CN114523392A - 多用途无人化磨抛工作站 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多用途无人化磨抛工作站，用于对产品进行包括打磨和抛光在内的表面处理，包括操作间，操作间内设有第一砂带机、第二砂带机，另一端设有快换工具库、机器人电控箱和电控箱；底座中部设有带机械手臂的机器人，操作间内设有AGV小车，AGV小车上设有放料装置；所述机器人用于从放料装置上拿取待加工产品并向第一砂带机、第二砂带机自动供应待加工产品；放料装置上的产品全部加工完后，离AGV小车较近一侧的活动门开启，AGV小车将放料装置送出；本申请通过对站体的创新型设计、磨抛设备的合理化布局并配合AGV物流车流转生产物料，实现打磨、抛光工作站的完全自动化、无人化运作，安全高效、污染小、改造成本小。

Description

多用途无人化磨抛工作站

技术领域

本发明属于机器人工业技术领域，具体涉及一种用于实现打磨、抛光等多种表面处理工况的多用途无人化磨抛工作站。

背景技术

打磨和抛光是一种表面削减材料常用的表面处理工艺，添加相应的冷却水、抛光液对产品表面的打磨、抛光后，可以降低产品表面粗糙度和提高座椅表面的光泽度，以满足人们的使用和审美要求。传统的打磨和抛光工作仍然是依赖人工完成，恶劣的工作环境对人体健康造成严重的威胁；后出现一些机器人辅助人工打磨、抛光的生产方式，但是此种类方式存在的弊端有三：一是机器人多在敞开式的空间中作业，导致粉尘在整个工作空间中弥漫，环境差；二是此类生产方式为人机协作式的，需要作业员频繁的参与其中，因此对人的健康影响极大；三是此类生产方式效率较低，一个作业人员同时操作3-4台设备，常出现设备等人的情况。

此外，经过表面处理后的工件放于置物架上，容易被弥漫的粉尘重新污染，有时还会吸附在工件上而难以去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种多用途无人化磨抛工作站，通过对站体的创新型设计、磨抛设备的合理化布局并配合AGV物流车流转生产物料，实现打磨、抛光工作站的完全自动化、无人化、安全高效、污染小、改造成本小等特点。

本发明的另一个目的是提供一种可防止工件污染的放料装置。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种多用途无人化磨抛工作站，用于对产品进行包括打磨和抛光在内的表面处理，包括操作间，操作间包括可拆卸的固定于地面上的底座，底座上设有型材框架，型材框架上安装有钣金罩壳；底座的长度方向两端上设有活动门，活动门包括卷帘门部件；底座宽度方向一端并列设有第一砂带机、第二砂带机，另一端设有快换工具库、机器人电控箱和电控箱；底座中部设有带机械手臂的机器人，操作间内近两活动门处各设有一个AGV小车，AGV小车上设有用于盛放待加工产品的放料装置；第一砂带机、第二砂带机、活动门、支撑气缸与电控箱电性连接；

所述机器人用于从放料装置上拿取待加工产品并向第一砂带机、第二砂带机自动供应待加工产品；放料装置上的产品全部加工完后，离AGV小车较近一侧的活动门开启，AGV小车将放料装置送出。

靠近所述第一砂带机的AGV小车附近设有第一棒式摆杆，靠近第二砂带机的AGV小车附近设有第二棒式摆杆，第一棒式摆杆和第二棒式摆杆分别用于机器人抓料和放料的动作确认；机器人抓完料后经由第一棒式摆杆或第二棒式摆杆确认，若检测未抓住待加工产品则机器人将前往下一料位继续抓取，避免机器人空执行磨抛程序。

优选的是，所述卷帘门部件包含用于作为门板的防护板、用于作为防护板滑动轨道的滑轨、用于控制防护板升降的气缸、横杆；其中横杆固定连接于型材框架上，为卷帘门部件的承重结构；气缸上部通过连接板与横杆连接，下部通过连接法兰与防护板连接；滑轨固定安装于型材框架上，滑轨上安装有光栅和用于防止粉尘外泄的条刷。

