CN205111278U - 一种无人加工机器人系统集成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业机器人应用领域的一种无人加工机器人系统集成，主要由机器人、夹具单元、检测单元、输送单元、加工单元和控制单元等组成多工序无人加工系统；包括工件传输带（0）、沿着工件传输带（0）从左到右依次设置了机器人并行加工机组(1)、机器人环形加工机组(2)、机器人打磨机组（3）、两组机器人抛光机组（4）、机器人工件组装机组（5）、机器人工件焊接机组（6）、机器人工件测试机组（7）、机器人工件分选机组（8）、机器人工件喷涂机组（9）、机器人工件搬运机组（10）。另外设置有隔离防护网(11)包围各机组,系统设置有中央控制柜（12）与各机组控制柜相连接；本实用新型使用机器人，实现对金属零件进行多工序自动加工，取代人工操作，质量稳定，成本低。

Description

一种无人加工机器人系统集成

技术领域

本发明涉及工业机器人应用领域，具体是指主要由机器人、夹具单元、检测单元、输送单元、加工单元和控制单元等组成一种多工序无人加工机器人系统集成。

背景技术

国外对工业机器人的研发和应用已有五十多年的历史，目前，以日、美、德、法、韩等为代表的许多国家的机器人产业日趋成熟和完善，所生产的工业机器人已成为一种标准设备在全球等到广泛应用。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外汽车行业、电子电器行业、机械加工等很多行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，自动化水平高，性能稳定，有效保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。

随着工业4.0浪潮在我国的蓬勃兴起，中国制造正加快向中国“智造”转变。在这一转型期里，工业机器人的大量应用逐渐成为企业智能化升级的新常态。机器人被视为“制造业皇冠顶端的明珠”，该产业被纳入2015年出台的《中国制造2025》（《中国制造业发展纲要（2015-2025）》）十大重点发展领域。在纲要提出的推进信息化与工业化深度融合的战略任务中，突出强调要加快工业机器人等技术和装备在生产过程中的应用，推动制造过程智能化。中国机器人产业正迎来高速发展期。

机器人产业链中形成的自动化产品，大致分为零配件、工业机器人、服务机器人和系统集成四类。受需求和技术的双向拉动，工业机器人和系统集成将是未来的主要发展方向。虽然现阶段我国工业机器人及系统集成产业发展初具规模，但仍以进口国外品牌为主，其中最大的原因就是核心技术问题，国内机器人迟迟无法实现大规模的生产。在未来国产机器人想要占据大部分市场的话，掌握核心技术、突破技术门槛是唯一途径。

经委托广东省科学技术情报研究所就无人加工机器人系统集成进行国内查新,查新结论为:委托单位开展的“无人加工机器人系统集成”课题，未见技术特点相同的文献报道。

基于上述背景，无人加工车间机器人系统集成的构建，实现稳定高效的加工生产模式，有助于加快机器人集成应用的发展，具有非常巨大的经济效益和社会效益。

发明内容

为了解决现有技术无人加工机器人系统集成存在的应用片面性，系统不完善,价格高，结构复杂、质量差的问题，本发明提出了一种多工序协作、设计合理，功能完善，连贯性好、系统稳定性高、质量一致性好、性能可靠的一种无人加工机器人系统集成。

本发明使用的技术方案如下：

一种无人加工机器人系统集成，包括工件传输带（0）、沿着工件传输带（0）从左到右依次设置了机器人并行加工机组(1)、机器人环形加工机组(2)、机器人打磨机组（3）、两组机器人抛光机组（4）、机器人工件组装机组（5）、机器人工件焊接机组（6）、机器人工件测试机组（7）、机器人工件分选机组（8）、机器人工件喷涂机组（9）、机器人工件搬运机组（10）。另外设置有隔离防护网(11)包围各机组,系统设置有中央控制柜（13）与各机组控制柜（12）相连接。控制柜之间通过以太网互联并由一台上位机（13A）控制，上位机（13A）内安装有MES工业信息控制系统（13B）。

所述机器人并行加工机组(1)包括直线滑轨（14）设置于直线滑轨上侧有机器人（15），机器人（15）前端安装有夹具（16）；直线滑轨（14）前侧设置有上料单元（17）和下料单元（18），两侧分别设置有三台数控加工中心（19），数控加工中心（19）内安装有在线检测单元(20)，数控加工中心（19）工作台上设置有数控五轴旋转工作台（21）和气清洗系统（22），直线滑轨（14）前侧设置有CCD摄像系统（23），数控加工中心（19）中间设置有中转平台（24）。

所述机器人环形加工机组(2)包括机器人（25），以机器人（25）为中央位置环形分布着四台数控加工设备（26），加工设备内设置有数控五轴旋转工作台（21）和气清洗系统（22），机器人（25）前侧设置有上料机组（27）和下料组件（28），还设置有接触传感式位置检测单元（29），机器人（25）后侧设置有中转机构（30）。

