轴承圈自动数控车削生产线工业机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，解决现有的通用作业机器人难以适应轴承圈生产的技术问题。该机器人，包括一个与横梁、支撑横梁的立柱、可在横梁上水平运动的第一工作台和第二工作台、设置在第一工作台上的第一机械手、设置在第二工作台上的第二机械手；第一机械手包括第一手臂、第一旋转腕关节、至少两个手爪、第一手臂可在第一工作台上上下运动，第一手臂通过第一旋转腕关节与手爪连接，旋转腕关节可带动手爪转动，手爪完成工件的夹持；第二机械手同样设置。本实用新型可实现两道工序的连续上下料。
【专利说明】轴承圈自动数控车削生产线工业机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业机器人领域；用于轴承圈半精密车削加工的全自动化生产线的自动上下料。
【背景技术】
[0002]目前轴承圈半精密加工过程中主要采用液压车床和数控车床。其中液压机床属于手动机床、加工效率极低，数控机床属于自动控制机床、加工效率较高，且可以适应于不同轴承圈的加工。
[0003]但是无论采用液压车床还是数控车床，一般都采用一套机床完成一道工序的加工，各工序之间的交换以及上下料、产品检测、装箱等都依靠人工完成。
[0004]根据以上的介绍，目前的轴承圈半精密车削加工过程存在以下问题:
[0005](I)各工序上下料采用人工上下料和装夹、工作效率极低；
[0006](2)由于采用人工装夹，装夹定位完全靠工人保证，难以达到完全一致。
[0007]要解决以上问题，就需要使用工业机器人，现有的作业机器人多为通用设备，难以适应轴承圈生产的需求。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是建立一套用于轴承圈半精密车削加工的自动数控车削生产线工业机器人，解决现有的通用作业机器人难以适应轴承圈生产的技术问题。
[0009]本实用新型的技术解决方案是:
[0010]轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特殊之处在于:包括一个与整个生产线中的数控车床的主轴轴线平行的横梁、支撑横梁的立柱、可在横梁上水平运动的第一工作台和第二工作台、设置在第一工作台上的第一机械手、设置在第二工作台上的第二机械手；第一机械手包括第一手臂、第一旋转腕关节、至少两个手爪，第一手臂可在第一工作台上上下运动，第一手臂通过第一旋转腕关节与手爪连接，旋转腕关节可带动手爪转动，手爪完成工件的夹持；第二机械手包括第二手臂、第二旋转腕关节、至少两个手爪、第二手臂可在第二工作台上上下运动，第二手臂通过第二旋转腕关节与手爪连接，第二旋转腕关节可带动手爪转动，手爪完成工件的夹持。
[0011]上述轴承圈自动数控车削生产线工业机器人还包括控制系统，所述控制系统包括运动控制器以及与运动控制器通讯连接的PC机、伺服驱动器、输入输出模块。
[0012]上述第一旋转腕关节设置在第一手臂的下端，所述第二旋转腕关节设置在第二手臂的下端。
[0013]上述手爪包括气爪、推板以及球铰，所述气爪的中心自带推杆，所述推杆的一端与球铰的球销固定连接，球铰的球座与推板的中心固定连接，推杆与推板所在的平面垂直，从推板的边缘向推板的中心方向设置有与气爪的手指数量一致且位置相对应的爪槽，气爪的手指能够沿着爪槽做往复运动，推杆运动至最大行程处，手指伸出推板表面或者与推板表面齐平。
[0014]上述推板为圆形板。或者当气爪的手指数量为2时，所述推板由两个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。或者当气爪的手指数量为3时，所述推板由三个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016](I)可实现两道工序的连续上下料。
[0017](2)采用一套控制系统同时控制两套工序，只需要设计一套控制系统，节约成本，集成化程度高；
[0018](3) 一个手臂上设置多个手爪，可同时抓取多个部件，提高加工效率。
[0019](4)手爪使用球铰可以避免工件的过定位，使工件可靠地靠紧夹具的定位面。
