CN207026319U - 机器人座椅骨架弯管生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人座椅骨架弯管生产系统，包括自动上料机、弯管机、机器人抓取装置、下料坞与下料车、废料分拣框、下料滑动门、安全围栏及系统控制柜；本实用新型利用涡流传感器检测圆管内部的焊缝位置，使机器人或自动化系统可以进行识别，调整后续的抓放姿态；可适应多种圆管的自动上料机，利用电机驱动一侧压板进行粗定位，通过步进式插齿系统分拣圆管定位，利用三爪卡盘完成对圆管抓取前的精确定位，并找到并记录焊缝位置；机器人抓具，适应各种圆管以及折弯成型后的座椅骨架的抓取；下料框利用工件自重完成对工件的定位和摆放，下料坞对下料框进行精确导向和定位，适应自动化设备的必要重复性定位要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人座椅骨架弯管生产系统。
背景技术
通常汽车座椅的骨架采用圆管折弯后，配焊一定的加强筋和支架完成。对于圆管的折弯生产很多使用人工工作进行，劳动强度较大。同时由于圆管上有防腐的油污等，捆料分拣机工作时的巨大噪声都对人体健康不利。
目前实际生产工艺上已经基本解决了折弯和下料的自动化工艺，但是在上料自动化上，由于受限于圆管的进料包装不规则，圆管成型方式不统一，而较难推动全自动化。主要由于折弯工艺受限于圆管焊缝的成型位置。如果焊缝位置正好位于折弯最大变化处，将会导致钢管开裂从而报废零件。由于自动检测焊缝位置比较困难，所以很多厂家依靠人工挑选圆管料，并由人工按照一定角度放入弯管机。这样的方式存在较多的缺点：
1.人员劳动强度很大。
2.有一定的危险线性，弯管机工作时可能会打到工人。
3.不利于柔性化生产：当同工位生产产品种类较多时，摆放圆管的角度会多样化，不利于人员记忆，废品率会提高。
4.依据不同工人的状态表现，废品率不能完全保证。
5.由于机床下料，剪断去废料等会有金属碰撞，产生很大的噪音；为了防锈，通常圆管会在表面涂抹的防锈油会挥发，这些会对人员健康有损害。
实用新型内容
本实用新型的目的：提供一种机器人座椅骨架弯管生产系统，利用机器人系统控制技术集成控制送料机和机器人自适应抓具的电机，外加系统拓展的外部信号通信功能完成与数控弯管机之间的协调配合，并对整个上料，折弯(生产)，下料进行自动化控制。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种机器人座椅骨架弯管生产系统，包括自动上料机、弯管机、机器人抓取装置、下料坞与下料车、废料分拣框、下料滑动门、安全围栏及系统控制柜；所述的自动上料机由开合料箱及设置在所述的开合料箱内的步进式分拣机构、圆管定位机构及焊缝检测机构组成，所述的圆管定位机构对圆管进行粗定位，再通过步进式分拣机构分拣圆管定位，并通过焊缝检测机构进行焊缝定位；所述的机器人抓取装置抓取圆管并放入所述的弯管机内，所述的弯管机加工后再放置到所述的下料坞与下料车或废料分拣框内；所述的自动上料机、弯管机、下料坞与下料车及废料分拣框依次设置呈环形结构，构成自动工作区，所述的安全围栏围绕在所述的自动工作区的外侧，所述的下料滑动门设置在所述的下料坞与下料车的外侧。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，一个所述的机器人抓取装置对应2台所述的弯管机及两个下料坞与下料车。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的圆管定位机构上设有三爪卡盘。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的步进式分拣机构包括一排固定插齿及一排运动插齿，所述的一排固定插齿与所述的一排运动插齿交错设置，且每个所述的固定插齿及运动插齿的宽度大于圆管的管径。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的一排固定插齿及一排运动插齿形成倾斜角结构，所述的倾斜角结构延伸到料位安全位内。