精整铸铁件的工作站及铸铁件精整方法
【专利摘要】本发明公开了一种精整铸铁件的工作站，包括基座、用以输送铸铁件的输送机构以及用以加工铸铁件的精整机构，输送机构和/或精整机构安装在基座上，工作站还包括用以固定定位铸铁件的工作台、用以将输送机构上的待加工铸铁件转移到工作台上的转移机构以及用以控制输送机构运转和/或控制精整机构运转的控制机构，精整机构包括用以对待加工铸铁件进行精整加工的加工组件以及用于调整加工组件的加工方位的机器人，加工组件安装在机器人的活动端。采用转移、固定定位、精整加工结构模式设置机械化精整加工装置，用于铸铁件精整的自动化、流水线生产作业，实现铸件完全不落地生产，大大提高生产效率和工件清理质量。
【专利说明】精整铸铁件的工作站及铸铁件精整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸铁件精整加工【技术领域】，特别地，涉及一种精整铸铁件的工作站。此夕卜，本发明还涉及一种包括上述工作站的铸铁件的精整方法。
【背景技术】
[0002]铸件经铸造成型后需要经过清理才能转入机加工工段。铸件清理是指，铸件浇注成型后从落砂开始至铸件进行精加工之前的一系列铸件清理工序的总称。包括铸件落砂、去浇冒口、热处理、振击除芯、二次精抛、除锈涂装、工件检验、一次抛丸、磨削机磨削、人工精整、二次精抛、检验及铸件涂装等。
[0003]在人工精整工段，由于一方面铸件绝大多数表面不规则且内部特征较多；另一方面铸件型号、规格较多。要实现铸件在线清理难度太大，传统的清理模式是采用大功率通过式磨削机加工铸件规则表面形成的披缝、浇冒根、氧化皮等再转由人工精整。人工精整需要清除的特征数量多且覆盖面大,清理工作量大。清理特征的多样性要求清理过程中工件需要连续翻边。因此多数企业只能依靠人工采取地摊式生产，产能低且造成铸件摆放混乱、易遗漏。多年来由于铸件清理不被人们重视，清理手段主要是人工打磨，尤其在铸铁件生产企业，清理场地是遍地开花，到处是工作场地，到处是扬尘点，铸件清理人群大多为农民工，清理工人干几年就得了肺病的情况多见。另一方面随着工人老龄化现在成长起来的年轻人都不愿意从事此类工作，企业用工成本大大增加且招工难的问题。以上原因推动企业对实现铸件自动化清理的需求越来越迫切。
[0004]目前也存在一些铸件精整系统，但是仅针对于铸铝件等塑性好、易于加工且披缝和毛刺较少的工件；铸铁件其塑性差、硬度高、含碳量高、铸造粘砂严重，铸铁件清理加工将产生较大的冲击载荷，对刀具要求较为严格，为保证加工效率需要使用大功率主轴，而大功率的加工系统无法采用机械浮动的方式去补偿由于铸造和装夹造成的误差，造成清理不干净或者加工到铸件本体而损坏铸件，严重的将造成加工系统的损坏或者重大安全事故发生，打磨效果很难达到用户的要求。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种精整铸铁件的工作站及铸铁件精整方法，以解决现有人工精整难度大，容易遗漏清理点，对人体伤害大；现有的机械精整系统难以清理铸铁件，易造成清理不干净、铸件损坏甚至造成重大安全事故的技术问题。针对铸造行业转型升级的需要，研发出机器人铸铁件自动精整系统，引入多项自动控制技术，包括工业机器人技术、智能检测技术、柔性在线补偿技术、传感器技术、伺服控制技术，主要用于铸造行业铸铁件精整的自动化、流水线生产作业，实现铸件完全不落地生产。解决目前铸铁件清理的生产瓶颈，大大提高生产效率和工件清理质量。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种精整铸铁件的工作站，包括基座、用以输送铸铁件的输送机构以及用以加工铸铁件的精整机构，输送机构和/或精整机构安装在基座上，工作站还包括用以固定定位铸铁件的工作台、用以将输送机构上的待加工铸铁件转移到工作台上的转移机构以及用以控制输送机构运转和/或控制精整机构运转的控制机构，精整机构包括用以对待加工铸铁件进行精整加工的加工组件以及用于调整加工组件的加工方位的机器人，加工组件安装在机器人的活动端。
[0008]进一步地，控制机构包括用以控制机器人运转的机器人控制器以及用以控制工作台运转的中央控制器。