优选的是，所述快换工具库包含快换工具、支架、防尘盖和支撑气缸，支架固定于底座上，快换工具放置于支架上，防尘盖一端与支架铰接，支撑气缸一端与防尘盖铰接，另一端与支架铰接；防尘盖用于快换工具防尘，在机器人更换完工具后，防尘盖处于关闭状态。

优选的是，还包括设于操作间外、用于向操作间提供负压并除尘的除尘器，除尘器真空度大于245mBar，风量＞370m³/h。

优选的是，所述操作间还包括带有传感器的安全门。

优选的是，所述放料装置包括多个上下堆叠的堆栈式料盘，堆栈式料盘包含料盘，料盘底部四角处设有精密导柱，精密导柱上设有精密导套；精密导柱和精密导套用于料盘堆叠的定位导向。

优选的是，所述放料装置包括多个由上到下依次设置的可旋转料盘，可旋转料盘整体呈缺失了一角的圆形或方形盘；可旋转料盘上表面均匀分隔出若干用于放置待加工产品的槽体；可旋转料盘中部设有通孔，通孔内设有管状的转轴，可旋转料盘与转轴可旋转的连接；

所述转轴的侧壁上加工有滑道组，滑道组包括若干由上到下依次排列的C型滑道，C型滑道内水平设有滑杆，滑杆一端与料盘连接，另一端设有卡块，卡块处于管状的转轴内侧；C型滑道的弧度与缺失了一角的可旋转料盘弧度相适应；

操作间顶部设有驱动装置，驱动装置包括可伸入到转轴内并在转轴内步进式上下移动的驱动杆，驱动杆下端设有转盘和用于驱动转盘步进式转动的电机，转盘上设有与卡块相适应的卡口；

多个卡块由上到下排成一列，驱动杆带动转盘下移动，转盘上的卡口卡住一个卡块，随后转盘带动可旋转料盘步进式转动，每转动一次，可旋转料盘转过相当于一个槽体的角度；

最上端的可旋转料盘上设有上盖，上盖与转轴连接固定，上盖具有与可旋转料盘缺失一角大小相适应的缺口，可旋转料盘上有且仅有一个槽体从缺口处露出；

相邻的两个可旋转料盘之间存在间隙，使任何一个可旋转料盘都可单独转动而不对其他可旋转料盘产生影响。

优选的是，所述可旋转料盘的缺角对齐排列，且缺角设置的初始位置与上盖的缺口相邻，驱动装置和电机与电控箱电性连接。

优选的是，使用时，驱动杆先控制处于最上端的可旋转料盘步进式转动，每转动一步便有一件待加工产品从缺口处露出，最上端的可旋转料盘转至终端时，其缺角正对上盖的缺口，此时下方的可旋转料盘的待加工产品从上侧的可旋转料盘的缺角处露出；重复上述操作，直至全部待加工产品被加工完，驱动杆退出转轴，再由AGV小车运出。

本发明的多用途无人化磨抛工作站，至少具有以下优点：

第一，本发明通过对部件系统的创新型设计和磨抛设备的合理布局，使得生产方式更加智能化，可以根据生产节拍和产能要求，合理布局产品，配合AGV物流车流转生产物料，有效的提高生产效率、货物周转效率和设备利用率，为企业节能增效。

