CN114273966A - 一种自动化机器人加工房切屑收集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化机器人加工房切屑收集装置，其包括收集平台，收集平台的上方通过若干交叉的框架分割成方格，方格内铺设有格栅板，框架的下方设置有若干第一收集槽，若干第一收集槽的一端与中间的第二收集槽连接，第二收集槽的高度低于第一收集槽的高度，第二收集槽的一端与收集平台下方中央设置的倾斜收集面连接，倾斜收集面的底部设置有条形的切屑收集槽，切屑收集槽的一端设置有排屑口；切屑收集方法包括步骤S1‑S8。本方案安装在自动化机器人加工房内，可以实现切屑自动收集，最终将切屑排到指定的切屑收集槽内。根据切屑的堆积量自动进行排屑动作，大幅度降低能耗，实现自动化控制，在避免切屑堆积堵塞的同时，最大限度的减少工作频次。

Description

一种自动化机器人加工房切屑收集装置及方法

技术领域

本发明涉及自动化加工技术领域，具体涉及一种自动化机器人加工房切屑收集装置及方法。

背景技术

随着经济的发展，社会的进步，自动化程度越来越高，机器人在加工中的应用也越加的广泛和专业。特别是在汽车制造领域，为实现智能化、自动化的目的，机械加工渐渐的采用灵活的机器人代替机加机床的固定主轴。在新型的机加房中，机器人在保证全位置作业时，同时也需要有一个开放式的空间，这会导致加工中的一些切削屑收集变得困难。传统的收集系统是在工装夹具下方做一个料斗，用于将机加工中产生的切削屑集中起来，定期将料斗切削屑统一排出。

此排屑方式将切削屑想像成理想的状态，即切削屑在自身重力的作用下，自由下落到料斗内。但是在实际的加工中，由于加工角度、电主轴转速以及进给量的不同，切削屑实际的掉落方向可能是向任何方向，故更多的切削屑掉落在料斗以外，对于料斗以外的切削屑只能选择暂停自动化生产，利用人工的进行收集。采用人工收集，不仅增加了生产的人工成本，而且也降低了生产的效率。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种利用压缩空气将切削屑自动收集起来，从而提高生产效率的自动化机器人加工房切屑收集装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种自动化机器人加工房切屑收集装置，其包括收集平台，收集平台的上方通过若干交叉的框架分割成方格，方格内铺设有格栅板，框架的下方设置有若干第一收集槽，若干第一收集槽的一端与中间的第二收集槽连接，第二收集槽的高度低于第一收集槽的高度，第二收集槽的一端与收集平台下方中央设置的倾斜收集面连接，倾斜收集面的底部设置有条形的切屑收集槽，切屑收集槽的一端设置有排屑口；

框架的边沿设置有将切屑吹向第一收集槽的第一气刀，第一收集槽的边沿设置有将第一收集槽内的切屑吹向第二收集槽的第二气刀，第二收集槽的边沿设置有将第二收集槽内的切屑吹向倾斜收集面的第三气刀，第一气刀、第二气刀和第三气刀分别通过导气管与主供气管连接，每根导气管与主供气管的连接处设置有电动球阀，主供气管上设置有主控制球阀，主供气管与供气装置连接；电动球阀、主控制球阀和供气装置均与控制器电连接。

进一步地，第一收集槽两侧的收集平台上设置有用于检测切屑堆砌高度的第一厚度传感器，第一收集槽、第二收集槽和切屑收集槽的侧面分别设置有用于检测切屑堆砌高度的第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器，第一厚度传感器、第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均与控制器电连接。

进一步地，第一厚度传感器、二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均包括发光光源；发光光源指向光束采集器，发光光源和光束采集器分别设置在第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的两端，发光光源与光束采集器之间设置有挡光板，挡光板上开设有供光线穿过的条形孔，条形孔的宽度与第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的宽度相同；发光光源和光束采集器均与控制器电连接。

进一步地，切屑收集槽的侧面设置有将切屑收集槽内的切屑从排屑口吹出的第四气刀，第四气刀通过导气管与主供气管连接，第四气刀与主供气管连接的导气管上也设置有电动球阀，电动球阀与控制器电连接。

