一种全自动工件加工线的制作方法

本实用新型涉及一种全自动工件加工线。

背景技术：

对于多工序工件的机械加工，在更换工序时需要更换相应的刀具和卡具，如果在一台加工设备上完成，这就需要这台设备具有多工序加工的功能，同时还要具备相应的卡具，然而有些设备还不具备所需的完整加工工序，这就需要更换到另一台设备加工，每一次的更换都需要人工介入，带来的问题是生产效率低，装夹不规范一致、不能适应批量生产的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种全自动工件加工线，通过在进料准备段对工件坯料的自动检测，保证了进入加工设备的被加工件的正确性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种全自动工件加工线，包括顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备，在顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备的上方设置有轨道，轨道上设置有行走的机器人抓手，行走的机器人抓手通过将工件放入数控机床和工件成品检验设备，或从数控机床和工件成品检验设备取出工件，将所述顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备串接起来，一个控制中心协调控制行走的机器人抓手、数控机床和工件成品检验设备，其中，与顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备一起还排列设置有工件进料段，所述工件进料段包括进料段框架，进料段框架前后分别设置上料车进入区和工件料坯尺寸测量核实区，工件料坯尺寸测量核实区定位在直线轨道垂直下侧使行走的机器人抓手可以向下伸出抓取工件料坯，在进料段框架上端两侧设置有传输导轨，一个吸盘车横跨在传输导轨上，伺服电机带动吸盘车沿传输导轨前后移动，吸盘车向下设置有吸盘，吸盘将工件料坯从上料车进入区的料车上取出送至工件料坯尺寸测量核实区。

方案进一步是：与所述顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备一起还排列设置有成品工件段，成品工件段是一个传送平台，行走的机器人抓手将完成加工检验的工件放到传送平台上，由传送平台将完成加工的工件传递至下一工序。

方案进一步是：所述多台数控机床和工件成品检验设备分别设置在封闭仓室中，封闭仓室的顶部设置有可控制的开关窗口，行走的机器人抓手通过开关窗口在多个数控机床和工件成品检验设备的工件夹具位置送入或获取出工件。

方案进一步是：所述进料段框架在上料车进入区和工件料坯尺寸测量核实区之间设置有二维码读取器，所述吸盘车的吸盘将工件料坯吸起后移动经过二维码读取器读取工件料坯上的二维码后放入工件料坯尺寸测量核实区。

方案进一步是：在所述吸盘的气路上设置有压力传感器，压力传感器用于测量吸盘吸住工件料坯的压力。

方案进一步是：所述上料车进入区设置有多个上料车位，在每一个上料车位设置有工件感应传感器，加工线根据工件感应传感器确定在哪一个上料车位有工件。

方案进一步是：所述工件料坯尺寸测量核实区包括工件放置平台，在工件放置平台的前端设置有工件正面摆正基面定位块，在工件放置平台的两侧分别设置有工件侧面摆正推块，两侧的工件侧面摆正推块分别连接有齿条，两个齿条相夹啮合有齿轮，两个齿条由齿轮带动做同步相对移动，在工件放置平台的后侧设置有由后面气缸推动的工件后面摆正推块，在正面摆正基面定位块的工件放置平台上设置有工件厚度检测仪，沿工件侧面摆正推块以及工件后面摆正推块的移动轨迹分别设置有磁尺。

本实用新型的有益效果是：

1.实现了工件的全自动加工。

2.通过设置的二维码读取器和工件料坯尺寸测量核实区可以对被加工的坯料进行两次核查检验，避免上错坯料，且工件自上车至成活出库具有唯一性，这个唯一性将一直持续到零件使用报废。

3.通过设置的多个上料车位可以同时准备多个待加工坯料，灵活的调整加工工序实现对多个加工坯料的同时加工，提高了设备的利用率和加工效率。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