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的焊缝检测机构包括摆臂、过渡支架、涡流传感器、绝缘保护管、弹簧、两个轴承轮及支承轮；所述的涡流传感器设置在所述的绝缘保护管内并通过双螺母固定，所述的绝缘保护管的一端通过所述的弹簧贴合在圆管上；所述的两个轴承轮分别对称安装在所述的绝缘保护管的一端两侧并压在圆管的表面，所述的绝缘保护管通过所述的过渡支架安装在所述的摆臂上；所述的支承轮设置在所述的两个轴承轮的下方，使圆管夹持在所述的支承轮与所述的两个轴承轮之间。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的过渡支架上安装有刮板，所述的刮板与圆管的表面接触连接。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的机器人抓取装置为铝合金结构的双头抓具，所述的机器人抓取装置包括多个气爪、法兰面及控制电机；所述的机器人抓取装置通过所述的法兰面与机器人连接，所述的多个气爪分别间隔设置在所述的控制电机上。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的下料坞和下料车包括下料车及下料坞，所述的下料车停放在所述的下料坞上，所述的下料坞包括V型导向轮、红外线传感器、限位块、牛眼支撑及引导块，所述的下料车包括导轨、多个滚轮、脚踩式刹车及手柄；所述的红外线传感器设置在所述的下料坞的支架上，所述的V型导向轮通过与所述的限位块、牛眼支撑及下料车上的导轨配合定位下料车，所述的引导块安装在地面上；所述的手柄安装在下料车上，方便人员推拉料车。所述的多个滚轮通过所述的脚踩式刹车安装在所述的下料车的底部。
上述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其中，所述的下料车上间隔设有多根导向条，所述的多根导向条与水平面呈斜角设置。
本实用新型利用涡流传感器检测圆管内部的焊缝位置，使机器人或自动化系统可以进行识别，调整后续的抓放姿态；可适应多种圆管的自动上料机，利用电机驱动一侧压板进行粗定位，通过步进式插齿系统分拣圆管定位，利用三爪卡盘完成对圆管抓取前的精确定位，并且集成涡流传感器检测支架，利用伺服电机旋转圆管，找到并记录焊缝位置；机器人抓具，适应各种圆管以及折弯成型后的座椅骨架的抓取；下料框利用工件自重完成对工件的定位和摆放，下料坞利用V型导轮和牛眼对下料框进行精确导向和定位，适应自动化设备的必要重复性定位要求；机器人抓放系统可简单实现与现有高精度弯管机进行通信，机器人系统作为上位机接收、调用和控制弯管机各种动作完成工艺生产过程，成为完整的生产系统；同时，用此方式也可以对既有人工上下料的线体进行自动化改造。
附图说明
图1是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的俯视图。
图2是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的自动上料机的结构示意图。
图3是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的步进式分拣机构的分拣示意图。
图4是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的焊缝检测机构的结构示意图。
图5是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的机器人抓取装置的结构示意图。
图6是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的下料坞的结构示意图。
图7是本实用新型机器人座椅骨架弯管生产系统的下料车的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