第二，本发明的整体式、封闭式的站体设计，可有效节省因设备移动、运输等产生调试时间浪费，负压式的除尘设计，可以实现磨抛粉尘不外泄，很好的改良企业的生产环境。

第三，在对不容易被粉尘污染的工件进行加工时，放料装置可使用堆栈式的料盘设计；在对容易被粉尘污染的工件进行加工时，放料装置可使用可旋转料盘设计。

附图说明

图1为一种多用途无人化磨抛工作站的整体结构示意图；

图2为图1中多用途无人化磨抛工作站的内部结构示意图；

图3为图2中多用途无人化磨抛工作站的俯视图；

图4是图1中卷帘门部件的结构示意图；

图5是图1中快换工具库的结构示意图；

图6是图1中放料装置的结构示意图；

图7是另一种放料装置在初始状态下的结构示意图，其中，箭头示出了可旋转料盘的旋转方向；

图8是图7中可旋转料盘的结构示意图；

图9是图7中转轴的结构示意图；

图10是图7中放料装置在放料完成终了状态时的结构示意图；

图中标号为：1、底座，2、有机玻璃视窗，3、钣金罩壳，4、指示灯，5、第一除尘口，6、第二除尘口，7、型材框架，8、除尘器，9、上位机，10、吊臂，11、铰链，12、安全门，13、安全门锁，14、光栅，15、卷帘门部件，16、第一砂带，17、第一砂带机，18、第二砂带，19、第二砂带机，20、机器人电控箱，21、快换工具库，22、机器人，23、电控箱，24、第一棒式摆杆，25、堆栈式料盘，26、AGV小车，27、第二棒式摆杆，28、产品，1501、滑轨，1502、防护板，1503、连接法兰，1504、气缸，1505、连接板，1506、横杆，2101、快换工具，2102、支架，2103、防尘盖，2104、支撑气缸，2501、料盘，2502、精密导柱，2503、精密导套，29、可旋转料盘，2901、缺角，30、槽体，31、转轴，32、C型滑道，33、滑杆，34、卡块，35、驱动杆，36、转盘，3601、卡口，37、上盖，3701、缺口。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1-3所示，一种多用途无人化磨抛工作站，用于对产品进行包括打磨和抛光在内的表面处理，包括操作间，操作间包括可拆卸的固定于地面上的底座1，本实施例中，底座材料为Q235，力学性能须符合GB/T700-2006的相关要求，钢板尺寸符合GB/T709-2006的规定，钢板下方的支撑方管尺寸符合GB/T3094-2000的规定。

底座上设有型材框架7，型材框架7上安装有钣金罩壳3；底座1的长度方向两端上设有活动门，活动门包括卷帘门部件15；底座宽度方向一端并列设有第一砂带机17、第二砂带机19，另一端设有快换工具库21、机器人电控箱20和电控箱23；底座中部设有带机械手臂的机器人22，操作间内近两活动门处各设有一个AGV小车26，AGV小车26上设有用于盛放待加工产品28的放料装置；第一砂带机17、第二砂带机19、活动门、支撑气缸2104与电控箱23电性连接；第一砂带机17包括第一砂带16，第二砂带机19包括第一砂带18；

所述机器人22用于从放料装置上拿取待加工产品28并向第一砂带机17、第二砂带机19自动供应待加工产品28；放料装置上的产品全部加工完后，离AGV小车较近一侧的活动门开启，AGV小车将放料装置送出。

靠近所述第一砂带机17的AGV小车26附近设有第一棒式摆杆24，靠近第二砂带机19的AGV小车26附近设有第二棒式摆杆27，第一棒式摆杆24和第二棒式摆杆27分别用于机器人22抓料和放料的动作确认；机器人22抓完料后经由第一棒式摆杆24或第二棒式摆杆27确认，若检测未抓住待加工产品28则机器人22将前往下一料位继续抓取，避免机器人22空执行磨抛程序，智能性强，效率高。

如图4所示，所述卷帘门部件15包含用于作为门板的防护板1502、用于作为防护板1502滑动轨道的滑轨1501、用于控制防护板1502升降的气缸1504、横杆1506；其中横杆1506固定连接于型材框架7上，为卷帘门部件15的承重结构；气缸1504上部通过连接板1505与横杆1506连接，下部通过连接法兰1503与防护板1502连接；滑轨1501固定安装于型材框架7上，滑轨1501上安装有光栅和用于防止粉尘外泄的条刷。

