一种主轴类零件机床组线精加工的缓存转送装置

本发明涉及一种主轴类零件机床组线精加工的缓存转送装置，属于机床装备技术领域。

背景技术：

主轴是机床最为核心部件之一，我国的机床行业对于精密主轴的加工，大多是采用手动或半自动机床及简易数控机床、加工工序离散、加工效率低、质量成本高、人为因素影响精度、产品稳定性差等，难以适应机床性能提高和产量快速增长的需求。

要实现高效的主轴类零件的精加工，必须对主轴各个零部件的关键几何形状和精度要求进行细致分析，研究主轴精加工工艺路线优化方法，得出合理的主轴精加工工艺路线，同时，要推进数字化车间的进程，先进的数字孪生技术在外国已经有了成熟的应用，实践证明数字孪生的应用提高了零件的加工精度，而在国内虽然进行了数字孪生技术方面的研究，但是目前还没形成完整的体系，随着国家的发展，数字孪生技术的应用需求已越来越重，因此，建立数字化的车间，数字孪生技术的落地提供技术支撑，同时也可以提高加工的效率，提高产能。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种主轴类零件机床组线精加工的缓存转送装置，该装置为机器人增加了两个自由度，使得机器人的柔性增加，可以适应不同高度的机床台架，根据可以在多台机床间自由移动，定位精度高，便于实现机床产线的自动化，不受机床台数的限制，为了适应主轴类领零件的形状特征，采用了磁吸式的主轴取件器，磁吸式取件器为圆弧状设计，其曲率半径可以设计为多种规格，方便快速更换，在对主轴类零件进行取料、上料时不会对主轴类零件造成损伤，并且配有双目相机，可以快速识别主轴类零件的加工状态，尺寸规格，根据双目相机检测的数据，计算机会做出决策，驱动机器人将加工好的主轴零件通过磁吸取件器将主轴类零件从机床上取下来，存放到主轴零件存储架中，并根据识别到的主轴类零件的规格尺寸，驱动气缸将主轴零件垫块推到计算过的支撑尺寸上，当垫块支撑到位时，双目相机会检测主轴类零件的支撑状态，随后数据处理器发出指令使磁吸式取件器断电，电磁力消失，实现了主轴零件的自动存放，同时可以实现不同尺寸规格的主轴零件的自动存放，不需要认为的干预，当支撑垫块到达指定的支撑位置时，双目相机会识别到垫块的支撑状态，从而使磁吸式取件器断电，将零件存储到存储架中。

为了解决上述问题，本发明提供了一种主轴类零件机床组线精加工的缓存转送装置，该装置包括底板、导轨、滚轮、滚轮轴、轴承、轴承端盖、电机支架、伺服电机、联轴器、丝杠、带座轴承、轴承座支架、丝母座、移动支架、气缸、导向杆、托架、机器人、磁性取件器、双目相机、缓存架、零件垫板、导轨、气缸支架以及辅助的电气控制系统：底板放置于机床产线合适的位置，并用螺栓固定；导轨放置于底板的导轨槽内，滚轮放置于导轨上，滚轮轴通过轴承与滚轮相连；移动支架与滚轮轴相连，轴承端盖通过螺栓与移动支架相连，气缸通过螺栓与移动支架相连，丝母座通过螺栓与移动支架相连，丝杆通过螺栓与丝母座相连，丝杆通过联轴器去电机相连，电机通过螺栓与电机支架相连，电机支架通过螺栓与底板相连，丝杆通过带座轴承与轴承支架相连，轴承支架通过螺栓与底板相连；导向杆通过螺纹与移动支架相连，托架通过螺纹与气缸相连，机器人通过螺栓与托架相连，磁吸式取件器通过螺栓与机器人相连，双目相机通过螺纹支架相连，支架通过螺纹与机器人相连；存储架通过定位杆与移动支架相连，导轨通过螺栓与存储架的隔板相连，垫板与导轨相连，垫板通过螺纹与气缸相连，气缸通过螺纹与气缸支架相连，气缸支架通过螺纹与隔板相连；电机通过导线与辅助电气控制设备相连。

机器人是具有6自由度的库卡机器人本体。在此基础上对机器人的运行轨迹进行规划，输入轨迹优化算法。机器人的主要作用是连接磁性取件器，对主轴类零件进行存、取动作。

磁性取件器可以产生一个环形的磁场力，根据双目相机采取的数据，数据处理器会发出指令使得磁性取件器得电或是失电，进而使磁性取件器产生磁场力或是失去磁场力，从而完成主轴类零件的取、放动作。磁性取件器为环状结构可以适应一定范围的主轴直径。为满足全部主轴类零件直径规格尺寸的要求，做几个规格的磁性取件器即可。此磁性取件器与机器人为螺纹连接，可以实现快速的更换。

