架、第一夹持机构、第一驱动机构与第二驱动机构；

所述第一滑轨固定设在所述机架上，且所述第一滑轨的一端位于所述第一平台的上方，另一端位于所述第二平台的上方；

所述转运框架滑动连接在所述第一滑轨上，且所述转运框架上设有能够穿过料盘的夹持槽，所述第一夹持机构的数量为两个，两个所述第一夹持机构对称设在所述夹持槽的两侧，且两个所述第一夹持机构具有对向移动的行程，以用于夹持或释放位于所述夹持槽内的料盘；

所述第一驱动机构设在所述机架上并与所述转运框架传动相连，所述第二驱动机构设在所述转运框架上并与所述第一夹持机构传动相连。

3.根据权利要求1所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述行星盘转运模组包括第二滑轨、转运支架、第二夹持机构、第三驱动机构与第四驱动机构；

所述第二滑轨固定设在所述机架上，且所述第一滑轨的一端位于所述第三平台的旁边，另一端位于所述第四平台的旁边；

所述转运支架的一端滑动连接在所述第二滑轨上，所述第二夹持机构设在所述转运支架的另一端，且所述第二夹持机构位于所述第三平台或所述第四平台中心的正上方，以用于夹持或释放所述第三平台或所述第四平台上的行星盘；

所述第三驱动机构设在所述机架上并与所述转运支架传动相连，所述第四驱动机构设在所述转运支架上并与所述第二夹持机构传动相连。

4.根据权利要求3所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述中转模块位于所述第四平台上与所述第二滑轨相对的另一侧；

所述推送模组包括第三滑轨、推送支架、推送机构与第五驱动机构，所述第三滑轨位于所述第四平台上与所述第二滑轨相邻的一侧；

所述推送支架的一端滑动连接在所述第三滑轨上，所述推送机构设在所述推送支架的另一端，以用于将所述第四平台上的行星盘推送至所述中转模组。

5.根据权利要求1或2或3或4所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述刀具转运模组为四轴机器人；

所述四轴机器人包括基座、第一支臂、第二支臂与第三支臂，所述基座固定设在所述机架上，所述第一支臂与所述第二支臂均水平布置，所述第三支臂竖直布置；

所述第一支臂的一端转动连接在所述基座上，所述第二支臂的一端转动连接在所述第一支臂的另一端，所述第三支臂沿竖向滑动连接在所述第二支臂另一端，且所述第一支臂与所述第二支臂的转动轴均与竖向平行；

所述第三支臂底端设有至少一个能够夹持刀具的第三夹持机构。

6.根据权利要求1或2或3或4所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，还包括防护模组，所述防护模组为由框架与若干透明玻璃组成的罩状结构；

所述防护模组扣接在所述机架上，所述第一料盘模组、所述第二料盘模组、所述料盘转运模组、所述第一行星盘模组、所述第二行星盘模组、所述行星盘转运模组、所述刀具转运模组与推送模组位于所述防护模组内，所述中转模组位于所述防护模组外；

所述防护模组上对应所述中转模组与所述第四平台的连接处设有开口。

7.根据权利要求6所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述防护模组上设有能够控制所述开口打开或关闭的开关机构；

所述开关机构包括第四滑轨、滑动组件与挡板，所述第一滑轨沿竖向固定设在所述防护模组内侧且与所述开口相邻的位置，所述滑动组件滑动连接在所述第四滑轨上，所述挡板的一端与所述滑动组件固定相连，另一端向所述开口的方向延伸。

8.根据权利要求1或2或3或4所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述中转模组包括底架以及设在所述底架上的第五平台，所述第五平台与所述第四平台相接，所述底架上设有接水槽，所述接水槽环绕在所述第五平台周围的下方。

9.根据权利要求1或2或3或4所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，其特征在于，所述第一料盘模组、所述第二料盘模组、所述第一行星盘模组均还包括：基板、第六驱动机构以及沿竖向布置的驱动杆；

所述基板固定连接在所述机架上，所述第六驱动机构固定设在所述基板上，且所述第六驱动机构的输出端与所述驱动杆传动相连，以驱动所述驱动杆沿竖向升降；

所述第一平台、所述第二平台、所述第三平台分别与对应的所述驱动杆顶端固定相连。

10.一种应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述应用于硬质合金刀具抓取的自动装卸设备，所述自动装卸方法包括装料方法与卸料方法；

所述装料方法包括如下步骤：

步骤A1，人工将若干满载待磨刀具的料盘叠放在第一平台上；

步骤A2，人工将若干空载的行星盘叠放在第三平台上；

步骤A3，通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台；

步骤A4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组将第二平台上料盘中的至少一个待磨刀具转运至第四平台上的行星盘中；

步骤A5，判断第二平台上料盘中的待磨刀具是否已清空，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移叠放至第二平台上已清空的料盘上后进入步骤A6，否则直接进入步骤A6，其中，当第二平台上的空载料盘已满时通过人工取走所有空载料盘；

步骤A6，判断第四平台上行星盘中的待磨刀具是否已装满，若是则进入步骤A7，否则返回步骤A4；

步骤A7，通过推送模组将第四平台上已装满的行星盘推送至中转模组，并再次通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台，其中，通过人工取走中转模组上的行星盘；

步骤A8，判断第三平台上是否还有行星盘，若是则进入步骤A9，否则人工将若干空载的行星盘叠放在第三平台上后返回步骤A3；

步骤A9，判断第一平台上是否还有料盘，若是则进入步骤A10，否则人工将若干满载待磨刀具的料盘叠放在第一平台上后返回步骤A3；

步骤A10，判断是否结束上料，若是则结束上料，否则返回步骤A3；

所述卸料方法包括如下步骤：

步骤B1，人工将若干空载的料盘叠放在第一平台上；

步骤B2，人工将若干满载已磨刀具的行星盘叠放在第三平台上；

步骤B3，通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移至第二平台，和/或通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台；

步骤B4，基于CCD视觉定位引导，通过刀具转运模组将第四平台上行星盘中的至少一个待磨刀具转运至第二平台上的料盘中；

步骤B5，判断第二平台上料盘中的待磨刀具是否已装满，若是则将第二平台下降一个料盘单位，并再次通过料盘转运模组将第一平台上最上方的料盘转移叠放至第二平台上已装满的料盘上后进入步骤B6，否则直接进入步骤B6，其中，当第二平台上的满载料盘已满时通过人工取走所有满载料盘；

步骤B6，判断第四平台上行星盘中的待磨刀具是否已清空，若是则进入步骤B7，否则返回步骤B4；

步骤B7，通过推送模组将第四平台上已清空的行星盘推送至中转模组，并再次通过行星盘转运模组将第三平台上最上方的行星盘转移至第四平台，其中，通过人工取走中转模组上的行星盘；

步骤B8，判断第三平台上是否还有行星盘，若是则进入步骤B9，否则人工将若干满载已磨刀具的行星盘叠放在第三平台上后返回步骤B3；

步骤B9，判断第一平台上是否还有料盘，若是则进入步骤B10，否则人工将若干空载的料盘叠放在第一平台上后返回步骤B3；

步骤B10，判断是否结束卸料，若是则结束卸料，否则返回步骤B3。

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