请参见附图1及附图2所示，一种机器人座椅骨架弯管生产系统，包括自动上料机01、弯管机03、机器人抓取装置02、下料坞与下料车04、废料分拣框06、下料滑动门05、安全围栏07及系统控制柜08；所述的自动上料机01由开合料箱21及设置在所述的开合料箱21内的步进式分拣机构22、圆管定位机构23及焊缝检测机构24组成，所述的圆管定位机构 23对圆管进行粗定位，再通过步进式分拣机构22分拣圆管定位，并通过焊缝检测机构24进行焊缝定位；所述的机器人抓取装置02抓取圆管并放入所述的弯管机03内，所述的弯管机03加工后再放置到所述的下料坞与下料车04或废料分拣框06内；所述的自动上料机01、弯管机03、下料坞与下料车04及废料分拣框06依次设置呈环形结构，构成自动工作区，所述的安全围栏07围绕在所述的自动工作区的外侧，所述的下料滑动门05设置在所述的下料坞与下料车04的外侧。
一个所述的机器人抓取装置02可以对应2台所述的弯管机03及两个下料坞与下料车04，这样在一侧料车装满后，人员更换空车时机器人抓取装置02可将工件放在另一侧的料车内，系统不会有停顿和等待。
所述的圆管定位机构23上设有三爪卡盘，圆管定位利用三爪卡盘自动定心，(类似机床)。在圆管大致到位后由气缸将三爪卡盘推进到位，夹紧圆管并自动对中。之后机器人抓取装置02控制电机带动三爪卡盘旋转，从而旋转圆管。当涡流检测传感器感应到位置后系统可通过识别电机编码器的角度值记录焊缝位置。可以传递给机器人抓取装置02按照设定的角度和姿态调整后进行圆管的抓取。
请参见附图3所示，所述的步进式分拣机构22包括一排固定插齿31 及一排运动插齿32，所述的一排固定插齿31与所述的一排运动插齿32 交错设置，且每个所述的固定插齿31及运动插齿32的宽度大于圆管的管径。
所述的一排固定插齿31及一排运动插齿32形成倾斜角结构33，所述的倾斜角结构33延伸到料位安全位内。
一排运动插齿32垂直运动，可以通过电机或气缸驱动。插齿运动时，会将圆管从料箱底部带起。圆管提升过一排固定插齿31的高度后，一排运动插齿32下降，此时圆管会落在一排固定插齿31上。同时被进行粗定位。一排固定插齿31及一排运动插齿32做循环往复运动的过程中，圆管会被一级一级地送到最高点，同时其姿态还会被逐步矫正，方便下落至夹紧定位位置。
请参见附图4所示，所述的焊缝检测机构24包括摆臂42、过渡支架43、涡流传感器44、绝缘保护管45、弹簧46、两个轴承轮47及支承轮 48；所述的涡流传感器44设置在所述的绝缘保护管45内并通过双螺母固定，所述的绝缘保护管45的一端通过所述的弹簧46贴合在圆管41上；所述的两个轴承轮47分别对称安装在所述的绝缘保护管45的一端两侧并压在圆管41的表面，所述的绝缘保护管45通过所述的过渡支架43安装在所述的摆臂42上；所述的支承轮48设置在所述的两个轴承轮47的下方，使圆管41夹持在所述的支承轮48与所述的两个轴承轮47之间。
所述的过渡支架43上安装有刮板，所述的刮板与圆管41的表面接触连接，用于刮除圆管41上附着的异物或油污等。
绝缘保护管45一端由双螺母限位与防掉落，另一端由弹簧46提供压力以保证能够贴上圆管41。同时，2个轴承轮47安装在保护管45上。由于弹簧46的作用，即使圆管41由于本身直线度或截面圆度不良，轴承轮 47依旧可以在工作时始终压在圆管41上。从而确保涡流传感器44所调整的与圆管41的测量间距不变，保证测量效果。保护管45通过过渡支架43 安装在摆动臂42上。圆管41进入和机器人抓取装置2时，摆臂42会自动打开，避免传感器检测机构干涉圆管41进出定位夹持区域。支承轮48 和轴承轮47共同定位圆管41，并且留有圆管41沿轴线旋转的自由度。
请参见附图5所示，所述的机器人抓取装置02为铝合金结构的双头抓具，所述的机器人抓取装置02包括多个气爪51、法兰面52及控制电机 53；所述的机器人抓取装置02通过所述的法兰面52与机器人连接，所述的多个气爪51分别间隔设置在所述的控制电机53上。机器人抓取装置02 方便就近完成取件和放件动作，节省动作节拍。圆管均利用气爪51夹持。对于不同产品要求，折弯前圆管工件55基本仅为长度和直径变化。但折弯后工件54夹持的两靠近边角度会有所变化，此时机器人控制电机53，调整抓取气爪51间的夹角，即可确保抓取可靠。法兰面52用于和机器人进行连接。
