工件机床加工自动上下料线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料线包括第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人、两套人工上料线、上料输送线、自动下料输送线和电控系统，所述第一直线四轴机器人和第二直线四轴机器人均设置有第一抓手和第二抓手，所述第一抓手负责工件上料，所述第二抓手负责工件下料；所述自动下料输送线包括两条辊道输送线和可90°转动的翻转机，所述辊道输送线上设置有工件传感器；所述两条辊道输送线的外侧设置有两线体，所述线体上设置有运载空托盘到人工上料线的工位上的运载小车；所述第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人与电控系统之间通过profibus-DP总线连接。本发明生产效率高，大大节约了成本。
【专利说明】工件机床加工自动上下料线
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工件机床加工上下料线，尤其涉及一种工件机床加工自动上下料 线。
【背景技术】
[0002] 目前生产线采用人工上下料进行单台机床工件生产，每台机床生每班各需要1名 操作员进行机床上下料、整线每班还需要一名操作人员进行物料配送，厂方采用的每日三 班制进行生产，即每日需操作人员36名，从而需要大量的劳动人员投入该线的工件生产， 而且整线产量受到人为因素的影响。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供工件机床加工自动上下料线，本发 明生产效率高，大大节约了成本。
[0004] 实现上述目的的技术方案是：
[0005] 本发明公开了工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料 线包括第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人、两套人工上料线、上料输送线、自动下 料输送线和电控系统，其中：
[0006] 所述第一直线四轴机器人和第二直线四轴机器人均设置有第一抓手和第二抓手， 所述第一抓手负责工件上料，所述第二抓手负责工件下料；
[0007] 所述自动下料输送线包括两条辊道输送线和可90°转动的翻转机，所述辊道输送 线上设置有工件传感器；
[0008] 所述两条上料输送线的外侧设置有移载机，所述移载机上设置有运载空托盘到人 工上料工位的运载小车；
[0009] 所述第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人与电控系统之间通过profibus-DP 总线连接。
[0010] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第一抓手和第二抓手设置有定位 销、仿型块和同步气缸，所述定位销和仿型块通过同步气缸向中间位置位移夹紧以抓紧工 件。
[0011] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第一抓手和第二抓手均设置有 90°转角缸以能使工件90°翻转。
[0012] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述第一抓手和第二抓手均设置有XY 方向XYZ方向浮动模块和Z轴轴向减速传感器。
[0013] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述上料输送线设置有托盘工位，所述 托盘工位设置有定位机构。
[0014] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述托盘工位的个数为8个。
[0015] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料线设置 有清洗机，所述清洗机与翻转机连接。
[0016] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料线设置 有用于暂时放置工件的中转台，所述中转台设置有工件类别识别传感器。
[0017] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述工件机床加工自动上下料线设置 有抽检台，所述抽检台为用于人工手动请求抽检的抽检台。