如图5所示，所述快换工具库21包含快换工具2101、支架2102、防尘盖2103和支撑气缸2104，支架2102固定于底座1上，快换工具2101放置于支架上，防尘盖2103一端与支架铰接，支撑气缸一端与防尘盖2103铰接，另一端与支架2102铰接。防尘盖2103用于快换工具2101防尘，在机器人22更换完工具后，防尘盖2103处于关闭状态。

还包括设于操作间外、用于向操作间提供负压并除尘的除尘器8，除尘器8真空度大于245mBar，风量＞370m3/h。除尘器配置双旋风离心系统，能够满足使用时在工作站体内部形成一负压空间，防止磨抛粉尘外泄。

所述操作间还包括带有传感器的安全门12。安全门12等安全防护部件均安装有传感器，光栅14、传感器与机器人22连通，当安全门12未关闭落锁或者光栅14有外人干扰时，机器人22将停止运行。安全门12通过铰链11与型材框架连接，安全门12上带有安全门锁。

操作间的顶部设有指示灯4、第一除尘口5和第二除尘口6，操作间的侧壁上设有有机玻璃视窗，还设有上位机9和吊臂10。

如图6所示，所述放料装置包括多个上下堆叠的堆栈式料盘25，堆栈式料盘25包含料盘2501，料盘2501底部四角处设有精密导柱2502，精密导柱2502上设有精密导套2503；精密导柱2502和精密导套2503用于料盘2501堆叠的定位导向。料盘材质须防锈耐磨，需满足硬度≥55HRC，单件同心度≤0.003mm，组合同心度≤0.008mm。放料装置由多个料盘（2501）和精密导柱（2502）、精密导套（2503）配合组成，可以一次满足放置多个产品，避免多次人工干预放置产品，可以很好的实现少人化、无人化要求。

在本发明实施的过程中，磨抛工作站处于待料状态，卷帘门部件15升起，AGV小车26载着堆栈式料盘25和产品28移动至工作站体进料口位置停止，卷帘门部件15落下，工作站系统接收到到位信号，控制机器人22执行抓件程序，同时发送指令给除尘器8，开启除尘设施；机器人22抓取产品28后，经过第一棒式摆杆24后回至home点，第一棒式摆杆24检测到已机器人22已抓取产品28后，机器人22开始执行磨抛任务，若第一棒式摆杆24检测到已机器人22未安全抓取产品28后，系统控制机器人22再次执行抓取产品28程序。

第一砂带机17和第二砂带机19运转，机器人22执行打磨或抛光工作，可根据指示灯4或者上位机9的运行界面上查看当前工作站体的运行状态，同时可从上位机9上设定和调整工艺参数、查看当前工作进度、当班产出等。

机器人22将单件产品28磨抛完成后，将产品28放置出料区料盘2501上，放置完成后，机器人22携产品28抓取工装至第二棒式摆杆27，检测产品28是否放料完成。

工作站体工作过程中，当进料口单层料盘2501上产品28打磨完成后，机器人22执行换工具程序，前往快换工具库21更换料盘抓取工具，抓取单层料盘2501至出料区域摆放整齐后，机器人22再次前往快换工具库21更换产品28抓取工装，执行取放件和磨抛程序。

当堆栈式料盘产品28全部打磨完成后，机器人回至home点，系统发送信号至出料口AGV小车26和卷帘门部件15，防护板1502打开，AGV小车26携产品28流转至下一工序，全程实现自动化、智能化、无人化。

实施例2

如图7-10所示，与实施例1类似，其区别之处在于，所述放料装置包括多个由上到下依次设置的可旋转料盘29，可旋转料盘29整体呈缺失了一角的圆形或方形盘；可旋转料盘29上表面均匀分隔出若干用于放置待加工产品28的槽体30；可旋转料盘29中部设有通孔，通孔内设有管状的转轴31，可旋转料盘29通过轴承等与转轴可旋转的连接；

所述转轴的侧壁上加工有滑道组，滑道组包括若干由上到下依次排列的C型滑道32，C型滑道内水平设有滑杆33，滑杆一端与料盘连接，另一端设有卡块34，卡块处于管状的转轴内侧；C型滑道的弧度与缺失了一角的可旋转料盘29弧度相适应；

