一种新型加工流水线的制作方法

本发明涉及工业设备技术领域，具体地是涉及一种新型加工流水线。

背景技术：

现有技术中，对于工业产品的加工过程中，通常需要一条完整的生产线和多个加工工位来完成产品的制造和检测等操作，检测合格后进行打包。但是一来整个产线一旦布置好，移动起来就会比较麻烦；二来就是整个产线无法自由的衔接，增加或者减少其中一个加工工位都比较困难，即每一改变工序都需要专门的人员来进行相应的调整，便利性远远不够。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种新型加工流水线，其可以使产线上各个加工单元连接更加便利。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种新型加工流水线，包括：至少一个柔性传送单元和镭射单元，其中一个所述柔性传送单元与所述镭射单元连接，每一所述柔性传送单元和所述镭射单元均包括一机架和罩设在所述机架上的护罩，所述护罩上设有至少一个可视化窗口，所述机架下方设有四个外向轮；

所述镭射单元包括镭雕组件，该镭雕组件包括镭雕机、镭雕连接板、驱动机构、Z轴模组和Y轴模组，其中所述镭雕机固定设置在所述镭雕连接板上，所述镭雕连接板与所述Z轴模组连接；所述驱动机构设置在所述Z轴模组上，所述Z轴模组在所述驱动机构的控制下在Z轴方向上下运动；所述Y轴模组包括滑轨组件和底板，所述滑轨组件固定设置在所述底板上，所述滑轨组件上设有滑动块，通过所述滑动块实现与所述Z轴模组的滑动连接；

所述柔性传送单元的护罩为一框体，其罩设在机架上，并且该护罩具体包括四个侧面、一上端面和一开口的下端面，其中两个相对的侧面上分别设有用于供所述第一流水线通过的开口，所述下端面的大小和尺寸与机架相匹配；机架的上端面为第一工作台，在该第一工作台上设有第一流水线，所述第一流水线两端分别设有接驳机构。

优选地，所述镭雕组件还包括至少一个用于支撑所述镭雕组件的龙门支架，其固定设置在所述底板的下方，所述龙门支架下方设有安装部，通过所述安装部实现与所述工作平台的固定连接。

优选地，所述Z轴模组包括一连接体，该连接体包括第一连接部和与之连接的第二连接部，其中所述第一连接部与所述镭雕连接板连接，所述第二连接部与所述滑动块固定连接。

优选地，所述柔性传送单元的护罩为一框体，其罩设在机架上，并且该护罩具体包括四个侧面、一上端面和一开口的下端面，其中两个相对的侧面上分别设有用于供所述第一流水线通过的开口，所述下端面的大小和尺寸与机架相匹配；机架的上端面为第一工作台，在该第一工作台上设有第一流水线，所述第一流水线两端分别设有接驳机构。