双目相机具有拍摄精度高，识别速度快的特点。可以快速识别主轴类零件的外径尺寸，其精度可以达到0.01mm,在双目相机将零件的尺寸数据回传给数据处理器后，数据处理器会判断零件的加工状态。进而决定机器人的运行轨迹。

缓存架为上下层结构，是主轴零件进行加工工序转换之间暂时存储零件的装置，也是主轴类零件完成所有工序后向仓库转送的装置，缓存装置的特点是存储量大，且可以实现整体的存放，比较方便，节约时间。

零件垫板为支撑主轴零件的部件，零件垫板通过螺纹与气缸相连，并将导轨作为其运动的载体，在对主轴类零件进行存放时，双目相机会识别主轴类零件的长度尺寸，并发送给数据处理器，数据处理器会根据主轴类零件的长度尺寸，决定主轴零件的支撑位置，进而发送指令到气缸，使气缸将垫板运动到制定的位置进行支撑。

辅助控制电器设备主要包括：电器控制柜，机器人控制器，将机器人运动轨迹控制算法输入机器人控制器中来实现对机器人的轨迹控制。

本发明的优点和效果是：实现了主轴类零件组线精加工的上下料的自动化，同时满足了主轴类零件在进行内外圆磨削加工时由于工序时间不一致而造成的加工数量差堆积的问题，避免了人工的搬运，具有工件状态的自动检测，尺寸的自动检测功能，实现了上料、下料、存储的自动化，可以满足多台机床同时加工的需求，实现物料在多台机床间的转送及上下料，为无人智能产线提供了技术支撑。其存储主轴类零件的物料架可以整体的换下，实现了主轴类零件的快速存储及物料架的快速更换。可以实现产线的无人化加工，提高了主轴类零件加工的自动化，优化了物料运输的路径，实现可机床的协同加工，提高了机床产线的生产效率，降低了成本，提高了车间的智能化水平，为实现数字化车间提供了技术支持。

附图说明

图1为本发明的底板结构示意图。

底板的主要作用是固定于车间地面上，为本装置的底座，对本装置的其他零部件起到支撑作用。

图2为本发明的导轨结构示意图。

导轨的主要作用是对滚轮起到支撑和导向作用，其外形和滚轮的配面形状相同，增加了导向的精准性。

图3为本发明的滚轮结构示意图。

滚轮主要是与导轨配合，其配合面设计成v字型，一方面可以增加配面的面积，提升传动的稳定性，另一方面可以提高本装置的承载能力。

图4为本发明的滚轮轴结构示意图。

滚轮轴连接两个滚轮和移动支架，为承载部件。

图5为本发明的轴承端盖结构示意图。

轴承端盖主要是对轴承的润滑提供密封功能，避免灰尘等杂物进入到轴承里，有助于提高轴承的寿命。

图6为本发明的电机支架结构示意图。

电机支架主要是用来支撑电机。

图7为本发明的轴承座支架结构示意图。

轴承座支架用来支撑轴承。

图8为本发明气缸结构示意图。

气缸的主要作用是为机器人提供纵向的自由度和推动垫块到制定位置实现主轴类零件的支撑动作。

图9为本发明的导向杆结构移动支架结构示意图。

导向杆在气缸运动是为移动支架提供导向作用，增加机器人纵向运动的精准性。

图10为本发明的隔板结构示意图。

隔板用来承载主轴类零件及为主轴零件的支撑部件提供支撑。

图11为本发明的机器人结构示意图。

机器人的主要作用是通过轨迹运动实现主轴类零件取和放的动作。

图12为本发明的磁吸式取件器结构示意图。

磁吸式取件器的主要作用是通过接通和断开电源来获得电磁力实现主轴主轴零件的取和放。

图13为本发明的相机支撑架结构示意图。

双目相机支架的主要作用是支撑双目相机，使双目相机便于取得主轴零件的状态信息。

图14为本发明的双目相机结构示意图。

双目相机的作用主要是获取主轴零件当前的状态及支撑垫块是否到达了指定的支撑位置。

图15为本发明的垫块结构示意图。

垫块主要是对主轴类零件起到支撑作用。

图16为本发明的缓存转送装置总体结构示意图。

具体实施方式

见图1-16，发明的一种主轴类零件组线加工的缓存转送装置包括：底板1、导轨2、滚轮3、滚轮轴4、轴承5、轴承端盖6、电机支架7、伺服电机8、联轴器9、丝杠10、带座轴承11、轴承座支架12、丝母座13、移动支架14、气缸15、导向杆16、托架17、机器人18、磁吸式取件器19、双目相机20、导轨21、垫块22、气缸支架23、气缸、支板25、隔板26、双目相机支架27以及辅助的电气控制系统。