附图说明

图1是加工线整体结构立面示意图；

图2是加工线整体结构平面示意图；

图3是加工线工件进料段结构示意图；

图4工件料坯尺寸测量核实区结构示意图；

图5是工件放置平台侧面摆正推块齿条驱动结构示意图；

图6是工件成品检验设备中的回转定位机构结构示意图；

图7是回转定位机构结构的转台头架结构示意图；

图8是回转定位机构结构的台尾座结构示意图。

具体实施方式

一种全自动工件加工线，如图1和图2所示，是一种适合于批量加工的全自动工件加工线，所述全自动工件加工线包括顺序排列的多台数控机床1和工件成品检验设备2，工件成品检验设备采用的是一种三坐标测量仪，数控机床至少是三台以上，排列可以是直线排列，也可以是弯曲排列；数控机床可以是同一类型的，例如数控车床，也可以是不同类型的数控机床，例如，既包括数控车床，还包括数控铣床或数控磨床，根据加工工艺的需要进行组合设计；多台数控机床1用于完成对工件的加工工序，工件成品检验设备2用于对完成加工的工件的测量检测。在顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备的上方设置有轨道3，轨道上设置有行走的机器人抓手4，行走的机器人抓手通过将工件放入数控机床和工件成品检验设备，或从数控机床和工件成品检验设备取出工件，将所述顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备串接起来，一个计算机控制中心协调处理加工线的加工、检验信息并控制行走的机器人抓手、数控机床和工件成品检验设备，计算机控制中心可以设置在现场或者在总控室，或者在现场和总控室同时设置互锁并行控制，计算机控制中心的控制计算机中设置有数据库，数据库中存储有编辑好的被加工工件的加工程序以及输入采集的被加工工件的工件编号和尺寸信息。可以在控制计算机上或者在其他的计算机上将被加工工件的编号及尺寸信息输出一个相关联的二维码相，二维码被贴附在工件坯料上，其中，与顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备一起还排列设置有工件进料段5，如图3所示，所述工件进料段包括进料段框架，进料段框架前后分别设置上料车进入区501和工件料坯尺寸测量核实区502，工件料坯尺寸测量核实区定位在直线轨道垂直下侧使行走的机器人抓手4可以向下伸出抓取工件料坯，在进料段框架上端两侧设置有传输导轨503，一个吸盘车504横跨在传输导轨上，伺服电机带动吸盘车沿传输导轨前后移动，吸盘车向下设置有吸盘505，吸盘一排间隔设置有多个，吸盘将工件料坯从上料车进入区的料车上取出送至工件料坯尺寸测量核实区。

实施例中：如图1和图2所示，与所述顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备一起还排列设置有成品工件段6，成品工件段是一个带有皮带轮的传送平台，传送平台定位在直线轨道垂直下侧，行走的机器人抓手将完成加工检验的工件放到传送平台上，由传送平台将完成加工的工件传递至下一工序。

为了净化加工环境：所述多台数控机床和工件成品检验设备分别设置在封闭仓室7中，封闭仓室的顶部设置有可控制的开关窗口701，行走的机器人抓手通过开关窗口在多个数控机床和工件成品检验设备的工件夹具位置送入或获取出工件，所述封闭仓室设置有恒温装置，使仓室始终保持在一个设定的温度。

为了保证工件料坯的正确性：所述进料段框架在上料车进入区和工件料坯尺寸测量核实区之间设置有二维码读取器8，所述吸盘车的吸盘将工件料坯吸起后移动经过二维码读取器读取工件料坯上的二维码，确认编号正确后放入工件料坯尺寸测量核实区。

为了保证吸盘可靠的吸起工件料坯，在所述吸盘的气路上设置有压力传感器，压力传感器设置在吸盘气路上，压力传感器用于测量吸盘吸住工件料坯的压力。

为了实现批量加工：如图1、图2和图3所示，所述上料车进入区设置有多个上料车位，在每一个上料车位设置有工件感应传感器9，感应传感器是一种漫反射感应开关，加工线根据工件感应传感器确定在哪一个上料车位有工件，同时在上料车位上还设置有防碰撞定位块、到位限位传感器感和上料车自锁装置10。到位限位传感器感应是否有车，在车进入车位后自锁装置用偏心轴定死料车实现定位。

