工件工具機加工自動上下料線的製作方法
2023-05-10 07:11:41
工件工具機加工自動上下料線的製作方法
【專利摘要】本發明公開了工件工具機加工自動上下料線，其中，所述工件工具機加工自動上下料線包括第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人、兩套人工上料線、上料輸送線、自動下料輸送線和電控系統，所述第一直線四軸機器人和第二直線四軸機器人均設置有第一抓手和第二抓手，所述第一抓手負責工件上料，所述第二抓手負責工件下料；所述自動下料輸送線包括兩條輥道輸送線和可90°轉動的翻轉機，所述輥道輸送線上設置有工件傳感器；所述兩條輥道輸送線的外側設置有兩線體，所述線體上設置有運載空託盤到人工上料線的工位上的運載小車；所述第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人與電控系統之間通過profibus-DP總線連接。本發明生產效率高，大大節約了成本。
【專利說明】工件工具機加工自動上下料線
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種工件工具機加工上下料線，尤其涉及一種工件工具機加工自動上下料 線。
【背景技術】
[0002] 目前生產線採用人工上下料進行單臺工具機工件生產，每臺工具機生每班各需要1名 操作員進行工具機上下料、整線每班還需要一名操作人員進行物料配送，廠方採用的每日三 班制進行生產，即每日需操作人員36名，從而需要大量的勞動人員投入該線的工件生產， 而且整線產量受到人為因素的影響。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供工件工具機加工自動上下料線，本發 明生產效率高，大大節約了成本。
[0004] 實現上述目的的技術方案是：
[0005] 本發明公開了工件工具機加工自動上下料線，其中，所述工件工具機加工自動上下料 線包括第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人、兩套人工上料線、上料輸送線、自動下 料輸送線和電控系統，其中：
[0006] 所述第一直線四軸機器人和第二直線四軸機器人均設置有第一抓手和第二抓手， 所述第一抓手負責工件上料，所述第二抓手負責工件下料；
[0007] 所述自動下料輸送線包括兩條輥道輸送線和可90°轉動的翻轉機，所述輥道輸送 線上設置有工件傳感器；
[0008] 所述兩條上料輸送線的外側設置有移載機，所述移載機上設置有運載空託盤到人 工上料工位的運載小車；
[0009] 所述第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人與電控系統之間通過profibus-DP 總線連接。
[0010] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述第一抓手和第二抓手設置有定位 銷、仿型塊和同步氣缸，所述定位銷和仿型塊通過同步氣缸向中間位置位移夾緊以抓緊工 件。
[0011] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述第一抓手和第二抓手均設置有 90°轉角缸以能使工件90°翻轉。
[0012] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述第一抓手和第二抓手均設置有XY 方向XYZ方向浮動模塊和Z軸軸向減速傳感器。
[0013] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述上料輸送線設置有託盤工位，所述 託盤工位設置有定位機構。
[0014] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述託盤工位的個數為8個。
[0015] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述工件工具機加工自動上下料線設置 有清洗機，所述清洗機與翻轉機連接。
[0016] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述工件工具機加工自動上下料線設置 有用於暫時放置工件的中轉臺，所述中轉臺設置有工件類別識別傳感器。
[0017] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述工件工具機加工自動上下料線設置 有抽檢臺，所述抽檢臺為用於人工手動請求抽檢的抽檢臺。
