CN208977431U - 一种基于机器人的多机床自动上下料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造涉及一种基于机器人的多机床自动上下料系统；该系统包括；入料输送单元；机床单元；机器人与行走单元；工件缓存单元和出料单元；所述入料输送单元，机床单元，机器人与行走单元，工件缓存单元和出料单元均通过控制系统控制；入料单元用于待加工产品的传送；机床单元用于各道工序的加工；机器人主要用于各个机床和缓存台上工件的传递；工件缓存单元主要用于工件的缓存存放；机器人将工件码垛于出料单元；通过控制系统和六轴机器人实现各工序之间快速自动衔接；自动化程度高，节约人力成本，生产效率提高，还提高了工作的安全性。

Description

一种基于机器人的多机床自动上下料系统

技术领域

本实用新型涉及机床上下料领域，具体说涉及一种基于机器人的多机床自动上下料系统。

背景技术

传统机械加工厂通常采用人工给机床上下料的方式，而且当工件需要经过多个机床、多道工序加工时，更需要人工在各机床间多次搬运工件，劳动强度较大，不仅会影响加工精度质量，还会导致生产效率低下，生产成本增加；因此机器人进行工件转运就日益引起人们的关注；在专利号为201510768441.0；专利名称为《基于机器人的机床上下料加工系统及加工方法》的专利中提到了利用机器人进行上下料的技术方案，但该专利中机器人的运行轨迹是采用的是圆形轨迹，整个系统需要占用空间大，且仅适用于两个机床顺序加工的场景中；系统中没有设置缓存台放置待加工和加工完成的工件，机器人将第一机床的工件夹取到第二机床进行加工时，第一机床处于空置状态；需要机器人放置完成后再运动到取料位夹取工件，机器人运行路径长；再来没有控制系统对机床与机器人进行控制，智能性较低。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种智能性高，加工效率高的基于机器人的多机床自动上下料系统；包括：

入料输送单元，由桁架机械手、上料提升机、双层输送线和回传提升机组成，用于传送待加工的产品，并拆垛满托盘、堆垛空托盘；

机床单元，包括有第一机床、第二机床、第三机床A和第三机床B，分别完成工件加工的第一加工工序、第二加工工序和第三加工工序；

机器人与行走单元，由机器人和机器人行走机构组成，机器人可在行走机构上直线移动；

工件缓存单元，由一号缓存台和二号缓存台组成，用于缓存各个机床加工后的工件；

出料单元，由两个下料台和出料筐组成，机器人将工件码垛于出料筐内，然后由叉车将出料筐运走。

所述入料输送单元，机床单元，机器人与行走单元，工件缓存单元和出料单元均通过控制系统控制。

所述桁架机械手由桁架、提升机构和机械手组成，桁架起支撑作用，提升机构通过电机、减速机、齿轮齿条机构带动机械手和转载工件的托盘上升与下降；

优选的，所述提升机构上还配有平衡系统用以平衡机械手的重力，不仅可以减轻电机的负载，还可以使得机械手和托盘的升降更加平稳顺畅；

优选的；所述机械手由气缸控制其张开和闭合，可通过调整死挡螺钉的位置来控制机械手张开、闭合的位置。

控制系统通过传感器控制机械手升降的具体位置。

进一步的，所述上料提升机上配有传感器和气缸用以检测和定位上料托盘，双层输送线的两层均配有传感器以控制托盘和驱动电机的启停，每一层最多可缓存两个托盘；回传提升机上配有传感器、气缸和死挡用以检测和定位上料托盘。

进一步的，所述机器人行走机构上装有齿条和导轨，起传递动力和导向的作用，机器人为六轴机器人，所述机器人底座上装有电机、减速机和齿轮给机器人直线移动提供动力；行走机构两端均装有行程开关和聚氨酯死挡块，一旦机器人移动超过规定行程触碰到行程开关，控制系统会立刻切断电源，同时电机抱闸迫使机器人停止移动，如果行程开关失效，聚氨酯死挡块则会起到缓冲并防止机器人冲出行走机构的作用；行走机构装有拖链，使得动力线缆和信号线缆可以随机器人一起移动，并起到保护线缆的作用。