[0018] 上述的工件机床加工自动上下料线，其中，所述电控系统设置有安全光幕、安全门 锁、急停按钮、故障报警指示和主操纵站，所述操纵站设有设备启动生光报警装置，并设置 报警时间，所述主操纵站运行操作方式为自动或手动。
[0019] 本发明的有益效果是：本发明提供工件机床加工自动上下料线，该线输送线上下 料位置为上一道工序的下料人员和下一道工序的上料人员，整线只需2人上下料和1人对 设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，该方案减少了该线生产的人力需求， 且该线采用机器人上下料，机器人重复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰，并且机器 人可以实现24小时不停线工作，减少了该工序的工时需求，从而大大的提高了产品的日产 量，节约了生产成本。
[0020] 该工件机床加工自动上下料线（整线10台机床）是适用于汽车变速器壳体机械 加工，此机器人自动化上下料系统是基于厂方的需求和我方的机器人自动化上下料系统， 该线包括FIVES GANTRY机器人以及附属设备，同时包含整套系统的物流传输以及整线规 划。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的工件机床加工自动上下料线的整线布局图。
[0022] 图2是本发明的工件机床加工自动上下料线的机器人的示意图。
[0023] 图3是本发明的工件机床加工自动上下料线的机器人抓手的示意图。
[0024] 图4是本发明的工件机床加工自动上下料线的翻转机的示意图。
[0025] 图5是本发明的工件机床加工自动上下料线的辊道输送线的示意图。
[0026] 图6是本发明的工件机床加工自动上下料线的上料输送线的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0028] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6,本发明工件机床加工自动上下料线，包括 第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人、两套人工上料线、上料输送线1、自动下料输送 线和电控系统（图中未示出）。
[0029] 第一直线四轴机器人和第二直线四轴机器人均设置有第一抓手和第二抓手，第一 抓手负责工件上料，第二抓手负责工件下料。
[0030] 自动下料输送线包括两条辊道输送线和可90°转动的翻转机，辊道输送线上设置 有工件传感器。
[0031] 两条上料输送线的外侧设置有移载机3,移载机3上设置有运载空托盘到人工上 料工位的运载小车。
[0032] 第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人与电控系统之间通过profibus-DP总 线连接。
[0033] 第一抓手和第二抓手设置有定位销（图中未示出）、仿型块4和同步气缸5,定位 销和仿型块4通过同步气缸5向中间位置位移夹紧以抓紧工件。
[0034] 第一抓手和第二抓手均设置有90°转角缸6以能使工件90°翻转。
[0035] 第一抓手和第二抓手均设置有XYZ方向浮动模块7和Z轴轴向减速传感器（图中 未示出）。
[0036] 上料输送线1设置有托盘工位，托盘工位设置有定位机构，托盘工位的个数可达8 个。
[0037] 工件机床加工自动上下料线设置有清洗机（图中未示出），清洗机与翻转机连接。
[0038] 工件机床加工自动上下料线设置有用于暂时放置工件的中转台8,中转台8设置 有工件类别识别传感器。
[0039] 工件机床加工自动上下料线设置有抽检台9,抽检台9为用于人工手动请求抽检 的抽检台。
[0040] 电控系统设置有安全光幕、安全门锁、急停按钮、故障报警指示和主操纵站，操纵 站设有设备启动生光报警装置，并设置报警时间，主操纵站运行操作方式为自动或手动。
[0041] 整线共使用2套FIVES GANTRY3轴机器人，用于工件的抓取，2套人工上料线、1 套自动下料线为整线的物流。加工过程设中转台8与抽检台9用于加工过程控制。
[0042] 本发明系统组成及功能描述如下。
[0043] 1. FIVES GANTRY 机器人
[0044] -套GANTRY机器人有两个抓手，分为A、B抓手；A抓手负责工件上料，B抓手负 责工件下料。机器人分别由X轴10、Z轴11、旋转轴12、伺服电机13、安全锁14等组成；X 轴10和Z轴的旋转轴12通过伺服电机13精确位移；安全锁是当设备断电断气的状态保护 各轴不能位称或下坠。
[0045] 2、上料输送线