提供一种上述自动化机器人加工房切屑收集装置的切屑收集方法，其包括以下步骤：

S1：收集平台上的发光光源定时发出检测光，利用投射到光束采集器上的光斑面积判断收集平台上的切屑堆积量；

S2：若收集平台上的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第一气刀连接的电动球阀，启动第一气刀，利用第一气刀将收集平台上堆积的切屑吹入第一收集槽；

S3：第一收集槽内的发光光源定时发出检测光，第一收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断第一收集槽内的的切屑堆积量；

S4：若第一收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第二气刀连接的电动球阀，启动第二气刀，利用第二气刀将第一收集槽内堆积的切屑吹入第二收集槽；

S5：第二收集槽内的发光光源定时发出检测光，第二收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断第二收集槽内的的切屑堆积量；

S6：若第二收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第三气刀连接的电动球阀，启动第三气刀，利用第三气刀将第一收集槽内堆积的切屑吹入切屑收集槽内；

S7：切屑收集槽内的发光光源定时发出检测光，切屑收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断切屑收集槽内的的切屑堆积量；

S8：若切屑收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第四气刀连接的电动球阀，启动第四气刀，利用第四气刀将切屑收集槽内堆积的切屑从排屑口吹出。

进一步地，步骤S1、S3、S5或S7包括：

A1：自动化机器人加工房内未进行加工时，发光光源向光束采集器发送光源，计算发光光源发出的光在光束采集器上的初始面积S1；

A2：加工房内的机器人工作一段时间后，发光光源定时向光束采集器发出光束，计算此时光束在光束采集器上的面积S2；

A3：计算此时切屑堆积情况下占第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的截面积S：S＝S1-S2；

A4：判断截面积S是否等于0，若是，则判定切屑堆积的高度还未达到第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的顶部，返回步骤A2；

否则，判定切屑堆积的高度已经达到第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的顶部，执行步骤A4；

A4：将截面积S与截面积阈值进行比较，若截面积S＞截面积阈值，则判定堆积的切屑已经堵塞通道，切屑堆积量大于堆积阈值。

本发明的有益效果为：本方案安装在自动化机器人加工房内，可以实现切屑的自动收集，最终将切屑排到指定的切屑收集槽内。吹扫的能源采用压缩空气，气源利用电动球阀自动的控制，最大程度的实现了切削屑收集的自动化，并且对每个部位的切屑进行实时监控，根据切屑的堆积量自动进行排屑动作，能大幅度降低能耗，实现自动化控制，在避免切屑堆积堵塞的同时，最大限度的减少工作频次。

附图说明

图1为自动化机器人加工房切屑收集装置的结构图。

图2为自动化机器人加工房切屑收集装置的内部结构图。

图3为气刀的结构图，

图4为厚度传感器的示意图。

其中，1、切屑收集槽，2、排屑口，3、框架，4、格栅板，5、主控制球阀，6、主供气管，7、电动球阀，8、第一收集槽，9、第二收集槽，10、第一气刀，11、倾斜收集面，12、导气管，13、光束采集器，14、挡光板，15、条形孔，16、发光光源。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1至图4所示，本方案的自动化机器人加工房切屑收集装置包括收集平台，收集平台的上方通过若干交叉的框架3分割成方格，方格内铺设有格栅板4，框架3的下方设置有若干第一收集槽8，若干第一收集槽8的一端与中间的第二收集槽9连接，第二收集槽9的高度低于第一收集槽8的高度，第二收集槽9的一端与收集平台下方中央设置的倾斜收集面11连接，倾斜收集面11的底部设置有条形的切屑收集槽1，切屑收集槽1的一端设置有排屑口2。

框架3的边沿设置有将切屑吹向第一收集槽8的第一气刀10，第一收集槽8的边沿设置有将第一收集槽8内的切屑吹向第二收集槽9的第二气刀，第二收集槽9的边沿设置有将第二收集槽9内的切屑吹向倾斜收集面11的第三气刀，第一气刀10、第二气刀和第三气刀分别通过导气管12与主供气管6连接，每根导气管12与主供气管6的连接处设置有电动球阀7，主供气管6上设置有主控制球阀5，主供气管6与供气装置连接；电动球阀7、主控制球阀5和供气装置均与控制器电连接。

第一收集槽8两侧的收集平台上设置有用于检测切屑堆砌高度的第一厚度传感器，第一收集槽8、第二收集槽9和切屑收集槽1的侧面分别设置有用于检测切屑堆砌高度的第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器，第一厚度传感器、第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均与控制器电连接。