[0018] 上述的工件工具機加工自動上下料線，其中，所述電控系統設置有安全光幕、安全門 鎖、急停按鈕、故障報警指示和主操縱站，所述操縱站設有設備啟動生光報警裝置，並設置 報警時間，所述主操縱站運行操作方式為自動或手動。
[0019] 本發明的有益效果是：本發明提供工件工具機加工自動上下料線，該線輸送線上下 料位置為上一道工序的下料人員和下一道工序的上料人員，整線只需2人上下料和1人對 設備運行進行實時檢查，相比以前的人工上下料方式，該方案減少了該線生產的人力需求， 且該線採用機器人上下料，機器人重複性動作位置一致，不存在外界不良的幹擾，並且機器 人可以實現24小時不停線工作，減少了該工序的工時需求，從而大大的提高了產品的日產 量，節約了生產成本。
[0020] 該工件工具機加工自動上下料線（整線10臺工具機）是適用於汽車變速器殼體機械 加工，此機器人自動化上下料系統是基於廠方的需求和我方的機器人自動化上下料系統， 該線包括FIVES GANTRY機器人以及附屬設備，同時包含整套系統的物流傳輸以及整線規 劃。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發明的工件工具機加工自動上下料線的整線布局圖。
[0022] 圖2是本發明的工件工具機加工自動上下料線的機器人的示意圖。
[0023] 圖3是本發明的工件工具機加工自動上下料線的機器人抓手的示意圖。
[0024] 圖4是本發明的工件工具機加工自動上下料線的翻轉機的示意圖。
[0025] 圖5是本發明的工件工具機加工自動上下料線的輥道輸送線的示意圖。
[0026] 圖6是本發明的工件工具機加工自動上下料線的上料輸送線的示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0028] 請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6,本發明工件工具機加工自動上下料線，包括 第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人、兩套人工上料線、上料輸送線1、自動下料輸送 線和電控系統（圖中未示出）。
[0029] 第一直線四軸機器人和第二直線四軸機器人均設置有第一抓手和第二抓手，第一 抓手負責工件上料，第二抓手負責工件下料。
[0030] 自動下料輸送線包括兩條輥道輸送線和可90°轉動的翻轉機，輥道輸送線上設置 有工件傳感器。
[0031] 兩條上料輸送線的外側設置有移載機3,移載機3上設置有運載空託盤到人工上 料工位的運載小車。
[0032] 第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人與電控系統之間通過profibus-DP總 線連接。
[0033] 第一抓手和第二抓手設置有定位銷（圖中未示出）、仿型塊4和同步氣缸5,定位 銷和仿型塊4通過同步氣缸5向中間位置位移夾緊以抓緊工件。
[0034] 第一抓手和第二抓手均設置有90°轉角缸6以能使工件90°翻轉。
[0035] 第一抓手和第二抓手均設置有XYZ方向浮動模塊7和Z軸軸向減速傳感器（圖中 未示出）。
[0036] 上料輸送線1設置有託盤工位，託盤工位設置有定位機構，託盤工位的個數可達8 個。
[0037] 工件工具機加工自動上下料線設置有清洗機（圖中未示出），清洗機與翻轉機連接。
[0038] 工件工具機加工自動上下料線設置有用於暫時放置工件的中轉臺8,中轉臺8設置 有工件類別識別傳感器。
[0039] 工件工具機加工自動上下料線設置有抽檢臺9,抽檢臺9為用於人工手動請求抽檢 的抽檢臺。
[0040] 電控系統設置有安全光幕、安全門鎖、急停按鈕、故障報警指示和主操縱站，操縱 站設有設備啟動生光報警裝置，並設置報警時間，主操縱站運行操作方式為自動或手動。
[0041] 整線共使用2套FIVES GANTRY3軸機器人，用於工件的抓取，2套人工上料線、1 套自動下料線為整線的物流。加工過程設中轉臺8與抽檢臺9用於加工過程控制。
[0042] 本發明系統組成及功能描述如下。
[0043] 1. FIVES GANTRY 機器人
[0044] -套GANTRY機器人有兩個抓手，分為A、B抓手；A抓手負責工件上料，B抓手負 責工件下料。機器人分別由X軸10、Z軸11、旋轉軸12、伺服電機13、安全鎖14等組成；X 軸10和Z軸的旋轉軸12通過伺服電機13精確位移；安全鎖是當設備斷電斷氣的狀態保護 各軸不能位稱或下墜。
[0045] 2、上料輸送線