操作间顶部设有驱动装置，驱动装置包括可伸入到转轴内并在转轴内步进式上下移动的驱动杆35，驱动杆下端设有转盘36和用于驱动转盘步进式转动的电机，转盘上设有与卡块相适应的卡口3601；

多个卡块由上到下排成一列，驱动杆带动转盘下移动，转盘上的卡口卡住一个卡块34，随后转盘36带动可旋转料盘29步进式转动，每转动一次，可旋转料盘29转过相当于一个槽体的角度；

最上端的可旋转料盘29上设有上盖37，上盖上设有通孔并与转轴连接固定，上盖具有与可旋转料盘29缺失一角大小相适应的缺口3701，可旋转料盘29上有且仅有一个槽体从缺口处露出；

相邻的两个可旋转料盘29之间存在间隙，使任何一个可旋转料盘29都可单独转动而不对其他可旋转料盘29产生影响。

所述可旋转料盘29的缺角2901对齐排列，且缺角设置的初始位置与上盖37的缺口相邻，驱动装置和电机与电控箱23电性连接。

使用时，驱动杆35先控制处于最上端的可旋转料盘29步进式转动，每转动一步便有一件待加工产品28从缺口处露出，最上端的可旋转料盘29转至终端时，其缺角正对上盖的缺口3701，此时下方的可旋转料盘29的待加工产品28从上侧的可旋转料盘29的缺角2901处露出；重复上述操作，直至全部待加工产品28被加工完，驱动杆35退出转轴31，再由AGV小车26运出。

值得说明的是，可旋转料盘29在装料或卸料时稍显繁琐，需要通过手动拨转可旋转料盘29将待加工产品28一个个装上或将成品一个个取下，但是，可旋转料盘29形成的遮蔽可有效防止加工好的成品被粉尘污染，并且，由于无需移动放料装置，相对于实施例1，机器人22省去了前往快换工具库21更换料盘抓取工具的步骤，且无需码放整齐料盘，因此，本实施例中的放料装置在操作间的实际加工过程更为高效，且可有效避免或减轻粉尘污染。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种多用途无人化磨抛工作站，用于对产品进行包括打磨和抛光在内的表面处理，其特征在于，包括操作间，操作间包括可拆卸的固定于地面上的底座（1），底座上设有型材框架（7），型材框架（7）上安装有钣金罩壳（3）；底座（1）的长度方向两端上设有活动门，活动门包括卷帘门部件（15）；底座宽度方向一端并列设有第一砂带机（17）、第二砂带机（19），另一端设有快换工具库（21）、机器人电控箱（20）和电控箱（23）；底座中部设有带机械手臂的机器人（22），操作间内近两活动门处各设有一个AGV小车（26），AGV小车（26）上设有用于盛放待加工产品（28）的放料装置；第一砂带机（17）、第二砂带机（19）、活动门、支撑气缸（2104）与电控箱（23）电性连接；

所述机器人（22）用于从放料装置上拿取待加工产品（28）并向第一砂带机（17）、第二砂带机（19）自动供应待加工产品（28）；放料装置上的产品全部加工完后，离AGV小车较近一侧的活动门开启，AGV小车将放料装置送出。

2.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，靠近所述第一砂带机（17）的AGV小车（26）附近设有第一棒式摆杆（24），靠近第二砂带机（19）的AGV小车（26）附近设有第二棒式摆杆（27），第一棒式摆杆（24）和第二棒式摆杆（27）分别用于机器人（22）抓料和放料的动作确认；机器人（22）抓完料后经由第一棒式摆杆（24）或第二棒式摆杆（27）确认，若检测未抓住待加工产品（28）则机器人（22）将前往下一料位继续抓取，避免机器人（22）空执行磨抛程序。