上述方案中，所述底板1放置于机床产线合适的位置，并用螺栓固定、所述导轨放置于底板的导轨槽内、所述滚轮放置于导轨上、所述滚轮轴通过轴承与滚轮相连、所述移动支架与滚轮轴相连、所述轴承端盖通过螺栓与移动支架相连、所述气缸通过螺栓与移动支架相连、所述将丝母座通过螺栓与移动支架相连、所述丝杠通过螺栓与丝母座相连、所述丝杆通过联轴器与电机相连、所述电机通过螺栓与电机支架相连、所述电机支架通过螺栓与底板相连、所述丝杠通过带座轴承与轴承支架相连、所述轴承支架通过螺栓与底板相连、所述导向杆通过螺纹与移动支架相连、所述托架通过螺纹与气缸相连、所述机器人通过螺栓与托架相连、所述磁吸式取件器通过螺纹与机器人相连、所述双目相机支架通过螺栓与机器人相连、所述双目相机通过螺栓与双目相机支架相连、所述导轨通过螺栓与隔板相连、所述垫板与导轨相连、所述气缸与通过螺纹与气缸相连、所述气缸通过螺栓与气缸支架相连、所述气缸支架通过螺栓与隔板相连、所述隔板通过焊接与支板相连、所述支板通过定位销与移动支架相连、所述电机通过导线与辅助电气控制设备相连。

实际操作时，双目相机20会检测主轴类零件的加工状态，若加工完成，机器人18通过路径规划将磁吸式取件器19移动到指定位置，磁吸式取件器19会接通电源使磁吸式取件器产生电磁力，电磁力会吸住主轴类零件，机床的自动装夹装置会自动松开主轴类零件，机器人将主轴类零件取出机床加工空间，此时，双目相机会检测主轴类零件的规格尺寸并将数据传送给数据处理器，在将主轴类零件运送到存储架上的同时，数据处理器会判定主轴类零件的支撑位置，并发送指令使气缸23推动垫块22移动，当双目相机19检测到垫块22移动至指定位置时，会使磁吸式取件器断电，失去电磁力，完成主轴类零件的存放支撑，并记录其存放位置及加工状态信息。当存放的主轴类零件数量较多时，气缸15会推动托版17向上移动用来补偿机器人本体所到达不了的高度差，使机器人在纵向的位移增加，提高了存储架的存储量，也大大减少了人工的劳动量。

当主轴类零件完成前一道工序，需要进行到下一道工序时，数据处理器会将下一台机床坐标信息输入到丝杠控制电机8的控制器中，丝杠电机8将移动支架14移动到指定位置坐标点，机器人19会根据主轴类零件在存储架中的位置信息，自动将主轴类零件取出并放入放入到下一工序的机床中进行加工。并在零件加工完成时将主轴类零件取出放入到主轴类零件的存储架上，进行缓存。当所用零件都被加工完成时，丝杠电机8将移动支架移动到仓库存放点，由航车将存储架整体吊下放到指定地点，再将新的存储架放到移动支架上，为了实现完全无人化的操作，可在新的存储架上放置待加工的主轴类零件，这样在加工过程和存放过程中就完全不需要认为的干预了。存储架与移动支架14之间通过4个定位销连接，定位销在起到定位作用的同时也能起到不使存储架移动或是倾覆的作用，同时可以使存储架快速的卸装，提升主轴类零件装卸的效率。

此外，本装置还可以实现两台或多台机床同时精加工的需求，如主轴类零件完成内外圆加工需要两台机床，其工序需求为：首先在机床a完成外圆磨削，则机器人18会在双目相机的检测数据的驱动下驱动磁吸式取件器22将主轴类零件从加床a中取出并放到存储架中，然后，将新的主轴类零件放入到机床a中进行外圆的磨削加工。而后丝杠控制电机8将移动支架运动到机床b的指定位置,将完成外圆加工的主轴类零件通过机器人18放入机床b中进行内圆的磨削加工,当主轴类零件完成内圆磨削加工后，同样是在双目相机检测数据的驱动下通过机器人18驱动磁吸式取件器22将机床b所加工好的主轴零件取出，存放到主轴类零件的缓存装置中，并对完成两道精加工工序的零件进行计数及记存放的位置信息，使得后续的零件不会放入已完成加工工序的零件位置处，避免零件被重复加工，以此往复本装置会在两台机床之间来回的完成主轴类零件的上下料和存储，直到存储架中的所有零件都完成了两道加工工序，然后将加工好的主轴类零件存放到仓库制定地点，进行下一轮的加工程序。