[0046] 上料輸送線的主要目的是提高工人工作效率，減少等待時間，操作工人在C區手 動上件，可連續上8個工件，緩存區域為8個託盤工位，託盤上表面做好定位塊，使工件能準 確的定位在託盤上；GANTRY機器人抓工件位（D區）具有託盤定位功能，這樣工件在機器人 上料位就能準確定位了，GANTRY機器人就能準確的抓起工件；線體兩邊的往返移載小車把 空託盤循環輸送到C區手動上件工位。阻擋器15是把緩存區緊靠著的託盤單個單個分開， 分開的託盤通過移載機3輸送到另一側；驅動機為兩側線體提供動力。
[0047] 3、GANTRY機器人抓手
[0048] 抓手是靠一側定位銷與另一側仿型塊4通過同步氣缸5向中間位置位移夾緊工 件，使工件抓取起來；仿型塊4 一側連接在90°轉角缸6上，當工件在夾緊狀態時可以隨 加工工藝要求使工件90°位置翻轉；抓手上裝有XY方向XYZ方向浮動模塊7,當GANTRY在 水平高速位移時XYZ方向浮動模塊7鎖緊，當工件放入夾具時XYZ方向浮動模塊7打開， 工件就著粗定的導向向精確定位偏移，使工件準確放入夾具；抓手上還裝有Z軸軸向防撞 功能的Z軸軸向減速傳感器（圖中未示出），Z軸位移過度後觸發減速傳感器後Z軸減速； Z軸位移過度後觸發限位傳感器後Z軸停止。
[0049] 4、中轉臺8與抽檢臺9
[0050] 中轉臺8起暫時放置作用，中轉臺邊上工件類別識別傳感器；抽檢臺9功能為 操作人員手動請求後GANTRY機械手把半成品工件放置在抽檢臺上，人工手動解鎖插銷 並抽回工件下線檢查；檢查完成後人工手動推回到位，傳感器檢測到位後插銷自動上鎖； GANTRY B機械手抓取工件至0P20工具機加工，併入生併線。
[0051] 5、下料線：
[0052] 5. 1輥道輸送線，如圖5,由驅動電機16、滾筒17、護欄18等組成；驅動電機16提 供動力，滾筒17與滾筒17之間由鏈條環環相扣傳遞動力。
[0053] 5. 2翻轉機，如圖4,由驅動電機、滾筒19、皮帶線20、氣缸21等組成。
[0054] 自動下料輸送線，由兩段輥道輸送線加一套90°翻轉機組成，整線運行方式為步 進式運行，機器人抓手把加工完後的工件放置與輥道輸送線上後抓手打開，到位傳感器檢 測到工件，輥道線起動，當工件到達翻轉機前等待位時識別翻轉機狀態，翻轉機在等待位時 側工件繼續前進進入翻轉機，工件翻轉後下線進入清洗機，若翻轉機在翻轉位時，工件在輥 道線等待位等待；等翻轉機翻到等待位時，側工件繼續前進進入翻轉機，如此兩條輸送輥道 交替往復運行。
[0055] 2臺FIVES GANTRY機器手能滿足五臺機器人所有料盤的搬運節拍要求（必須小於 60Sec)，節拍分析如下：
[0056] 物流機器人抓取動作時間表（以最長動作流程為參考） 序號 動作 起始時間結束時間 GANTRY A 機器手和 GANTRY B 1 機器手原點位置啟動 0 0 GANTRY A機器手到上料線抓取待 2 加工零件至ΟΡΙΟ工具機 1 15
[0057] GANTRY B機器手去ΟΡΙΟ工具機位置 3 抓已加工件至中轉臺 16 30 GANTRY Α機器手去中轉臺把待加工 4 工件放入OP20工具機位置 31 45 GANTRY B機器手去OP20工具機位置 5 抓(Λ加完成丨:件至K料線 46 60
[0058] 電控系統包括PLC安全模塊和觸控螢幕HMI，PLC安全模塊通過profibus-DP總線 聯接第一機器人和第二機器人；PLC安全模塊聯接有遠程模塊，PLC安全模塊還可以通過 Ethernet網線聯接到主操作站上。通過本實施例採用的PLC安全模塊為Siemens315F安全 PLC和10寸觸控螢幕HMI。整線運行由SiemenS315F安全PLC進行監控，採用觸控螢幕HMI13 顯示整個系統工作狀態，並在觸控螢幕HMI上進行預置工件參數的設置，並可向操作人員提 供操作幫助，可指示班次、工件記數和各工位工作狀態。
[0059] 工件工具機加工自動上下料線設置有安全光幕、安全門鎖和急停按鈕，由於採用 Siemens315F PLC安全模塊，安全光幕和安全門鎖並接入Siemens315F PLC安全模塊，急停 按鈕等所有安全信號由獨立的安全程序控制，充分保證設備運行的安全性，同時工作狀態 中不能隨意進入工作區域，而當維修人員進入工作區時安全門打開設備不能自動運行。
[0060] 電控系統設置有故障報警指示，並可通過觸控螢幕HMI提供故障信息和故障排除的 幫助提示。
[0061] 電控系統設置有一個主操縱站，主操縱站設有設備啟動生光報警裝置，報警時間 能夠設置，主操作站運行操作方式分為自動和手動兩種方式。
[0062] 電控系統與機器人單元之間採用profibus-DP總線方式聯接，以保證系統平穩運 行，定位準確。輸送裝置即輥道和第一機器人和第二機器人組成的機器人單元可單獨手動 控制，也可自動連續運行。