其中：工件料坯尺寸测量核实区502可以根据加工的工件形状进行不同的设计，本实施例是针对板状的加工件坯料进行的设计，如图4所示，所述工件料坯尺寸测量核实区包括工件放置平台，工件放置平台包括两排滚轮平台502-1，两排滚轮平台中间留有一个通道502-2，在工件放置平台的前端设置有工件正面摆正基面定位块502-2，在工件放置平台的两侧分别设置有工件侧面摆正推块502-3和502-4，如图5所示，两侧的工件侧面摆正推块分别连接有齿条502-5和502-6，在两个齿条之间两个齿条相夹设置有一个齿轮502-7，两个齿条与齿轮相互啮合，两个齿条由齿轮带动做同步相对移动带动工件对中摆放，在工件放置平台的后侧设置有由后面气缸推动的工件后面摆正推块502-8，两排滚轮平台中间留有一个通道502-9，工件后面摆正推块502-8设置在通道502-9中，在正面摆正基面定位块的工件放置平台上设置有工件厚度检测仪11，工件厚度检测仪固定在一个可转动的支架502-10上，沿工件侧面摆正推块以及工件后面摆正推块的移动轨迹分别设置有磁尺。

其中：

推动工件后面摆正推块502-8的气缸是磁性无杆气缸12，可以利用磁性无杆气缸的驱动脉冲计数作为纵向尺度的衡量，也可以平行于气缸设置一个光栅磁尺13来进行纵向尺度的衡量，工件后面摆正推块的推杆502-11连接气缸和光栅磁尺。

容易图4和图5所示，侧面摆正推块502-3和502-4在其之下通过两侧的连接座502-12连接齿条502-5和502-6，连接座在支撑滑轨502-13上滑动，齿轮502-7可以通过步进电机带动转动，本实施例是通过气缸14带动转动，光栅磁尺设置在支撑滑轨上，由于两个齿条做相对移动，移动的距离是相等的，因此只需在一侧的支撑滑轨上设置光栅磁尺就可以了，计算时将测量的数据乘以2即为横向尺寸。

上述工件料坯尺寸测量核实区结构保证了摆正后的工件坯料正好处于平台的中间部位，方便了机器人抓手4根据提供的尺寸数据调整手抓方向稳固的抓取工件料坯。

针对板状的加工件坯料，如图3所示，所述机器人抓手4有对称设置的两对手抓，每一对手抓相对设有板材抓取槽401，并且是上下两个抓取槽，抓取槽设有30°的槽口楔角a，两对手抓由直线气缸402驱动，根据工程实践，采用30°的槽口楔角最适合于抓取板材，设置的抓取槽可更好地适用于多种规格的板材抓取；直线气缸可以保持手爪的正确运行状态，与传感器和控制系统相配合，双向驱动的直线气缸驱动抓手可精确控制抓取过程，实现准确和稳定地板材抓取和移动过程，其中，两对手抓可以分为主手爪和副手爪，主手爪的宽度大于副手爪的宽度，这样可适更好地适用于不同的工作环境。在工作时，两对手爪抓取在板材两个对称的边缘，即可将板材抓起并移动，控制系统可以精确的控制每对手爪的运动，达到抓取位置，并可避免机爪与板材过度碰撞。宽度较小的副手爪可以适应操作空间较小的工作环境。在对一些较小规格的板材进行抓取时，也可仅用一对主手爪进行操作。当然，此结构手抓也可以用于抓取轴类及其他形状的工件和材料。

实施例中：应对三坐标测量仪设置有工件回转定位机构，工件回转定位机构用于定位固定被测工件，图5、图6、图7，所述回转定位机构包括三坐标测量仪测量工作台202-1，在工作台面上固定设置有转台头架202和转台尾座203，转台头架和转台尾座同轴相对设置，转台头架包括固定在工作台上的头架底座202-1，转台头架和转台尾座上分别通过夹具座设置有气动夹具，转台头架的夹具座由伺服电机驱动转动。其中：如图6所示，在头架底座202上设置有回转头支架202-2，在回转头支架设置有由气缸驱动的头架气动夹具202-3，一个伺服电机202-4通过减速器202-5带动回转头支架转动，在伺服电机上设置有编码器202-6，通过编码器可以控制回转头支架旋转的角度，实现三坐标测量仪对工件的多角度测量。