[0046] 上料输送线的主要目的是提高工人工作效率，减少等待时间，操作工人在C区手 动上件，可连续上8个工件，缓存区域为8个托盘工位，托盘上表面做好定位块，使工件能准 确的定位在托盘上；GANTRY机器人抓工件位（D区）具有托盘定位功能，这样工件在机器人 上料位就能准确定位了，GANTRY机器人就能准确的抓起工件；线体两边的往返移载小车把 空托盘循环输送到C区手动上件工位。阻挡器15是把缓存区紧靠着的托盘单个单个分开， 分开的托盘通过移载机3输送到另一侧；驱动机为两侧线体提供动力。
[0047] 3、GANTRY机器人抓手
[0048] 抓手是靠一侧定位销与另一侧仿型块4通过同步气缸5向中间位置位移夹紧工 件，使工件抓取起来；仿型块4 一侧连接在90°转角缸6上，当工件在夹紧状态时可以随 加工工艺要求使工件90°位置翻转；抓手上装有XY方向XYZ方向浮动模块7,当GANTRY在 水平高速位移时XYZ方向浮动模块7锁紧，当工件放入夹具时XYZ方向浮动模块7打开， 工件就着粗定的导向向精确定位偏移，使工件准确放入夹具；抓手上还装有Z轴轴向防撞 功能的Z轴轴向减速传感器（图中未示出），Z轴位移过度后触发减速传感器后Z轴减速； Z轴位移过度后触发限位传感器后Z轴停止。
[0049] 4、中转台8与抽检台9
[0050] 中转台8起暂时放置作用，中转台边上工件类别识别传感器；抽检台9功能为 操作人员手动请求后GANTRY机械手把半成品工件放置在抽检台上，人工手动解锁插销 并抽回工件下线检查；检查完成后人工手动推回到位，传感器检测到位后插销自动上锁； GANTRY B机械手抓取工件至0P20机床加工，并入生并线。
[0051] 5、下料线：
[0052] 5. 1辊道输送线，如图5,由驱动电机16、滚筒17、护栏18等组成；驱动电机16提 供动力，滚筒17与滚筒17之间由链条环环相扣传递动力。
[0053] 5. 2翻转机，如图4,由驱动电机、滚筒19、皮带线20、气缸21等组成。
[0054] 自动下料输送线，由两段辊道输送线加一套90°翻转机组成，整线运行方式为步 进式运行，机器人抓手把加工完后的工件放置与辊道输送线上后抓手打开，到位传感器检 测到工件，辊道线起动，当工件到达翻转机前等待位时识别翻转机状态，翻转机在等待位时 侧工件继续前进进入翻转机，工件翻转后下线进入清洗机，若翻转机在翻转位时，工件在辊 道线等待位等待；等翻转机翻到等待位时，侧工件继续前进进入翻转机，如此两条输送辊道 交替往复运行。
[0055] 2台FIVES GANTRY机器手能满足五台机器人所有料盘的搬运节拍要求（必须小于 60Sec)，节拍分析如下：
[0056] 物流机器人抓取动作时间表（以最长动作流程为参考） 序号 动作 起始时间结束时间 GANTRY A 机器手和 GANTRY B 1 机器手原点位置启动 0 0 GANTRY A机器手到上料线抓取待 2 加工零件至ΟΡΙΟ机床 1 15
[0057] GANTRY B机器手去ΟΡΙΟ机床位置 3 抓已加工件至中转台 16 30 GANTRY Α机器手去中转台把待加工 4 工件放入OP20机床位置 31 45 GANTRY B机器手去OP20机床位置 5 抓(Λ加完成丨:件至K料线 46 60
[0058] 电控系统包括PLC安全模块和触摸屏HMI，PLC安全模块通过profibus-DP总线 联接第一机器人和第二机器人；PLC安全模块联接有远程模块，PLC安全模块还可以通过 Ethernet网线联接到主操作站上。通过本实施例采用的PLC安全模块为Siemens315F安全 PLC和10寸触摸屏HMI。整线运行由SiemenS315F安全PLC进行监控，采用触摸屏HMI13 显示整个系统工作状态，并在触摸屏HMI上进行预置工件参数的设置，并可向操作人员提 供操作帮助，可指示班次、工件记数和各工位工作状态。
[0059] 工件机床加工自动上下料线设置有安全光幕、安全门锁和急停按钮，由于采用 Siemens315F PLC安全模块，安全光幕和安全门锁并接入Siemens315F PLC安全模块，急停 按钮等所有安全信号由独立的安全程序控制，充分保证设备运行的安全性，同时工作状态 中不能随意进入工作区域，而当维修人员进入工作区时安全门打开设备不能自动运行。
[0060] 电控系统设置有故障报警指示，并可通过触摸屏HMI提供故障信息和故障排除的 帮助提示。
[0061] 电控系统设置有一个主操纵站，主操纵站设有设备启动生光报警装置，报警时间 能够设置，主操作站运行操作方式分为自动和手动两种方式。
[0062] 电控系统与机器人单元之间采用profibus-DP总线方式联接，以保证系统平稳运 行，定位准确。输送装置即辊道和第一机器人和第二机器人组成的机器人单元可单独手动 控制，也可自动连续运行。