[0020](5)推板由若干个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽，将推板上多余部分的材料省去，不影响推板的功能，同时减轻推板自重，减轻气爪的负担。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型的控制系统的硬件连接图；
[0023]图3为本实用新型设计的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人手爪的结构立体图；
[0024]图4为推板的一种结构图；
[0025]图5为推板的一种结构图；
[0026]其中:1-推板,2-手指,3-气爪,4-推杆,5-球铰,6-爪槽,7-横梁,8-立柱,9-第一工作台，10-第二工作台，11-第一手臂，12-第一旋转腕关节，13-第二手臂，14-第二旋转腕关节，15-第一手爪，16-第二手爪，17-第三手爪，18-第四手爪。
【具体实施方式】
[0027]经过恰当的工艺规划与设计，完成一个轴承圈加工过程可以分为两套工序，一套工序使用一台数控车床，整个加工过程简单描述如下:
[0028]I】将轴承圈锻造毛胚装夹在第一台车床上，完成第一套工序的加工；
[0029]2】将完成第一套工序加工的工件更换方向装夹，完成第二套工序的加工。
[0030]根据以上描述，本实用新型设计的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人的机械结构如图1所示，包括以下部件:一个与整个生产线中的数控车床的主轴轴线平行的横梁、支撑横梁的3根立柱、可在横梁上水平运动的第一工作台和第二工作台、设置在第一工作台上的第一机械手、设置在第二工作台上的第二机械手；第一机械手包括第一手臂、第一旋转腕关节、至少两个手爪，第一手臂可在第一工作台上上下运动，第一手臂通过第一旋转腕关节与手爪连接，旋转腕关节可带动手爪转动，手爪完成工件的夹持；第二机械手包括第二手臂、第二旋转腕关节、至少两个手爪、第二手臂可在第二工作台上上下运动，第二手臂通过第二旋转腕关节与手爪连接，第二旋转腕关节可带动手爪转动，手爪完成工件的夹持。
[0031]第一旋转腕关节设置在第一手臂的下端。便于第一手爪和第二手爪直接抓取待加工的零件。第二旋转腕关节设置在第二手臂的下端。便于第三手爪和第四手爪直接抓取待加工的零件。
[0032]轴承圈自动数控车削生产线工业机器人的控制系统，包括运动控制器以及与运动控制器分别通讯连接的PC机、伺服驱动器、输入输出模块，其中，运动控制器与PC机通过PCI总线与以太网总线通讯连接，伺服驱动器的数量可以为多个，其中，PC机的功能是执行系统控制程序并给运动控制器发指令，运动控制器用以按PC机发出指令，进行运算后给各伺服驱动器发出指令，协调各伺服电机之间的动作，输入输出模块采集各种开关输入并与控制输出相连接，伺服驱动器、输入输出模块与运动控制器之间采用按照运动控制器生产厂家规定的连接线连接；所述PC机内设有用于负责系统人机交互工作的人机交互软件模块、用于完成机器人编程语言的翻译功能的译码软件模块、用于将机器人编程语言描述的轨迹进行半离线轨迹细分的运动规划软件模块、插补软件模块、位置控制软件模块、将细分后的轨迹进行运动及动力学反解并调用位置控制软件模块中由运动控制器制造商提供的API函数给运动控制器发送指令的反求软件模块。
[0033]本实用新型设计的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人手爪的结构如图3所示，包括气爪、推板以及球铰，气爪的中心自带推杆，所述推杆的一端与球铰的球销固定连接，球铰的球座与推板的中心固定连接，推杆与推板所在的平面垂直，从推板的边缘向推板的中心方向设置有与气爪的手指数量一致且位置相对应的爪槽，气爪的手指能够沿着爪槽做往复运动，推杆运动至最大行程处，手指伸出推板表面或者与推板表面齐平。
[0034]图3中的气爪包括3个手指，用于夹持工件，在圆周上均匀分布，可以同时运动，保证工件的自定心；气爪的手指能够沿着爪槽向中心运动，夹取工件，将工件移动至夹具的定位面上，推杆向前推送推板，使工件与夹具的定位面完美贴合。使用球铰可以避免工件的过定位，使工件可靠地靠紧夹具的定位面。