进一步的，所述一号缓存台和二号缓存台上均设有4个缓存位，每个缓存位上有一个定位柱以限定工件存放的位置，每个缓存位还配有一个传感器以检测缓存位上是否有工件。

进一步的，所述下料台上安装有很多钢制万向球，出料筐可在万向球上任意方向滑动，下料台上还安装有气缸和传感器，配合万向球可将出料筐精确定位在下料台上，并将出料筐到位信号传递给控制系统；所述出料筐由钢管和钢板焊接而成。

有益效果：

本实用新型采用双层托盘配合双层输送线，并设置有双缓存台和多个缓存位；为三机床的工件加工工序提供了智能化集成化自动化的上下料系统；能够实现工件上下料的充分衔接；全程通过控制系统控制上下料以及机器人的抓取工件操作，精准性高；避免了人工记录生产信息出错的问题；同时机器人采用直线行走的方式，机床与缓存台设立在机器人行走机构两侧，更加方便机器人工作，提高了空间的利用率；机器人行走距离缩短，也提高了自动上下料的效率。

附图说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的入料输送单元结构示意图；

图3为本实用新型的机器人和行走机构机构示意图；

图4为本实用新型机的一号缓存台结构示意图；

图5为本实用新型的二号缓存台结构示意图；

图6为本实用新型的出料单元结构示意图。

图中：11桁架机械手，12上料提升机，13双层输送线，14回传提升机，21第一机床，22第二机床，23第三机床A，24第三机床B，31机器人，32机器人行走机构，33内撑夹爪，34外夹夹爪，41一号缓存台，42二号缓存台，51一号下料台，52二号下料台，53出料筐。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型做进一步的说明。

一种基于机器人的多机床自动上下料系统；包括入料输送单元1、机床单元2、机器人与行走单元3、工件缓存单元4和出料单元5，其中：

入料输送单元1包括桁架机械手11、上料提升机12、双层输送线13和回传提升机14，用于传送待加工的产品，并拆垛满托盘、堆垛空托盘；

机床单元2包括第一机床21、第二机床22、第三机床A 23和第三机床B 24，分别完成工件加工的第一加工工序、第二加工工序和第三加工工序；

机器人与行走单元3包括机器人31和机器人行走机构32，机器人可在行走机构上直线移动，而且机器人上安装有内撑夹爪33和外夹夹爪34，用于夹取工件；

工件缓存单元4包括一号缓存台41和二号缓存台42，用于缓存各个机床加工后的工件；

出料单元包括一号下料台51、二号下料台52和出料筐53，机器人将工件码垛于出料筐内，然后由叉车将出料筐运走。

由图2所示；所述桁架机械手11由桁架、提升机构和机械手组成，桁架起支撑作用，提升机构通过电机、减速机、齿轮齿条机构带动机械手和转载工件的托盘上升与下降；其中提升机构上还配有平衡系统用以平衡机械手的重力，不仅可以减轻电机的负载，还可以使得机械手和托盘的升降更加平稳顺畅；机械手由气缸控制其张开和闭合，可通过调整死挡螺钉的位置来控制机械手张开、闭合的位置。

控制系统通过传感器控制机械手升降的具体位置。

所述上料提升机12上配有传感器和气缸用以检测和定位上料托盘，双层输送线13的两层均配有传感器以控制托盘和驱动电机的启停，每一层最多可缓存两个托盘；回传提升机上配有传感器、气缸和死挡用以检测和定位上料托盘。

由图3所示；所述机器人行走机构32上装有齿条和导轨，起传递动力和导向的作用，机器人底座上装有电机、减速机和齿轮给机器人直线移动提供动力；行走机构32两端均装有行程开关和聚氨酯死挡块，一旦机器人移动超过规定行程触碰到行程开关，控制系统会立刻切断电源，同时电机抱闸迫使机器人停止移动，如果行程开关失效，聚氨酯死挡块则会起到缓冲并防止机器人冲出行走机构的作用；行走机构装有拖链，使得动力线缆和信号线缆可以随机器人一起移动，并起到保护线缆的作用。