[0009]进一步地，工作台上设有用以固定定位待加工铸铁件的定位工装，定位工装上装有用以固定定位待加工铸铁件的夹紧机构。
[0010]进一步地，工作台为双工位工作台，定位工装包括靠近输送机构布置的第一定位工装以及靠近精整机构布置的第二定位工装；第一定位工装和第二定位工装分别设于双工位工作台两端的工位上，工作台的中部通过转动件安装在基座上，第一定位工装与第二定位工装通过旋转转动件进行位置的置换；中央控制器控制工作台的旋转以及控制夹紧机构的夹持或放开。
[0011]进一步地，定位工装与工作台之间还设有变位机，定位工装设于变位机上。
[0012]进一步地，机器人包括固定在基座上并可沿水平方向旋转的旋转座、连接在旋转座上的机械臂以及用于机械臂旋转和/或回转的机械关节；机械臂包括至少一根转动臂，转动臂两端均设有机械关节，机械臂的活动端连接加工组件。
[0013]进一步地,加工组件包括连接在机械臂活动端的机械关节上的电主轴、连接在电主轴输出端的刀柄以及固接在刀柄上的刀具。
[0014]进一步地，机械臂上机械关节的运动轨迹处于同一平面。机械臂的旋转和/或回转轨迹处于同一平面。
[0015]进一步地，机器人设置有两组，两组机器人沿工作台的轴线对称布置；两组机器人之间设有用以更换加工组件的刀具的刀库。
[0016]进一步地，刀库包括用以安放刀具并可旋转的分度盘，分度盘的换刀机构上连有用以控制换刀的液压站；分度盘下端连接有与分度盘联动的槽轮机构，槽轮机构的分度角与分度盘的分度角相同；槽轮机构下端连接有用于间歇转位运转驱动槽轮机构转动的驱动装置；驱动装置连接中央控制器，通过中央控制器控制驱动装置运转；刀库外设有用以容纳刀库并起防尘作用的防尘罩，防尘罩上开设有采用气缸驱动开启或关闭的防尘门。
[0017]进一步地，输送机构包括用以取出待加工铸铁件的取料输送通道以及用以放置加工后的铸铁件的放料输送通道。
[0018]进一步地，精整机构内还设有用于待加工铸铁件精整加工过程中进行冷却的冷水机；精整机构外设有用以阻隔加工扬尘和飞屑的隔挡。
[0019]进一步地，待加工铸铁件和/或工作台和/或加工组件上安装有测距传感器，测距传感器连接中央控制器和/或机器人控制器。
[0020]根据本发明的另一方面，还提供了一种铸铁件的精整方法，其包括上述铸铁件的精整工作站，包括以下步骤:a、通过转移机构从输送机构上获取铸铁件并将获取的铸铁件放置于双工位工作台的第一定位工装上，中央控制器控制夹紧机构对铸铁件进行固定山、中央控制器控制双工位工作台旋转，将第一定位工装与第二定位工装的位置进行互换，并在第二定位工装上重复步骤a ;c、机器人控制器和中央控制器根据预定路径控制机器人、加工组件以及双工位工作台对铸铁件进行精整加工；d、加工完毕后，机器人回到原位，同时中央控制器控制双工位工作台旋转将第一定位工装与第二定位工装的位置置换，通过转移机构将第一定位工装上加工好的铸铁件转移到输送机构上；e、重复步骤b、C、d，实现铸铁件输送和精整加工的加工物流循环。
[0021]进一步地，在步骤c实施前加入误差检测步骤，按预定路径对铸铁件进行由铸造或装夹造成的位置误差进行检测，通过测距传感器感应铸铁件的位置误差并传输给到中央控制器；中央控制器依据位置误差数据确定新加工路径，并将新加工路径传输给机器人控制器；机器人控制器和中央控制器根据新加工路径控制机器人以及加工组件对铸铁件进行精整加工。
[0022]进一步地，步骤c中，由机器人抓取加工组件根据事先预定的加工路径对铸铁件进行精整加工，中央控制器控制夹紧机构和/或变位机实现铸铁件在双工位工作台上的姿态转换，以配合机器人的移动空间轨迹，使得整个精整机构覆盖铸铁件的所有精整特征。
[0023]进一步地，加工过程中针对铸铁件具体的精整特征需要选取对应的刀具，由中央控制器控制刀库，将对应的刀具切换至换刀位置，由机器人将加工组件送至换刀位置并配合换刀液压站完成换刀动作。
[0024]进一步地，刀库内设有用以换刀的多个刀具，每个刀具下方均对应设置有相应的位置传感器，刀具和原位感应片固定在刀库的分度盘上并同步转动，位置传感器固定在刀库的底部机架上；位置传感器从原位感应片获得位置信号并向中央控制器输出信号，中央控制器通过位置传感器的输出信号判断换刀位置的刀具型号。