请参见附图6及附图7所示，所述的下料坞和下料车04包括下料车及下料坞，所述的下料车停放在所述的下料坞上，所述的下料坞包括V型导向轮61、红外线传感器62、限位块63、牛眼支撑64及引导块65，所述的下料车包括导轨66、多个滚轮67、脚踩式刹车68及手柄69；所述的红外线传感器62设置在所述的下料坞的支架上，所述的V型导向轮61通过与所述的限位块63、牛眼支撑64及下料车上的导轨66配合定位下料车，确保对下料车的重复性定位要求，以满足机器人生产。为了方便人员将料车推入下料坞，所述的引导块65安装在地面上。下料坞通过支架上的红外线传感器62检测下料车上工件是否储满，量满后反馈控制器，系统进行声光提示，并解锁下料车，自动打开围栏等待人工取走料车。所述的手柄69安装在下料车上，方便人员推拉料车。所述的多个滚轮67通过所述的脚踩式刹车68安装在所述的下料车的底部。
所述的下料车上间隔设有多根导向条70，所述的多根导向条70与水平面呈斜角设置，依靠零件自身的重力，对工件进行下落时的引导。这样机器人抓手只需在导向条70最高处释放工件，即可自动完成排序和落位。简化调试程序并节省节拍。斜角与工件的自重、材料间的摩擦力进行匹配设计，调整到能使工件平滑下落且最终到达限位时冲击较小的角度。
自动工作区和外界由安全围栏07隔开。自动上料机01可根据需要工件长度调整，并对圆管进行轴向粗定位。其后按照生产节拍，从料箱中分拣圆管，并自动检测焊缝位置。机器人抓取装置02按照设定要求，一定姿态抓取圆管后放入弯管机03。弯管机03作业后再由机器人取出弯好的圆管骨架，放入下料坞与下料车04，存储到一定数量后，系统自动声光提示人工拖走满料车并更换空料车，此时下料滑动门05打开，允许人员进入料车放置区。对于无法检测焊缝位置(不明显或焊接缺陷)的圆管，机器人直接取走放入废料分拣框06，待人工判定。
机器人抓取装置02直接控制开合料箱21和圆管定位机构23的电机。开合料箱21的移动距离限制了可接受进料圆管的长度，可以根据生产需要放入合适长度的圆管，有防止放错的功能。同时上料完成后，开合料箱 21的移动可以起到对齐和归整零件的作用，为圆管送上分拣机构做好准备。
焊缝检测机构24工作时，圆管定位用于确保检测旋转时涡流检测传感器与圆管能够保证必要的检测距离。如此可以避免由于圆管本身的直线度不佳而引起的检测失误。
涡流检测是以某一频率的交流电流通过检测线圈，当被检试件接近线圈时，试件的几何尺寸、导电率和导磁率以及试件的冶金与机械缺陷或截面形状突变将引起检测线圈的阻抗变化。检测仪器将检测线圈阻抗的变化产生的电信号经过放大和转换后驱动报警或显示装置，最终检测出有突变的位置，即焊缝位置。
为了提高检测可靠性，可采用两套检测线圈成增益放大布置，防止漏检以及圆管表面附着杂质导致误检。检测波形根据实际不同管壁厚度调整到一定阈值，变化过小或过大时系统将视此圆管不适合折弯，机器人自动将其投入废料分拣框06，待人工判定。
本实用新型由机器人控制器控制，除了对本体6关节进行系统控制之外，同时作为主控制上位机接收各设备的状态检测信号，并根据设定程序进行判断和自动处理，完成生产任务。人员通过示教器完成程序输入，生产内容和工艺参数的相关设定以及系统状态信息监控。
综上所述，本实用新型利用涡流传感器检测圆管内部的焊缝位置，使机器人或自动化系统可以进行识别，调整后续的抓放姿态；可适应多种圆管的自动上料机，利用电机驱动一侧压板进行粗定位，通过步进式插齿系统分拣圆管定位，利用三爪卡盘完成对圆管抓取前的精确定位，并且集成涡流传感器检测支架，利用伺服电机旋转圆管，找到并记录焊缝位置；机器人抓具，适应各种圆管以及折弯成型后的座椅骨架的抓取；下料框利用工件自重完成对工件的定位和摆放，下料坞利用V型导轮和牛眼对下料框进行精确导向和定位，适应自动化设备的必要重复性定位要求；机器人抓放系统可简单实现与现有高精度弯管机进行通信，机器人系统作为上位机接收、调用和控制弯管机各种动作完成工艺生产过程，成为完整的生产系统；同时，用此方式也可以对既有人工上下料的线体进行自动化改造。