所述机器人打磨机组（3）包括打磨设备单元（31）、机器人（32）、中转单元（33）、接触传感式位置检测单元（34）、气清洗系统（35）。

所述机器人抛光机组（4）包括抛光设备单元（36）、机器人（37）、中转单元（38）、接触传感式位置检测单元（39）、气清洗系统（40）。

所述机器人工件组装机组（5）包括左侧机器人（41）、右侧机器人（42）、组装夹具单元（43）、接触传感式位置检测单元（44）、气清洗系统（45）。

所述机器人工件焊接机组（6）包括机器人（46）、机器人夹具单元（47）、焊接夹具单元（48）、焊接机器人（49）焊接机单元（50）接触传感式位置检测单元（51）、气清洗系统（52）。

所述机器人工件测试机组（7）包括机器人（53）、机器人夹具单元（54）、测试夹具单元（55）、测试机器人（56）、测试组件单元（57）。

所述机器人工件分选机组（8）包括机器人（58）、机器人夹具单元（59）、收集单元（60）。

所述机器人工件喷涂机组（9）包括机器人（61）、机器人夹具单元（62）、喷涂机器人（63）、喷涂水帘柜（64）、循环传动单元（65）、烘干炉单元（66）、风冷柜单元（67）。

所述机器人工件搬运机组（10）包括机器人（68）、机器人夹具单元（69）、码垛机器人（70）、码垛机器人夹具单元（71）、收集单元（72）、码垛单元（73）。

本发明的有益效果是：

1）有效实现多工序机器人自动一体化系统，采用自动上下料系统、自动加工、自动工件打磨、自动工件抛光、自动工件组装、自动工件焊接、自动工件测试、自动工件分选、自动工件喷涂、自动工件搬运、工件自动传输等多工序一体化的机器人自动加工方法，实现对加工件进行无人加工系统的连续性和一致性，对产品的效率和质量获得较高可控性；

2）使用机器人自动检测、清洗、可靠定位、安全等工作辅助系统，采用传感器、CCD摄像、在线检测仪、气清洗系统、水清洗系统、自动换向机构、隔离防护装置、软硬双安全锁死系统等组成可靠工作辅助系统，实现无人加工系统运行的高可靠性、高稳定性、高安全性和高效性；

3）采用总线、数据采集卡、CPU、通讯协议、软件系统等构建无人车间MES工业信息控制系统有效的将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，实现无人车间内外信息交换、远程监控、可视化操作监控、故障索源跟进等功能，节约了管理成本；

4）本发明通过多工序、多机器人机组协作全自动完成工件加工作业，取代人工操作，生产效率高，质量稳定，成本低。

附图说明

图1为本发明一种无人加工机器人系统集成平面示意图。

图1备注：图中箭头所示方向为工件传输轨迹。

图2为图1中机器人并行加工机组（1）局部剖视放大示意图。

图3为图1机器人环型加工机组（2）局部剖视放大示意图。

图4为图1中机器人打磨机组（3）局部剖视放大示意图。

图5为图1中机器人抛光机组（4）局部剖视放大示意图。

图6为图1中机器人组装机组（5）局部剖视放大示意图。

图7为图1中机器人焊接机组（6）局部剖视放大示意图。

图8为图1中机器人测试机组（7）局部剖视放大示意图。

图9为图1中机器人分选机组（8）局部剖视放大示意图。

图10为图1中机器人喷涂机组（9）局部剖视放大示意图。

图11为图1中机器人搬运机组（10）局部剖视放大示意图。

图12为在线检测单元示意图。

图13为数控五轴旋转工作台(21)示意图。

图14为机器人(15)示意图。

图15为工艺流程示意图。

图16为工件A示意图。

图17为工件B示意图。

图18为工件C示意图。

图中：0-工件传输带；1-机器人并行加工机组；2-机器人环形加工机组；3-机器人打磨机组；4-两组机器人抛光机组；5-机器人工件组装机组；6-机器人工件焊接机组；7-机器人工件测试机组；8-机器人工件分选机组；9-机器人工件喷涂机组；10-机器人工件搬运机组；11-隔离防护网；12-中央控制柜；13-中央控制柜；14-直线滑轨；15-机器人；16-机器人夹具单元；17-上料组件；18-下料组件；19-数控加工中心；20-在线检测单元；21-数控五轴旋转工作台；22-气清洗系统；23-CCD摄像系统；24-中转单元；25-机器人；26-数控加工设备；27-上料组件；28-下料组件；29-接触传感式位置检测单元；30-中转单元；31-打磨设备单元；32-机器人；33-中转单元；34-接触传感式位置检测单元；35-气清洗系统；36-抛光设备单元；37-机器人；38-中转单元；39-接触传感式位置检测单元；40-气清洗系统；41-左侧机器人；42-右侧机器人；43-组装夹具单元；44-接触传感式位置检测单元；45-气清洗系统；46-机器人；47-机器人夹具单元；48-焊接夹具单元；49-焊接机器人；50-焊接机单元；51-接触传感式位置检测单元；52-气清洗系统；53-机器人；54-机器人夹具单元；55-测试夹具单元；56-测试机器人；57-测试组件单元；58-机器人；59-机器人夹具单元；60-收集单元；61-包器人；62-机器人夹具单元；63-喷涂机器人；64-喷涂水帘柜；65-循环传动单元；66-烘干炉单元；67-风冷柜单元；68-机器人；69-机器人夹具单元；70-码垛机器人；71-码垛机器人夹具单元；72-收集单元；73-码垛单元；74-工件A；75-工件B；76-组合工件；