第一厚度传感器、二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均包括发光光源16；发光光源16指向光束采集器13，发光光源16和光束采集器13分别设置在第一收集槽8、第二收集槽9、切屑收集槽1或第一收集槽8两侧收集平台的两端，发光光源16与光束采集器13之间设置有挡光板14，挡光板14上开设有供光线穿过的条形孔15，条形孔15的宽度与第一收集槽8、第二收集槽9、切屑收集槽1或第一收集槽8两侧收集平台的宽度相同；发光光源16和光束采集器13均与控制器电连接。

切屑收集槽1的侧面设置有将切屑收集槽1内的切屑从排屑口2吹出的第四气刀，第四气刀通过导气管12与主供气管6连接，第四气刀与主供气管6连接的导气管12上也设置有电动球阀7，电动球阀7与控制器电连接。

上述自动化机器人加工房切屑收集装置的切屑收集方法包括以下步骤：

S1：收集平台上的发光光源16定时发出检测光，利用投射到光束采集器13上的光斑面积判断收集平台上的切屑堆积量；

S2：若收集平台上的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第一气刀10连接的电动球阀7，启动第一气刀10，利用第一气刀10将收集平台上堆积的切屑吹入第一收集槽8；

S3：第一收集槽8内的发光光源16定时发出检测光，第一收集槽8内的光束采集器13采集光束面积，利用光束面积判断第一收集槽8内的的切屑堆积量；

S4：若第一收集槽8内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第二气刀连接的电动球阀7，启动第二气刀，利用第二气刀将第一收集槽8内堆积的切屑吹入第二收集槽9；

S5：第二收集槽9内的发光光源16定时发出检测光，第二收集槽9内的光束采集器13采集光束面积，利用光束面积判断第二收集槽9内的的切屑堆积量；

S6：若第二收集槽9内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第三气刀连接的电动球阀7，启动第三气刀，利用第三气刀将第一收集槽8内堆积的切屑吹入切屑收集槽1内；

S7：切屑收集槽1内的发光光源16定时发出检测光，切屑收集槽1内的光束采集器13采集光束面积，利用光束面积判断切屑收集槽1内的的切屑堆积量；

S8：若切屑收集槽1内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第四气刀连接的电动球阀7，启动第四气刀，利用第四气刀将切屑收集槽1内堆积的切屑从排屑口2吹出。

步骤S1、S3、S5或S7包括：

A1：自动化机器人加工房内未进行加工时，发光光源16向光束采集器13发送光源，计算发光光源16发出的光在光束采集器13上的初始面积S1；

A2：加工房内的机器人工作一段时间后，发光光源16定时向光束采集器13发出光束，计算此时光束在光束采集器13上的面积S2；

A3：计算此时切屑堆积情况下占第一收集槽8、第二收集槽9、切屑收集槽1或第一收集槽8两侧收集平台的截面积S：S＝S1-S2；

A4：判断截面积S是否等于0，若是，则判定切屑堆积的高度还未达到第一收集槽8、第二收集槽9、切屑收集槽1或第一收集槽8两侧收集平台的顶部，返回步骤A2；

否则，判定切屑堆积的高度已经达到第一收集槽8、第二收集槽9、切屑收集槽1或第一收集槽8两侧收集平台的顶部，执行步骤A4；

A4：将截面积S与截面积阈值进行比较，若截面积S＞截面积阈值，则判定堆积的切屑已经堵塞通道，切屑堆积量大于堆积阈值。

本方案安装在自动化机器人加工房内，可以实现切屑的自动收集，最终将切屑排到指定的切屑收集槽1内。吹扫的能源采用压缩空气，气源利用电动球阀7自动的控制，最大程度的实现了切削屑收集的自动化，并且对每个部位的切屑进行实时监控，根据切屑的堆积量自动进行排屑动作，能大幅度降低能耗，实现自动化控制，在避免切屑堆积堵塞的同时，最大限度的减少工作频次。

Claims (6)

1.一种自动化机器人加工房切屑收集装置，其特征在于，包括收集平台，所述收集平台的上方通过若干交叉的框架分割成方格，所述方格内铺设有格栅板，所述框架的下方设置有若干第一收集槽，若干所述第一收集槽的一端与中间的第二收集槽连接，所述第二收集槽的高度低于第一收集槽的高度，所述第二收集槽的一端与收集平台下方中央设置的倾斜收集面连接，所述倾斜收集面的底部设置有条形的切屑收集槽，所述切屑收集槽的一端设置有排屑口；