[0025]本发明具有以下有益效果:
[0026]1、本精整铸铁件的工作站，采用转移、固定定位、精整加工结构模式设置完整的机械化精整加工装置，主要用于铸造行业铸铁件精整的自动化、流水线生产作业，整个加工过程均通过机械化转移并且在作业平台上进行，实现铸件完全不落地生产，解决目前铸铁件清理的生产瓶颈，大大提高生产效率和工件清理质量；通过输送机构输送铸铁件，完成输入和输出的功能；通过转移机构从输送机构上抓取待加工铸铁件并且送入工作台等待后续精整加工，并且通过转移机构从工作台上将加工完毕后的铸铁件送回到输送机构；通过工作台对待加工铸铁件进行固定定位，以便于自动化的精整加工，保证精确的精整加工，保证铸铁件的清理质量；通过装配有加工组件的机器人对待加工铸铁件的表面进行精整加工，采用预定加工路径对铸铁件实现自动精整，能够有效避免遗漏的现象，加工精度能够得到保证。
[0027]2、提供了一种铸铁件机器人在线自动精整的方法，实现了铸铁件精整连续、集约化生产，进一步可实现浇注成型后从落砂、切浇冒口、抛丸、清理、涂装等工序铸铁件不落地、全自动化流水线生产作业。全程采用机械化自动控制运行，解决了人工精整环境下工人粉尘、噪音伤害严重和劳动强度大的困扰。改变了人工精整脏、乱、差的生产面貌。提高了铸造企业铸件精整产能，大幅减少了企业用工成本。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。【专利附图】
【附图说明】
[0029]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0030]图1是本发明优选实施例的精整铸铁件的工作站的结构示意图；
[0031]图2是本发明优选实施例的机器人对待加工铸铁件进行精整加工的结构示意图；
[0032]图3是本发明优选实施例的刀库的结构示意图；
[0033]图4是本发明优选实施例的刀具选择的结构示意图之一；
[0034]图5是本发明优选实施例的刀具选择的结构示意图之二。
[0035]图例说明:
[0036]1、基座；2、输送机构；201、取料输送通道；202、放料输送通道；3、精整机构；4、工作台；5、转移机构；6、机器人；601、旋转座；602、机械臂；603、机械关节；7、控制机构；
701、机器人控制器；702、中央控制器；8、加工组件;801、电主轴;802、刀柄;803、刀具;9、定位工装；901、第一定位工装；902、第二定位工装；10、夹紧机构；11、刀库；1101、分度盘；1102、槽轮机构；1103、驱动装置；12、防尘罩；13、气缸；14、防尘门；15、冷水机；16、测距传感器；17、原位感应片；18、隔挡；19、位置传感器。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0038]图1是本发明优选实施例的精整铸铁件的工作站的结构示意图；图2是本发明优选实施例的机器人对待加工铸铁件进行精整加工的结构示意图；图3是本发明优选实施例的刀库的结构示意图；图4是本发明优选实施例的刀具选择的结构示意图之一；图5是本发明优选实施例的刀具选择的结构示意图之二。
[0039]如图1所示，本实施例的精整铸铁件的工作站，包括基座1、用以输送铸铁件的输送机构2以及用以加工铸铁件的精整机构3，输送机构2和/或精整机构3安装在基座I上，工作站还包括用以固定定位铸铁件的工作台4、用以将输送机构2上的待加工铸铁件a转移到工作台4上的转移机构5以及用以控制输送机构2运转和/或控制精整机构3运转的控制机构7，精整机构3包括用以对待加工铸铁件a进行精整加工的加工组件8以及用于调整加工组件8的加工方位的机器人6，加工组件8安装在机器人6的活动端。