[0063] 本發明整條線的集成方案為該線輸送線上下料位置為上一道工序的下料人員和 下一道工序的上料人員，整線只需2人上下料和1人對設備運行進行實時檢查，相比以前的 人工上下料方式，該方案減少了該線生產的人力需求，且該線採用機器人上下料，機器人重 復性動作位置一致，不存在外界不良的幹擾，並且機器人可以實現24小時不停線工作，減 少了該工序的工時需求，從而大大的提高了產品的日產量，節約了生產成本。
[0064] 該工件工具機加工自動上下料線（整線10臺工具機）是適用於汽車變速器殼體機械 加工，此機器人自動化上下料系統是基於廠方的需求和我方的機器人自動化上下料系統， 該線包括FIVES GANTRY機器人以及附屬設備，同時包含整套系統的物流傳輸以及整線規 劃。
[0065] 綜上所述，本發明採用工件工具機加工自動上下料線，實現了整線只需要以為操作 人員對設備運行進行實時檢查，相比以前的人工上下料方式，本發明減少了該線生產的人 力需求，且該線採用機器人上下料，機器人重複性動作位置一致，不存在外界不良的幹擾， 並且機器人可以實現24小時不停線工作，減少了該工序的工時需求，從而大大的提高了產 品的日產量，節約了生產成本。
[0066] 以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上 述說明對本發明做出種種變化例。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替 換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。因而，實施例中的某些細節不應構成對本 發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述工件工具機加工自動上下料線包 括第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人、兩套人工上料線、上料輸送線、自動下料輸 送線和電控系統，其中： 所述第一直線四軸機器人和第二直線四軸機器人均設置有第一抓手和第二抓手，所述 第一抓手負責工件上料，所述第二抓手負責工件下料； 所述自動下料輸送線包括兩條輥道輸送線和可90°轉動的翻轉機，所述輥道輸送線上 設置有工件傳感器； 所述兩條上料輸送線的外側設置有移載機，所述移載機上設置有運載空託盤到人工上 料工位的運載小車； 所述第一直線四軸機器人、第二直線四軸機器人與電控系統之間通過profibus-DP總 線連接。
2. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述第一抓手和 第二抓手設置有定位銷、仿型塊和同步氣缸，所述定位銷和仿型塊通過同步氣缸向中間位 置位移夾緊以抓緊工件。
3. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述第一抓手和 第二抓手均設置有90°轉角缸以能使工件90°翻轉。
4. 根據權利要求1?3任一所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述第 一抓手和第二抓手均設置有XYZ方向浮動模塊和Z軸軸向減速傳感器。
5. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述上料輸送線 設置有託盤工位，所述託盤工位設置有定位機構。
6. 根據權利要求5所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述託盤工位的 個數為8個。
7. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述工件工具機加 工自動上下料線設置有清洗機，所述清洗機與翻轉機連接。
8. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述工件工具機加 工自動上下料線設置有用於暫時放置工件的中轉臺，所述中轉臺設置有工件類別識別傳感 器。
9. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述工件工具機加 工自動上下料線設置有抽檢臺，所述抽檢臺為用於人工手動請求抽檢的抽檢臺。
10. 根據權利要求1所述的工件工具機加工自動上下料線，其特徵在於：所述電控系統設 置有安全光幕、安全門鎖、急停按鈕、故障報警指示和主操縱站，所述操縱站設有設備啟動 生光報警裝置，並設置報警時間，所述主操縱站運行操作方式為自動或手動。
【文檔編號】B23Q7/04GK104117869SQ201410244815
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】季雄飛 申請人:偉本機電（上海）有限公司