所述框架的边沿设置有将切屑吹向第一收集槽的第一气刀，所述第一收集槽的边沿设置有将第一收集槽内的切屑吹向第二收集槽的第二气刀，所述第二收集槽的边沿设置有将第二收集槽内的切屑吹向倾斜收集面的第三气刀，所述第一气刀、第二气刀和第三气刀分别通过导气管与主供气管连接，每根所述导气管与主供气管的连接处设置有电动球阀，所述主供气管上设置有主控制球阀，所述主供气管与供气装置连接；所述电动球阀、主控制球阀和供气装置均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的自动化机器人加工房切屑收集装置，其特征在于，所述第一收集槽两侧的收集平台上设置有用于检测切屑堆砌高度的第一厚度传感器，所述第一收集槽、第二收集槽和切屑收集槽的侧面分别设置有用于检测切屑堆砌高度的第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器，所述第一厚度传感器、第二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的自动化机器人加工房切屑收集装置，其特征在于，所述第一厚度传感器、二厚度传感器、第三厚度传感器和第四厚度传感器均包括发光光源；所述发光光源指向光束采集器，所述发光光源和光束采集器分别设置在第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的两端，所述发光光源与光束采集器之间设置有挡光板，所述挡光板上开设有供光线穿过的条形孔，所述条形孔的宽度与第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的宽度相同；所述发光光源和光束采集器均与控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的自动化机器人加工房切屑收集装置，其特征在于，所述切屑收集槽的侧面设置有将切屑收集槽内的切屑从排屑口吹出的第四气刀，所述第四气刀通过导气管与主供气管连接，所述第四气刀与主供气管连接的导气管上也设置有电动球阀，所述电动球阀与控制器电连接。

5.一种权利要求1-4任一项所述的自动化机器人加工房切屑收集装置的切屑收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：收集平台上的发光光源定时发出检测光，利用投射到光束采集器上的光斑面积判断收集平台上的切屑堆积量；

S2：若收集平台上的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第一气刀连接的电动球阀，启动第一气刀，利用第一气刀将收集平台上堆积的切屑吹入第一收集槽；

S3：第一收集槽内的发光光源定时发出检测光，第一收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断第一收集槽内的的切屑堆积量；

S4：若第一收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第二气刀连接的电动球阀，启动第二气刀，利用第二气刀将第一收集槽内堆积的切屑吹入第二收集槽；

S5：第二收集槽内的发光光源定时发出检测光，第二收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断第二收集槽内的的切屑堆积量；

S6：若第二收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第三气刀连接的电动球阀，启动第三气刀，利用第三气刀将第一收集槽内堆积的切屑吹入切屑收集槽内；

S7：切屑收集槽内的发光光源定时发出检测光，切屑收集槽内的光束采集器采集光束面积，利用光束面积判断切屑收集槽内的的切屑堆积量；

S8：若切屑收集槽内的切屑堆积量大于堆积阈值，则打开与第四气刀连接的电动球阀，启动第四气刀，利用第四气刀将切屑收集槽内堆积的切屑从排屑口吹出。

6.根据权利要求5所述的自动化机器人加工房切屑收集装置，其特征在于，所述步骤S1、S3、S5或S7包括：

A1：自动化机器人加工房内未进行加工时，发光光源向光束采集器发送光源，计算发光光源发出的光在光束采集器上的初始面积S1；

A2：加工房内的机器人工作一段时间后，发光光源定时向光束采集器发出光束，计算此时光束在光束采集器上的面积S2；

A3：计算此时切屑堆积情况下占第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的截面积S：S＝S1-S2；

A4：判断截面积S是否等于0，若是，则判定切屑堆积的高度还未达到第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的顶部，返回步骤A2；

否则，判定切屑堆积的高度已经达到第一收集槽、第二收集槽、切屑收集槽或第一收集槽两侧收集平台的顶部，执行步骤A4；

A4：将截面积S与截面积阈值进行比较，若截面积S＞截面积阈值，则判定堆积的切屑已经堵塞通道，切屑堆积量大于堆积阈值。

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