优选地，所述柔性传送单元还包括第二流水线，所述第二流水线设置在所述设备机架内部的第二工作台上，所述第二工作台位于所述第一工作台的正下方。

优选地，所述第二流水线的两端分别设有接驳机构。

优选地，所述滑轨组件包括两组滑轨，二者平行设置在所述底板上。

优选地，所述护罩上设有一人机交互单元，所述人机交互单元包括触摸屏、按钮、指示灯中的一种或者多种。

优选地，所述按钮包括急停按钮、复位按钮、启动按钮、手动/自动选择按钮。

优选地，所述可视化窗口为透明玻璃门。

采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：

本发明所述的新型加工流水线，可以使产线上各个加工单元连接更加便利。并且其不仅可以在工业生产中应用，同时也可以在教学领域应用，应用广泛。

附图说明

图1a为本发明所述的镭雕组件的结构示意图；

图1b为本发明所述的镭雕组件的结构示意图；

图2为本发明所述的镭射单元的结构示意图(略去护罩)；

图3为本发明所述镭射单元的机架的结构示意图；

图4为本发明所述的护罩的结构示意图；

图5为本发明所述的柔性传送单元的结构示意图(略去护罩)；

图6为本发明所述的镭射单元与柔性传送单元组装后的结构示意图(略去护罩)；

图7a为本发明所述的气缸组合单元的结构示意图；

图7b为本发明所述的气缸驱动控制单元与柔性传送单元组装后的结构示意图(略去护罩)；

图8a为本发明所述的机器人单元的结构示意图；

图8b为本发明所述的机器人单元与柔性传送单元组装后的结构示意图(略去护罩)；

图9为两个柔性传送单元组装后的结构示意图(略去护罩)；

图10为一实施例中的机器人模型。

其中：1.镭雕组件，11.镭雕机，12.镭雕连接板，13.驱动机构，14.Z轴模组，141.第一连接部，142.第二连接部，15.Y轴模组，151.滑轨组件，152.底板，153.滑动块，16.龙门支架，17.3d打印机；2.机架，21.工作平台，22.外向轮，3.护罩，31.可视化窗口，32.触摸屏，33.按钮，34.指示灯；4.柔性传送单元，41.第一工作台，42.第二工作台，43.第一流水线,44.第二流水线，45.接驳机构；5.气缸驱动控制单元，51.气缸组合单元，52.第一气缸，53.第二气缸，54.第三气缸，55.第四气缸，56.第五气缸；6.机器人单元，61.六轴机械手，62.物料存放机构,7.机器人模型。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，为符合本发明的一种新型加工流水线，包括：至少一个柔性传送单元4和镭射单元，其中一个所述柔性传送单元4与所述镭射单元连接，每一所述柔性传送单元4和所述镭射单元均包括一机架2和罩设在所述机架2上的护罩3，所述护罩3上设有至少一个可视化窗口31，所述机架2下方设有四个外向轮22；

所述镭射单元包括镭雕组件1，该镭雕组件1包括镭雕机11、镭雕连接板12、驱动机构13、Z轴模组14和Y轴模组15，其中所述镭雕机11固定设置在所述镭雕连接板12上，所述镭雕连接板12与所述Z轴模组14连接；所述驱动机构13设置在所述Z轴模组14上，所述Z轴模组14在所述驱动机构13的控制下在Z轴方向上下运动；所述Y轴模组15包括滑轨组件151和底板152，所述滑轨组件151固定设置在所述底板152上，所述滑轨组件151上设有滑动块153，通过所述滑动块153实现与所述Z轴模组14的滑动连接；

优选地，所述镭雕组件1还包括至少一个用于支撑所述镭雕组件1的龙门支架16，其固定设置在所述底板152的下方，所述龙门支架16下方设有安装部，通过所述安装部实现与所述工作平台21的固定连接。

优选地，所述Z轴模组14包括一连接体，该连接体包括第一连接部141和与之连接的第二连接部142，其中所述第一连接部141与所述镭雕连接板12连接，所述第二连接部142与所述滑动块153固定连接。

优选地，所述滑轨组件151包括两组滑轨，二者平行设置在所述底板152上。还包括一3d打印机17，其设置在所述工作平台21上，用于实现对产品的打印需要。

由于镭雕机11固定在镭雕连接板12上，而后镭雕连接板12连接在Z轴模组14上，Z轴模组14在所述驱动机构13的控制下在Z轴方向上下运动。由于Z轴模组14通过滑动块153与所述滑轨滑动连接，故也可以实现在Y轴方向的运动。即可以通过伺服电机带动模具的上下和水平运动从而达到调整雕刻参数的设定目的。

所述柔性传送单元4的护罩3为一框体，其罩设在机架2上，并且该护罩3具体包括四个侧面、一上端面和一开口的下端面，其中两个相对的侧面上分别设有用于供所述第一流水线43通过的开口，所述下端面的大小和尺寸与机架2相匹配；机架2的上端面为第一工作台41，在该第一工作台41上设有第一流水线43，所述第一流水线43两端分别设有接驳机构45。

优选地，所述柔性传送单元4的护罩3为一框体，其罩设在机架2上，并且该护罩3具体包括四个侧面、一上端面和一开口的下端面，其中两个相对的侧面上分别设有用于供所述第一流水线43通过的开口，所述下端面的大小和尺寸与机架2相匹配；机架2的上端面为第一工作台41，在该第一工作台41上设有第一流水线43，所述第一流水线43两端分别设有接驳机构45。

优选地，所述柔性传送单元4还包括第二流水线44，所述第二流水线44设置在所述设备机架2内部的第二工作台42上，所述第二工作台42位于所述第一工作台41的正下方。

优选地，所述第二流水线44的两端分别设有接驳机构45。优选地，所述接驳机构45为一卡接口，其可以实现与其他卡接口的固定连接，具体形状参见附图。通过该接驳机构45的设置，不仅可以实现与不同加工单元的连接，同时也可以实现多个柔性传送单元4的连接。

优选地，所述护罩3上设有一人机交互单元，所述人机交互单元包括触摸屏32、按钮33、指示灯34中的一种或者多种。

优选地，所述按钮33包括急停按钮33、复位按钮33、启动按钮33、手动/自动选择按钮33。

优选地，所述可视化窗口31为透明玻璃门。

下面举例说明本实施例中各个部件的具体组成和选材等相关参数。

1.机架2(本实施例中机架2上端面的具体设置可以根据不同的加工单元进行设计，其可以设计出与加工单元相一致的安装部位，来实现固定连接，本实施例对此不作赘述，本领域技术人员应当知晓)