[0063] 本发明整条线的集成方案为该线输送线上下料位置为上一道工序的下料人员和 下一道工序的上料人员，整线只需2人上下料和1人对设备运行进行实时检查，相比以前的 人工上下料方式，该方案减少了该线生产的人力需求，且该线采用机器人上下料，机器人重 复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰，并且机器人可以实现24小时不停线工作，减 少了该工序的工时需求，从而大大的提高了产品的日产量，节约了生产成本。
[0064] 该工件机床加工自动上下料线（整线10台机床）是适用于汽车变速器壳体机械 加工，此机器人自动化上下料系统是基于厂方的需求和我方的机器人自动化上下料系统， 该线包括FIVES GANTRY机器人以及附属设备，同时包含整套系统的物流传输以及整线规 划。
[0065] 综上所述，本发明采用工件机床加工自动上下料线，实现了整线只需要以为操作 人员对设备运行进行实时检查，相比以前的人工上下料方式，本发明减少了该线生产的人 力需求，且该线采用机器人上下料，机器人重复性动作位置一致，不存在外界不良的干扰， 并且机器人可以实现24小时不停线工作，减少了该工序的工时需求，从而大大的提高了产 品的日产量，节约了生产成本。
[0066] 以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上 述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本 发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加工自动上下料线包 括第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人、两套人工上料线、上料输送线、自动下料输 送线和电控系统，其中： 所述第一直线四轴机器人和第二直线四轴机器人均设置有第一抓手和第二抓手，所述 第一抓手负责工件上料，所述第二抓手负责工件下料； 所述自动下料输送线包括两条辊道输送线和可90°转动的翻转机，所述辊道输送线上 设置有工件传感器； 所述两条上料输送线的外侧设置有移载机，所述移载机上设置有运载空托盘到人工上 料工位的运载小车； 所述第一直线四轴机器人、第二直线四轴机器人与电控系统之间通过profibus-DP总 线连接。
2. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第一抓手和 第二抓手设置有定位销、仿型块和同步气缸，所述定位销和仿型块通过同步气缸向中间位 置位移夹紧以抓紧工件。
3. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第一抓手和 第二抓手均设置有90°转角缸以能使工件90°翻转。
4. 根据权利要求1?3任一所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述第 一抓手和第二抓手均设置有XYZ方向浮动模块和Z轴轴向减速传感器。
5. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述上料输送线 设置有托盘工位，所述托盘工位设置有定位机构。
6. 根据权利要求5所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述托盘工位的 个数为8个。
7. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加 工自动上下料线设置有清洗机，所述清洗机与翻转机连接。
8. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加 工自动上下料线设置有用于暂时放置工件的中转台，所述中转台设置有工件类别识别传感 器。
9. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述工件机床加 工自动上下料线设置有抽检台，所述抽检台为用于人工手动请求抽检的抽检台。
10. 根据权利要求1所述的工件机床加工自动上下料线，其特征在于：所述电控系统设 置有安全光幕、安全门锁、急停按钮、故障报警指示和主操纵站，所述操纵站设有设备启动 生光报警装置，并设置报警时间，所述主操纵站运行操作方式为自动或手动。
【文档编号】B23Q7/04GK104117869SQ201410244815
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】季雄飞 申请人:伟本机电（上海）有限公司