如图7所示，所述转台尾座203包括尾座支架203-1和尾座平台底座203-2，尾座平台底座固定在工作台面上，转台尾座的夹具座203-3转动固定在尾座支架上，夹具座上带有气缸，气缸的伸缩臂连接尾座气动夹具203-4，在尾座平台底座上设置有直线导轨副203-5，即：两根平行设置的直线导轨，尾座支架滑动设置在直线导轨副上，在尾座平台底座上平行于直线导轨副固定设置有无杆气缸203-6，无杆气缸的活动臂203-7连接尾座支架并带动尾座支架沿直线导轨副前后移动，在所述直线导轨副上设置有拉线式直线编码器，拉线式直线编码器用于感应尾座支架的移动距离，在转台尾座的夹具座上设置有工件感应传感器203-7，工件感应传感器用于感应到工件后发出信号驱动转台尾座上的气动夹具夹住工件。

回转定位机构的工作原理是：工件由机械手运到三坐标仪的测量工作台上平放，首先由转台头架的夹具夹住工件一端，然后移动尾座支架，当工件感应传感器触碰到工件另一端时，启动尾座支架上的夹具夹住工件另一端，然后释放机械手启动三坐标仪的测量流程。整个过程做到接收工件，夹紧工件，旋转工件，定位工件，检测后旋转工件，机械手加持后测量夹具放开工件的动作流程动作连贯不卡阻，动作迅速可靠，旋转定位重复定位精度高，夹具加持有力，定位后不移动，接收工件角度与送出工料角度一致，做到全程动作无人职守，整个流程自动化

为了保证触碰可靠：所述工件感应传感器设置在气动夹具上下夹头之间的夹具座上。

为了防止尾座支架移动到头后不发生硬触碰：在尾座平台底座上尾座支架前后移动的头尾端分别设置有阻尼器203-8和203-9，阻尼器用于防止尾座支架的过冲。

由于夹具座是无主动能的转动固定在尾座支架上，为了不出现随意转动：所述转台尾座的夹具座通过双向阻尼轴承转动固定在尾座支架上。

并且为了方便旋转初始位的定位：在转台头架上设置有头架夹具座旋转初始位感应传感器202-7，在转台尾座上设置有尾座夹具座旋转初始位感应传感器203-10。特别是在转台尾座上设置的尾座夹具座旋转初始位感应传感器，可以提醒控制人员需要将尾座夹具座旋转至初始位置。

下面是基于上述全自动工件加工线的全自动工件加工线运行方法，其中：全自动工件加工线包括顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备，在顺序排列了的多台数控机床和工件成品检验设备的上方设置有轨道，轨道上设置有行走的机器人抓手，行走的机器人抓手通过将工件放入数控机床和工件成品检验设备，或从数控机床和工件成品检验设备取出工件，将所述顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备串接起来，一个控制中心协调控制行走的机器人抓手、数控机床和工件成品检验设备，与顺序排列的多台数控机床和工件成品检验设备一起还排列设置有工件进料段，所述工件进料段包括进料段框架，进料段框架前后分别设置上料车进入区和工件料坯尺寸测量核实区，工件料坯尺寸测量核实区定位在直线轨道垂直下侧使行走的机器人抓手可以向下伸出抓取工件料坯，在进料段框架上端两侧设置有传输导轨，一个吸盘车横跨在传输导轨上，伺服电机带动吸盘车沿传输导轨前后移动，吸盘车向下设置有吸盘，吸盘将工件料坯从上料车进入区的料车上取出送至工件料坯尺寸测量核实区。将装有被加工的工件料坯的上料车推入上料车进入区，启动加工程序，加工程序首先执行上料检验流程，然后行走的机器人抓手将检验好的工件料坯抓取后，按照编排好的加工工艺送入数控机床加工，加工后再将工件送入工件成品检验设备进行检验完成对工件的全自动加工，其中，所述上料检验流程包括的步骤是：