机架2由大板、亚克力、钣金外壳、4只外向轮22组成。

具体参数如下：

大板：S45C

亚克力：透明亚克力

钣金外壳：平板光亮烤漆白色

外向轮22：GD-100F米思米

2.人机交互单元

人机交互单元主要由触摸屏32、按钮33、指示灯34组成。

具体型号如下：

1)触摸屏32采用三菱品牌

型号：GS2110-WTBD

通信端口：RS232/RS422/USB

显示尺寸：10寸

分辨率：800*840

程序容量：9MB

电源端口：DC24V电源

外形尺寸(W*H*D)：272*214*56(mm)

工作温度：0～55℃

工作湿度：30％～85％RH(无冷凝)

存储温度：-20～60℃

2)按钮33采用天得品牌

启动按钮33：TN2BFG-1A

复位按钮33：TN2BFY-1A

急停按钮33：TN2BFR-1A

3)二位转换按钮33欧姆龙：A22W-2M-24A-10

4)三位转换按钮33欧姆龙：A22W-3M-24A-20

5)三色灯采用天得品牌(型号：OYL-3CDF60A-A)

3.3d打印机17(现有技术中的打印机，集成到该装置中，增加打印功能，其具体型号可以为锐打打印机、Makebot打印机、德国EOS、Realizer、envisionTEC、美国3D systems等均可以)。下面对一打印机选用材质进行详细说明，以保证本实施例可以公开充分。

1)D-30激光器

品牌：大威

型号：D-30

波长：10.55μm～10.63μm

功率：30W

模拟质量：M²＜1.2

光束直径：1.8±0.2mm

光束发散角：7.5±0.5m弧度全角

偏振：线性偏振(>100:1)平行于宽度方向

工作频率和占空比：0～25KHz，0～100％DC

重量：6.6kg

尺寸：L*W*H：357*92.5*154.5mm

输入电压：48VD±2％范围

最大平均电流：12A

工作环境温度：5℃～40℃

湿度：非冷凝

控制系统：高速数字振镜系统

2)控制卡：金橙子控制卡

型号：数字单层B类打标卡

链接方式：USB2.0

激光器信号：Laser(高电平/低电平)，PWM，模拟功率，模拟频率

振镜控制信号：数字信号，可以链接国际上通用的数字振镜

适用激光器：新锐、相干、热刺等市面上常见的CO2激光器和YAG激光器

输入口数目：16路通用输入

输出口数目：14路TTL/OC

ReMark信号：由于打标内容相同，要求高速打标的情况。脚踏开关可以链接至ReMark信号，也可以链接至通用输入信号。如果打标内容含有变量文本，或者打标内容较多无法全部保存在板卡内，必须连接至通用输入信号。

扩展轴：扩展轴(步进电机伺服电机)输出：可输出两个通道的方向/脉冲信号控制步进电机(或伺服电机)，可用于转轴或者拼接。

飞行打标：可连接旋转编码器，实时检测流水线的速度，保证高速打标效果。

多头标刻：支持单机多卡控制模式，一台电脑可以同时控制8套USBLMC打标控制卡并行操作。8套控制卡可以控制不同的内容。

适合材料：玻璃、塑料、木材、橡胶、纸张

支持操作系统：XP Win7Win8Win10 32/64位系统

供电方式：外接5V，3A电源

Laser信号：可设为高电平有效，也可设为低电平有效。

4.镭雕组件1

镭雕组件1主要由镭雕机11自身所带Z轴模组14和400W的台达伺服电动机组成的X,Y轴共同控制镭雕机11的活动范围。其中伺服电机的参数如下：

1)台达伺服电机

型号：ECMA-C20604ES

功率：400W；

额定电流:2.60A；

额定扭矩:1.27N/m；

转速：3000rpm；

环境温度：0～40℃(无冻结)

其它：键槽

2)台达伺服电机驱动器

型号：ASD-B2-0421-B

电源电压及频率：三相或单相AC200-240V，50/60Hz

额定电流：2.6A

适配电机：400W伺服

控制模式：位置/速度/扭矩

主回路控制方式：SVPWM控制

工作环境温度：0～55℃

当然，本实施例还可以包括很多其他加工单元，彼此之间通过柔性传送单元4连接。优选地，所述加工单元可以包括气缸驱动控制单元45和机器人单元6，当然，其他加工单元也在本实施例的保护范围之内，请本领域技术人员知晓。