3.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述卷帘门部件（15）包含用于作为门板的防护板（1502）、用于作为防护板（1502）滑动轨道的滑轨（1501）、用于控制防护板（1502）升降的气缸（1504）、横杆（1506）；其中横杆（1506）固定连接于型材框架（7）上，为卷帘门部件（15）的承重结构；气缸（1504）上部通过连接板（1505）与横杆（1506）连接，下部通过连接法兰（1503）与防护板（1502）连接；滑轨（1501）固定安装于型材框架（7）上，滑轨（1501）上安装有光栅和用于防止粉尘外泄的条刷。

4.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述快换工具库（21）包含快换工具（2101）、支架（2102）、防尘盖（2103）和支撑气缸（2104），支架（2102）固定于底座（1）上，快换工具（2101）放置于支架上，防尘盖（2103）一端与支架铰接，支撑气缸一端与防尘盖（2103）铰接，另一端与支架（2102）铰接；防尘盖（2103）用于快换工具（2101）防尘，在机器人（22）更换完工具后，防尘盖（2103）处于关闭状态。

5.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，还包括设于操作间外、用于向操作间提供负压并除尘的除尘器（8），除尘器（8）真空度大于245mBar，风量＞370m³/h。

6.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述操作间还包括带有传感器的安全门（12）。

7.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述放料装置包括多个上下堆叠的堆栈式料盘（25），堆栈式料盘（25）包含料盘（2501），料盘（2501）底部四角处设有精密导柱（2502），精密导柱（2502）上设有精密导套（2503）；精密导柱（2502）和精密导套（2503）用于料盘（2501）堆叠的定位导向。

8.根据权利要求1所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述放料装置包括多个由上到下依次设置的可旋转料盘（29），可旋转料盘（29）整体呈缺失了一角的圆形或方形盘；可旋转料盘（29）上表面均匀分隔出若干用于放置待加工产品（28）的槽体（30）；可旋转料盘（29）中部设有通孔，通孔内设有管状的转轴（31），可旋转料盘（29）与转轴可旋转的连接；

所述转轴的侧壁上加工有滑道组，滑道组包括若干由上到下依次排列的C型滑道（32），C型滑道内水平设有滑杆（33），滑杆一端与料盘连接，另一端设有卡块（34），卡块处于管状的转轴内侧；C型滑道的弧度与缺失了一角的可旋转料盘（29）弧度相适应；

操作间顶部设有驱动装置，驱动装置包括可伸入到转轴内并在转轴内步进式上下移动的驱动杆（35），驱动杆下端设有转盘（36）和用于驱动转盘步进式转动的电机，转盘上设有与卡块相适应的卡口（3601）；

多个卡块由上到下排成一列，驱动杆带动转盘下移动，转盘上的卡口卡住一个卡块（34），随后转盘（36）带动可旋转料盘（29）步进式转动，每转动一次，可旋转料盘（29）转过相当于一个槽体的角度；

最上端的可旋转料盘（29）上设有上盖（37），上盖与转轴连接固定，上盖具有与可旋转料盘（29）缺失一角大小相适应的缺口（3701），可旋转料盘（29）上有且仅有一个槽体从缺口处露出；

相邻的两个可旋转料盘（29）之间存在间隙，使任何一个可旋转料盘（29）都可单独转动而不对其他可旋转料盘（29）产生影响。

9.根据权利要求8所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，所述可旋转料盘（29）的缺角（2901）对齐排列，且缺角设置的初始位置与上盖（37）的缺口相邻，驱动装置和电机与电控箱（23）电性连接。

10.根据权利要求9所述的多用途无人化磨抛工作站，其特征在于，使用时，驱动杆（35）先控制处于最上端的可旋转料盘（29）步进式转动，每转动一步便有一件待加工产品（28）从缺口处露出，最上端的可旋转料盘（29）转至终端时，其缺角正对上盖的缺口（3701），此时下方的可旋转料盘（29）的待加工产品（28）从上侧的可旋转料盘（29）的缺角（2901）处露出；重复上述操作，直至全部待加工产品（28）被加工完，驱动杆（35）退出转轴（31），再由AGV小车（26）运出。

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