具体实施方式

本发明工作过程如下：

开机之前，先分别将装有A号工件和B号工件的小车分别推到机器人并行加工机组(1)和机器人环形加工机组(2)的上料单元中，开机后,并行加工机组(1)和机器人环形加工机组(2)同时进行加工。

机器人并行加工机组(1)中机器人（15）前端的夹具（16）从前侧上料单元中夹持工件A,在CCD摄像系统（23）进行位置检测，接着沿直线滑轨（14）移动把工件A从前侧数控加工中心移送到中侧数控加工中心再移送到下侧数控加工中心，最后把工件A放置于工件传输带（0）上，数控加工中心（19）内安装在数控五轴旋转工作台（21）上的夹具夹持固定工件A分别完成各自的加工工序，加工后气清洗系统（22）对工件和夹具进行清洗，根据设定检测周期，采用在线检测单元（20）对完成的工件A检测，在数控加工中心的中转平台（24）用于实现数控加工中心夹持面的变换。直线滑轨（14）两侧各三台数控加工中心实现两个工件A的同步加工；下料单元（18）可实现单机组运行，增加系统的柔性操作。

机器人环形加工机组(2)中机器人（25）前端的夹具（16）从前侧上料单元（27）中夹持工件B,在位置检测单元（29）通过碰点接触方式进行位置检测，接着通过机器人（25）转动把工件B从前侧数控加工中心移送到下侧数控加工中心，最后把工件B放置于工件传输带（0）上，数控加工中心（26）内安装在数控五轴旋转工作台（21）上的夹具夹持固定工件B分别完成各自的加工工序，加工后气清洗系统（22）对工件和夹具进行清洗，根据设定检测周期，采用在线检测单元（20）对完成的工件B检测，在数控加工中心的中转单元（30）用于实现数控加工中心夹持面的变换。机器人（25）两侧各两台数控加工中心实现两个工件B的同步加工；下料单元（28）可实现单机组运行，增加系统的柔性操作。

两组机器人打磨机组（3）中机器人（32）分别对应工件A、B进行打磨工序（以下打磨流程工件A、B统称“工件”）；机器人（32）在工件传输带（0）上夹持工件，在位置检测单元（34）通过碰点接触方式进行工件位置检测，接着机器人（32）夹持工件通过打磨设备单元（31）进行技术要求的打磨，打磨后气清洗系统（35）对工件进行清洗，最后机器人（32）将工件放置工件传输带（0）上，中转单元（33）用于实现打磨夹持面的弯换。

两组机器人抛光机组（4）中机器人（37）分别对应工件A、B进行抛光工序（以下抛光流程工件A、B统称“工件”）；机器人（37）在工件传输带（0）上夹持工件，在位置检测单元（39）通过碰点接触方式进行工件位置检测，接着机器人（37）夹持工件通过抛光设备单元（36）进行技术要求的抛光，抛光后气清洗系统（40）对工件进行清洗，最后机器人（37）将工件放置工件传输带（0）上，其中在中转单元（38）用于实现抛光夹持面的变换。

机器人组装机组（5）中机器人（41）、（42）同时分别在工件传输带（0）上夹持工件A、B，通过组装夹具单元（43）进行定位组装，接着机器人（42）夹持工件C（组装后）通过气清洗系统对工件C（组装后）进行清洗，最后机器人（42）夹持工件C（组装后）放置工件传输带（0）上。

机器人焊接机组（6）机器人（46）前端夹具（47）从工件传输带（0）上夹持工件C（组装后），放置焊接夹具单元（48）上，焊接机器人（49）使用焊接机单元（50）通过焊接夹具单元（48）对工件C（组装后）进行焊接，机器人（46）前端夹具（47）从焊接夹具单元（48）上夹持工件C（焊接后）通过气洗清洗系统对工件C（焊接后）进行清洗，最后机器人（46）将工件C（焊接后）放置在工件传输带（0）上。