其中所述气缸驱动控制单元45的机架2为一框体，在其上端部设置有一工作平台21，在所述工作平台21上设有所述气缸组合单元51，所述气缸组合单元51包括第一传动机构和与之连接的第二传动机构和第三传动机构，所述第一传动机构上设有第一气缸52，所述第二传动机构上设有第二气缸53和第三气缸54；所述第三传动机构上设有第四气缸55和第五气缸56，所述第三传动机构通过一连接件与所述第一传送机构连接，所述第四气缸55和所述第五气缸56固定在所述连接件下方，所述第五气缸56下方设有用于夹持组装模块的夹持机构。

优选地，所述第一气缸52、第二气缸53、第三气缸54、第四气缸55和/或第五气缸56为无杆气缸、薄型气缸、宽型夹爪气缸、旋转气缸、标准气缸、回转气缸、双杆气缸、迷你气缸、多位置固定气缸中的一种。更为优选地，所述第一气缸52为无杆气缸，所述第二气缸53为无杆气缸，所述第三气缸54为旋转气缸，所述第四气缸55为薄型气缸，所述第五气缸56为宽型夹爪气缸。其工作原理在于：第五气缸56下的抓取机构用于抓取产品，第四气缸55带动第五气缸56上下运动。同时如果有需要对产品进行翻转的，可以通过第三气缸54(也就是旋转气缸)实现对产品的180°翻转，第二气缸53带动第三气缸54上下运动。另外由于第三传动组件通过连接件与所述第一传动组件连接，所以位于第一传动组件上的第一气缸52可以带动抓取的产品在水平方向移动，并将其送至生产传输线，送入下一安装工序。由于罩设在所述机架2上的护罩3设置有可视化窗口31，操作人员或者学生可以透过该窗口直观的看到各个组件的运动过程，便于学生观察和理解，便于操作人员及时发现问题并进行维修。

所述机器人单元6的机架2上设有一六轴机械手61和物料存放机构62；所述物料存放机构62的数量为多个，并分别固定设置在机架2上，每一所述物料存放机构62上均设有待加工物料。

优选地，具体参数如下：

机器人型号：SR6-700-3

品牌：博众六轴机械手6171

关节数：6

最大速度(°/s)：

第一关节330

第二关节275

第三关节225

第四关节450

第五关节720

第六关节720

负载：额定3kg，最大5kg

重复定位精度：±0.02mm

周围温度0～45℃

安装方式：地面安装,壁挂安装,倾斜安装,悬吊安装

本体重量(不含电缆重量)：33kg

最大运动范围(P点：J4J5J6中心)：700mm

手腕法兰面：772.5mm

最大运动范围：

第一关节±170°

第二关节90°～-135°

第三关节190°～-80°

第四关节190°

第五关节135°

第六关节360°

耐环境性：相当于IP40。

六轴机械手61比四轴机械手多两个关节，因此有更多的“行动自由度”。六轴机械手61的第一个关节能像四轴机械手一样在水平面自由旋转，后两个关节能在垂直平面移动。此外，六轴机械手61有一个“手臂”，两个“腕”关节，这让它具有人类的手臂和手腕类似的能力。六轴机械手61更多的关节意味着他们可以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入包装产品里。他们还可以执行许多由熟练工人才能完成的操作。

下面以一具体实施例来阐述本发明的工作原理。

本实施例中，以一机器人模型7为加工对象，该机器人模型7上设置多个需要组装的物料(参见图10中机器人模块中的各种形状的空心部位)，这些物料分别通过不同的加工单元来完成。具体到本实施例中，使用前，先将产线上的所有加工单元分别用本实施例所述的柔性传送单元4连接起来，即与其他加工单元的柔性传送单元4实现连接，保证产品或者载具可以实现传送。多个柔性传送单元4彼此拼接形成一条运输线，其上运输有等待加工的机器人模型7。机器人模型7首先通过自适应气动单元，在经过其加工完成后，通过柔性传送单元4传送到机器人单元6，而后流入镭射单元(由于其工作原理上文已经阐述，故此处不再赘述)。同时，由于柔性传送单元4的设置，可以将每一个加工单元分开使用，也可以连成一条产线使用。另外如果还有一些附加功能模块，也可以通过柔性传送单元4连入产线，灵活性和实用性更高。

另外，本实施例中的其他连接关系，可以通过螺丝固定连接，也可以通过焊接、铰接、卡扣等方式实现连接，由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故本实施例对此不作赘述，本领域技术人员应当知晓。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。