第一步：启动吸盘车移动至上料车进入区吸取工件料坯后送至工件料坯尺寸测量核实区；

第二步：读取工件料坯上设置的二维码核实工件料坯身份的正确性，如果不正确则报警，否则继续执行；

第三步：启动工件料坯尺寸测量核实程序，对送入到尺寸测量核实区的工件料坯进行尺寸核实，确定工件料坯尺寸是否符合加工尺寸要求，如果不符合则报警，否则继续执行；

其中：在吸取工件料坯的过程中，通过设置在吸盘气路上的压力传感器判断吸住工件的吸盘压力是否达到了预设的压力值，在达到预设的压力值后继续执行下一步操作，否则停止继续执行下一步操作并报警。

其中吸盘一排间隔设置有多个，其方法进一步包括：根据控制中心中已知的被加工坯料的尺寸，确定启用的吸盘得数量，避免不必要的浪费，例如程序是只加工计划顺序指定的工料规格上料顺序，吸盘全长均布4个吸盘，工料分为三种长度规格，当工料按照吸盘均布尺寸，提前编程对应三种长度工料，该数据在选择加工计划时自动对应，程序默认抓什么料，自动启用几个吸盘吸气功能，为了保险，特在每个吸盘气路上，加装了压力传感器，当吸盘做了吸气动作后，压力传感器监测管理压力，如果压力波动超过设定值，或者失压状态，下步动作不被进行。

其中：在对加工工件进行检测后，针对检测结果，所述方法进一步包括：如果检测合格，将检测合格的工件放入成品工件段传送至合格区；如果检测不合格，将检测不合格的工件放入成品工件段传送至不合格区；并将检测结果发送至控制中心。

方法中：所述上料车进入区设置有多个上料车位，在每一个上料车位设置有工件感应传感器，将装有相同或者不同被加工的工件料坯的多个上料车推入多个上料车位，所述按照编排好的加工工艺送入数控机床加工是：调整工件料坯的加工工序，将多个工件料坯分别送入不同的数控机床同时加工，为了保证加工不会因为全部机床都处于工件加工工序的中间环节，一旦有一台机床加工结束后无法向其它机床转移进行下一步工序的加工，因此，其中至少有一台数控机床是工件加工周转数控机床或者是执行工件成品检验前的工件最后工序加工数控机床。

方法中：对于板料工件的批量加工，所述工件料坯尺寸测量核实区包括工件放置平台，在工件放置平台的前端设置有工件正面摆正基面定位块，在工件放置平台的两侧分别设置有工件侧面摆正推块，两侧的工件侧面摆正推块分别连接有齿条，两个齿条相夹啮合有齿轮，两个齿条由齿轮带动做同步相对移动，可以做到带动工件对中摆放，在工件放置平台的后侧设置有由后面气缸推动的工件后面摆正推块，在正面摆正基面定位块的工件放置平台上设置有工件厚度检测仪，沿工件侧面摆正推块以及工件后面摆正推块的移动轨迹分别设置有磁尺，工件厚度检测仪是激光厚度检测仪；所述对送入到尺寸测量核实区的工件料坯进行尺寸核实的步骤是：

第一步：用工件后面摆正推块从最后端起始位开始移动将工件料坯向前推至工件正面摆正基面定位块；

第二步：用两侧分别设置的工件侧面摆正推块从最外端起始位开始移动将工件料坯推至工件放置平台中央对中摆放；

第三步：转动工件厚度检测仪的测量探头至工件料坯的上方测量工件料坯的厚度，分别读取工件后面摆正推块向前移动的距离，以及工件侧面摆正推块移动的距离确定工件料坯的厚度、宽度和长度尺寸。

其中：工件料坯尺寸测量核实区结构保证了摆正后的工件坯料正好处于平台的中间部位，因此所述方法进一步包括，所述机器人抓手根据测量的的尺寸数据调整手抓方向稳固的抓取工件料坯。