机器人测试机组（7）机器人（53）前端夹具（54）从工件传输带（0）上夹持工件C（焊接后），放置测试夹具单元（55）上，测试机器人（56）使用测试组件单元（57）通过测试夹具单元（55）对工件C（焊接后）进行测试，机器人（53）前端夹具（54）从测试夹具单元（55）上夹持工件C（测试后）放置在工件传输带（0）上。

机器人测试机组（8）机器人（58）前端夹具（59）从工件传输带（0）上夹持机器人测试机组（7）所测试不合格的工件C，机器人（58）前端夹具（59）夹持不合格的工件C放置在收集单元（60）内。

机器人喷涂机组（9）机器人（61）前端夹具（62）从工件传输带（0）上夹持机器人测试机组（7）所测试合格的工件C，通过前端夹具（62）的双工位夹具在循环传动单元（65）上对工件C（喷涂成品）从夹具取出，再快速转换将工件C（喷涂前）放置在循环传动单元（65）上，机器人（61）将工件C（喷涂成品）放置在工件传输带上；工件C（喷涂前）通过循环传动单元（65）进行循环移动，在喷涂水帘柜（64）中由喷涂机器人（63）对工件C进行喷涂，工件C（喷涂后）通过循环传动单元（65）移动至烘干炉（66）与风冷柜单元（67）分别进行烘干与风冷。

机器人搬运机组（10）机器人（68）前端夹具（69）从工件传输带（0）上夹持工件C，放置在收集单元（72）的托盘里，最后由码垛机器人（70）前端夹具（71）从收集单元（72）收集完成工件C的托盘取到码垛单元（73）进行堆叠放置，由此整个无人加工过程全部完成。

Claims (10)

1.一种无人加工机器人系统集成，其特征是:包括工件传输带（0）、沿着工件传输带（0）从左到右依次设置了机器人并行加工机组(1)、机器人环形加工机组(2)、机器人打磨机组（3）、两组机器人抛光机组（4）、机器人工件组装机组（5）、机器人工件焊接机组（6）、机器人工件测试机组（7）、机器人工件分选机组（8）、机器人工件喷涂机组（9）、机器人工件搬运机组（10）;另外设置有隔离防护网(11)包围各机组,系统设置有中央控制柜(13)与各机组控制柜（12）相连接;控制柜之间通过以太网互联并由一台上位机控制，上位机（13A）内安装有MES工业信息控制系统(13B)。

2.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人并行加工机组(1),包括直线滑轨（14）设置于直线滑轨上侧有机器人（15），机器人（15）前端安装有夹具（16）；直线滑轨（14）前侧设置有上料机组（17）和下料组件（18），两侧分别设置有三台数控加工中心（19），数控加工中心（19）内安装有在线检测单元(20)、工作台上设置有数控五轴旋转工作台（21）和气清洗系统（22），直线滑轨（14）前侧设置有CCD摄像系统（23），数控加工中心（19）中间设置有中转平台（24）。

3.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人环形加工机组(2)包括机器人（25），以机器人（25）为中央位置环形分布着四台数控加工设备（26），加工设备内设置有数控五轴旋转工作台（21）和气清洗系统（22），机器人（25）前侧设置有上料单元（27）和下料单元（28），还设置有接触传感式位置检测单元（29），机器人（25）后侧设置有中转单元（30）。

4.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人打磨机组（3）包括打磨设备单元（31）、机器人（32）、中转单元（33）、接触传感式位置检测单元（34）、气清洗系统（35）。

5.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人抛光机组（4）包括抛光设备单元（36）、机器人（37）、中转单元（38）、接触传感式位置检测单元（39）、气清洗系统（40）。

6.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人工件组装机组（5）包括左侧机器人（41）、右侧机器人（42）、组装夹具单元（43）、接触传感式位置检测单元（44）、气清洗系统（45）。

7.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人工件焊接机组（6）包括机器人（46）、机器人夹具单元（47）、焊接夹具单元（48）、焊接机器人（49）焊接机单元（50）接触传感式位置检测单元（51）、气清洗系统（52）。

8.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人工件测试机组（7）包括机器人（53）、机器人夹具单元（54）、测试夹具单元（55）、测试机器人（56）、测试组件单元（57）;所述机器人工件分选机组（8）包括机器人（58）、机器人夹具单元（59）、收集单元（60）。

9.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人工件喷涂机组（9）包括机器人（61）、机器人夹具单元（62）、喷涂机器人（63）、喷涂水帘柜（64）、循环传动单元（65）、烘干炉单元（66）、风冷柜单元（67）。

10.根据权利要求1所述的一种无人加工机器人系统集成，其特征在于：所述机器人工件搬运机组（10）包括机器人（68）、机器人夹具单元（69）、码垛机器人（70）、码垛机器人夹具单元（71）、收集单元（72）、码垛单元（73）。