由图4和图5所示；所述一号缓存台41和二号缓存台42上均设有4个缓存位，每个缓存位上有一个定位柱以限定工件存放的位置，每个缓存位还配有一个传感器以检测缓存位上是否有工件。

由图6所示；所述下料台上安装有很多钢制万向球，出料筐53可在万向球上任意方向滑动，下料台上还安装有气缸和传感器，配合万向球可将出料筐53精确定位在下料台上，并将出料筐到位信号传递给控制系统；所述出料筐53由钢管和钢板焊接而成。

下面结合说明书附图将本系统的工作过程做如下阐述：

如图1至图6所示，叉车司机将上下堆垛在一起的满载托盘A和满载托盘B放在上料提升机12上，并通过叉车上的可视化车载终端通知控制系统上料完毕，然后上料提升机12的辊筒转动将双层托盘向前传输，当托盘触发定位传感器后辊筒停止转动，定位气缸伸出将双层托盘定位在上料提升机12上，然后桁架机械手11将双层满载托盘中的上层满载托盘A提起到一定高度，所述上料提升机12上升到高位，定位气缸缩回然后辊筒转动，将下层满载托盘B经过所述双层输送线13的上层部分输送到回传提升机上，当托盘触发回传提升机14上的定位传感器和死挡后，回传提升机14上的定位气缸伸出将托盘定位，然后回传提升机14下降到低位，供机器人抓取托盘内的工件；满载托盘B离开上料提升机12后，所述桁架机械手11将提起的上层满载托盘A放在所述上料提升机12上，然后所述上料提升机12将满载托盘A传送到所述双层输送线13的上层缓存；当所述机器人取完托盘内工件时，所述回传提升机14定位气缸缩回，辊筒转动，将空载托盘A经所述双层输送线13的下层传输到所述上料提升机12，托盘定位后所述上料提升机12提升到高位，供所述桁架机械手11将空载托盘A提起到一定高度，当空载托盘B传输到所述上料提升机12后，所述桁架机械手11将空载托盘A放下堆叠在空载托盘B上，然后控制系统通过叉车上的可视化车载终端通知叉车司机将双层空托盘运走。

满载托盘在回传提升机14上定位后，且一号缓存台41的缓存位1上无缓存的工件时，机器人31会沿机器人行走机构32移动到适当位置，然后用内撑夹爪33将工件A从上料托盘内取出放在一号缓存台41的缓存位1上。

当第一机床21处于可上料状态时，机床会将待上料信号发送给控制系统，当控制系统发出给第一机床上料指令后，机器人31沿行走机构32移动适当位置，然后用外夹夹爪34夹取工件A放在第一机床21的夹具上，工件到位后外夹夹爪34离开机床并发出可加工信号，然后第一机床21夹具固定好工件后开始第一道工序的加工；第一机床21会将工件A切割成两个相同的工件B，加工结束后第一机床21会将可下料信号发送给控制系统，然后机器人沿行走机构32移动到适当位置，用外夹夹爪34分两次将加工后的工件从第一机床21中取出，分别放在一号缓存台41的缓存位2和缓存位3上。

当第二机床22处于可上料状态时，机床会将待上料信号发送给控制系统，当控制系统发出给第二机床上料指令后，机器人31沿行走机构32移动适当位置，然后用外夹夹爪34分两次将两个工件B放在第二机床22的夹具上，工件到位后外夹夹爪34离开机床并发出可加工信号，然后夹具夹紧工件开始加工；加工结束后第二机床22会将可下料信号发送给控制系统，然后机器人31机器人沿行走机构32移动到适当位置，用外夹夹爪34分两次将两个工件取出放在二号缓存台42的缓存位1和缓存位2上。

当第三机床A 23处于可上料状态时，机床会将待上料信号发送给控制系统，当控制系统发出给第三机床A 23上料指令后，机器人31沿行走机构32移动适当位置，然后用外夹夹爪34夹取二号缓存台缓存位1上的工件放入第三机床A 23的夹具上，工件到位后外夹夹爪34离开机床并发出可加工信号，然后夹具夹紧工件开始加工；加工结束后第三机床A23会将可下料信号发送给控制系统，然后机器人31机器人沿行走机构32移动到适当位置，用外夹夹爪34将工件取出放在二号缓存台42的缓存位3上。