[0035]图3中的圆形推板重量大，增加气爪的负担，因此对推板的形状进行改进，将推板上多余部分的材料省去，即不影响推板的功能，同时减轻推板自重，减轻气爪的负担。如图4，当气爪的手指数量为2时，所述推板由两个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。如图5，当气爪的手指数量为3时，所述推板由三个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。以此类推。
[0036]整个机器人的工作在控制系统的控制下自动完成，工作顺序如下:
[0037](I)第一工作台向左运动，第一手臂向上运动，运动完成后第一手爪抓取工件毛胚；
[0038](2)第一工作台向右运动，运动过程中判断用以第一套工序加工的车窗是否有正在加工的工件，如果有，则第一旋转腕关节旋转180度；
[0039](3)第一手臂下移，如果第一套工序没有零件正在加工，第一手爪把毛胚装夹到车床上，如果有，则第二手爪取下加工完的工件，第一旋转腕关节旋转180度，第一手爪把毛胚装夹到车床上；
[0040](4)第一手臂上移，如果第二手爪上没有工件，则左移，抓取毛胚，如果有工件，则右移，将工件交给第三手爪；
[0041](5)第二工作台、第二手臂、第二旋转腕关节、第三手爪、第四手爪的工作流程与以上流程类似。
[0042]实施过程中，机械手的手臂可采用齿轮齿条的传动方式，将齿条布置在横梁以及第一手臂、第二手臂上，电机、齿轮分别安装在第一工作台、第二工作台上；旋转腕关节用摆动气缸实现；第一手爪、第二手爪、第三手爪、第四手爪均选用气动三指自定心手爪。
【权利要求】
1.轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:包括一个与整个生产线中的数控车床的主轴轴线平行的横梁、支撑横梁的立柱、可在横梁上水平运动的第一工作台和第二工作台、设置在第一工作台上的第一机械手、设置在第二工作台上的第二机械手；所述第一机械手包括第一手臂、第一旋转腕关节以及至少两个手爪，第一手臂可在第一工作台上上下运动，第一手臂通过第一旋转腕关节与手爪连接；第二机械手包括第二手臂、第二旋转腕关节以及至少两个手爪，第二手臂可在第二工作台上上下运动，第二手臂通过第二旋转腕关节与手爪连接。
2.根据权利要求1所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:所述轴承圈自动数控车削生产线工业机器人还包括控制系统，所述控制系统包括运动控制器以及均与运动控制器通讯连接的PC机、伺服驱动器、输入输出模块。
3.根据权利要求1或2所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:所述第一旋转腕关节设置在第一手臂的下端，所述第二旋转腕关节设置在第二手臂的下端。
4.根据权利要求3所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:所述手爪包括气爪、推板以及球铰，所述气爪的中心自带推杆，所述推杆的一端与球铰的球销固定连接，球铰的球座与推板的中心固定连接，推杆与推板所在的平面垂直，从推板的边缘向推板的中心方向设置有与气爪的手指数量一致且位置相对应的爪槽，气爪的手指能够沿着爪槽做往复运动，推杆运动至最大行程处，手指伸出推板表面或者与推板表面齐平。
5.根据权利要求4所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:所述推板为圆形板。
6.根据权利要求4所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:气爪的手指数量为2时，所述推板由两个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。
7.根据权利要求4所述的轴承圈自动数控车削生产线工业机器人，其特征在于:气爪的手指数量为3时，所述推板由三个“一”字型板固定连接而成，每个“一”字型板上设置有一个爪槽。
【文档编号】B23B15/00GK204035577SQ201420550238
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】李洪斌, 孙军龙, 王保卫, 张玉生 申请人:烟台拓伟机械有限公司