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：包括自动上料机、弯管机、机器人抓取装置、下料坞与下料车、废料分拣框、下料滑动门、安全围栏及系统控制柜；所述的自动上料机由开合料箱及设置在所述的开合料箱内的步进式分拣机构、圆管定位机构及焊缝检测机构组成，所述的圆管定位机构对圆管进行粗定位，再通过步进式分拣机构分拣圆管定位，并通过焊缝检测机构进行焊缝定位；所述的机器人抓取装置抓取圆管并放入所述的弯管机内，所述的弯管机加工后再放置到所述的下料坞与下料车或废料分拣框内；所述的自动上料机、弯管机、下料坞与下料车及废料分拣框依次设置呈环形结构，构成自动工作区，所述的安全围栏围绕在所述的自动工作区的外侧，所述的下料滑动门设置在所述的下料坞与下料车的外侧。
2.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：一个所述的机器人抓取装置对应2台所述的弯管机及两个下料坞与下料车。
3.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的圆管定位机构上设有三爪卡盘。
4.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的步进式分拣机构包括一排固定插齿及一排运动插齿，所述的一排固定插齿与所述的一排运动插齿交错设置，且每个所述的固定插齿及运动插齿的宽度大于圆管的管径。
5.根据权利要求4所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的一排固定插齿及一排运动插齿形成倾斜角结构，所述的倾斜角结构延伸到料位安全位内。
6.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的焊缝检测机构包括摆臂、过渡支架、涡流传感器、绝缘保护管、弹簧、两个轴承轮及支承轮；所述的涡流传感器设置在所述的绝缘保护管内并通过双螺母固定，所述的绝缘保护管的一端通过所述的弹簧贴合在圆管上；所述的两个轴承轮分别对称安装在所述的绝缘保护管的一端两侧并压在圆管的表面，所述的绝缘保护管通过所述的过渡支架安装在所述的摆臂上；所述的支承轮设置在所述的两个轴承轮的下方，使圆管夹持在所述的支承轮与所述的两个轴承轮之间。
7.根据权利要求6所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的过渡支架上安装有刮板，所述的刮板与圆管的表面接触连接。
8.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的机器人抓取装置为铝合金结构的双头抓具，所述的机器人抓取装置包括多个气爪、法兰面及控制电机；所述的机器人抓取装置通过所述的法兰面与机器人连接，所述的多个气爪分别间隔设置在所述的控制电机上。
9.根据权利要求1所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的下料坞和下料车包括下料车及下料坞，所述的下料车停放在所述的下料坞上，所述的下料坞包括V型导向轮、红外线传感器、限位块、牛眼支撑及引导块，所述的下料车包括导轨、多个滚轮、脚踩式刹车及手柄；所述的红外线传感器设置在所述的下料坞的支架上，所述的V型导向轮通过与所述的限位块、牛眼支撑及下料车上的导轨配合定位下料车，所述的引导块安装在地面上；所述的手柄安装在下料车上，方便人员推拉料车，所述的多个滚轮通过所述的脚踩式刹车安装在所述的下料车的底部。
10.根据权利要求9所述的机器人座椅骨架弯管生产系统，其特征在于：所述的下料车上间隔设有多根导向条，所述的多根导向条与水平面呈斜角设置。
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2017
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