当第三机床B 24处于可上料状态时，机床会将待上料信号发送给控制系统，当控制系统发出给第三机床B 24上料指令后，机器人31沿行走机构32移动适当位置，然后用外夹夹爪34夹取二号缓存台缓存位2上的工件放入第三机床B 24的夹具上，工件到位后外夹夹爪34离开机床并发出可加工信号，然后夹具夹紧工件开始加工；加工结束后第三机床B24会将可下料信号发送给控制系统，然后机器人31机器人沿行走机构32移动到适当位置，用外夹夹爪34将工件取出放在二号缓存台42的缓存位4上。

机器人31用内撑夹爪夹取二号缓存台的缓存位3上的工件，码垛在下料台51上的出料筐中，然后机器人31用内撑夹爪夹取二号缓存台的缓存位4上的工件，码垛在下料台51上的出料筐中。

每个出料筐中可码4层工件，当一号下料台51上的出料筐装满工件后，机器人会将工件继续码垛在二号下料台52上的出料筐里，同时控制系统通过叉车上的可视化车载终端通知叉车司机将一号下料台51上的装满工件的出料筐运走并换上一个空的出料筐；当叉车司机将出料筐放在下料台上，通过叉车上的可视化车载终端通知控制系统已放置空的出料筐，同时下料台上的传感器检测到下料台上有出料筐后，控制定位气缸伸出，将出料筐精确定位在下料台上，当到位传感器检测到出料筐完全定位后，通知控制系统出料筐处于可用状态。

Claims (7)

1.一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，包括：

入料输送单元，由桁架机械手、上料提升机、双层输送线和回传提升机组成，用于传送待加工的产品，并拆垛满托盘、堆垛空托盘；

机床单元，包括有第一机床、第二机床、第三机床A和第三机床B，分别完成工件加工的第一加工工序、第二加工工序和第三加工工序；

机器人与行走单元，由机器人和机器人行走机构组成，机器人可在行走机构上直线移动；

工件缓存单元，由一号缓存台和二号缓存台组成，用于缓存各个机床加工后的工件；

出料单元，由两个下料台和出料筐组成，机器人将工件码垛于出料筐内，然后由叉车将出料筐运走。

2.如权利要求1所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述桁架机械手由桁架、提升机构和机械手组成，提升机构通过电机、减速机、齿轮齿条机构带动机械手和转载工件的托盘上升与下降。

3.如权利要求2所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述提升机构上还配有平衡系统用以平衡机械手的重力；所述机械手由气缸控制其张开和闭合，可通过调整死挡螺钉的位置来控制机械手张开、闭合的位置。

4.如权利要求1所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述上料提升机上配有传感器和气缸用以检测和定位上料托盘，双层输送线的两层均配有传感器以控制托盘和驱动电机的启停，每一层最多可缓存两个托盘；回传提升机上配有传感器、气缸和死挡用以检测和定位上料托盘。

5.如权利要求1所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述机器人行走机构上装有齿条和导轨，起传递动力和导向的作用；所述机器人为六轴机器人，机器人底座上装有电机、减速机和齿轮给机器人直线移动提供动力；行走机构两端均装有行程开关和聚氨酯死挡块，一旦机器人移动超过规定行程触碰到行程开关，控制系统会立刻切断电源，同时电机抱闸迫使机器人停止移动，如果行程开关失效，聚氨酯死挡块则会起到缓冲并防止机器人冲出行走机构的作用；行走机构装有拖链，动力线缆和信号线缆可以随机器人一起移动，并起到保护线缆的作用。

6.如权利要求1所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述一号缓存台和二号缓存台上均设有4个缓存位，每个缓存位上有一个定位柱以限定工件存放的位置，每个缓存位还配有一个传感器以检测缓存位上是否有工件。

7.如权利要求1所述的一种基于机器人的多机床自动上下料系统，其特征在于，所述下料台上安装有很多钢制万向球，出料筐可在万向球上任意方向滑动，下料台上还安装有气缸和传感器，配合万向球可将出料筐精确定位在下料台上，并将出料筐到位信号传递给控制系统；所述出料筐由钢管和钢板焊接而成。