本精整铸铁件的工作站采用转移、固定定位、精整加工结构模式设置完整的机械化精整加工装置，主要用于铸造行业铸铁件精整的自动化、流水线生产作业，整个加工过程均通过机械化转移并且在作业平台上进行，实现铸件完全不落地生产，解决目前铸铁件清理的生产瓶颈，大大提高生产效率和工件清理质量；通过输送机构2输送铸铁件，完成输入和输出的功能；通过转移机构5从输送机构2上抓取待加工铸铁件a并且送入工作台4等待后续精整加工，并且通过转移机构5从工作台4上将加工完毕后的铸铁件送回到输送机构2 ;通过工作台4对待加工铸铁件a进行固定定位，以便于自动化的精整加工，保证精确的精整加工，保证铸铁件的清理质量；通过装配有加工组件8的机器人6对待加工铸铁件a的表面进行精整加工，采用预定加工路径对铸铁件实现自动精整，能够有效避免遗漏的现象，加工精度能够得到保证。优选地，转移机构5可以采用机械臂、吊臂、转接传送带或者人工转移。优选地，基座I可以为地面、工作平台等。
[0040]如图1所示，本实施例中，控制机构7包括用以控制机器人6运转的机器人控制器701以及用以控制工作台4运转的中央控制器702。通过机器人控制器701对机器人6进行单独控制，以避免各种外部因素对机器人6动作造成阻碍，保证机器人6完成在待加工铸铁件a上精整加工的质量；通过中央控制器702对整个系统进行同一管控，从而实现整个装置的自动化运行。
[0041]如图1所示，本实施例中，工作台4上设有用以固定定位待加工铸铁件a的定位工装9。定位工装9上装有用以固定定位待加工铸铁件a的夹紧机构10。设置专用以放置待加工铸铁件a的定位工装9，以便转移机构5能够准确的将待加工铸铁件a放置于固定的地点，以保证后续精整加工的质量。通过夹紧机构10对待加工铸铁件a进行夹持固定，方便对待加工铸铁件a固定和释放控制，方便对待加工铸铁件a摆放姿态的调整，从而实现对待加工铸铁件a进行全方位的清理，减少清理死角的产生。
[0042]如图1和图2所示，本实施例中，工作台4为双工位工作台。采用双工位工作台，能够在同一时间内分别对两个工位上的待加工铸铁件进行精整加工和转移操作，并且可以进行工位的转换以实现不间断精整加工作业，提高加工的效率。定位工装9包括靠近输送机构2布置的第一定位工装901以及靠近精整机构3布置的第二定位工装902。第一定位工装901和第二定位工装902分别设于双工位工作台两端的工位上。靠近输送机构2布置的定位工装用以等待转移待加工铸铁件a或者加工后的铸铁件加工成品；靠近加工机构精整机构3布置的定位工装用以等待加工。设置用以转移待加工铸铁件a的定位工装和用以加工的定位工装，以方便同时进行加工和转移的操作，从而实现不间断流水线作业，提高加工精整加工的效率。工作台4的中部通过转动件b安装在基座I上。第一定位工装901与第二定位工装902通过旋转转动件b进行位置的置换，通过位置的互换同时也实现结构功能的互换。通过设置转动件6实现工作台4的转动，从而方便控制定位工装之间的位置转换，从而加快精整加工流水线作业的效率。中央控制器702控制工作台4的旋转以及控制夹紧机构10的夹持或放开。对待加工铸铁件a实现自动化固定和释放。
[0043]如图1和图2所示，本实施例中，定位工装9与工作台4之间还设有变位机d，定位工装9设于变位机d上。变位机d通过回转和/或翻转的方式自由变换工作台4上部的待加工铸铁件a的姿态，从而方便机器人6对待加工铸铁件a进行全方位的精整加工，避免清理的遗漏。
[0044]如图1和图2所示，本实施例中，机器人6包括固定在基座I上并可沿水平方向旋转的旋转座601、连接在旋转座601上的机械臂602以及用于机械臂602旋转和/或回转的机械关节603。通过旋转座601实现机器人6的水平旋转，机械臂602通过机械关节603实现伸展、旋转运动，实现对待加工铸铁件表面上不同方位、不同距离的目标进行自动化精整。机械臂602包括至少一根转动臂，转动臂两端均设有机械关节603。通过设置多根转动臂，能够实现更远距离和更多方位的目标精整，适用性更强。机械臂602的活动端连接加工组件8。通过活动端的加工组件8与机械臂602的灵活性实现多方位的精准加工。
[0045]如图1和图2所示,本实施例中,加工组件8包括连接在机械臂602活动端的机械关节603上的电主轴801、连接在电主轴801输出端的刀柄802以及固接在刀柄802上的刀具803。优选地，加工组件8设置于机器人6的六轴法兰上，机器人6按照所约定的路径对待加工铸铁件a进行定点精整加工。待加工铸铁件a放置于变位机d上，变位机d可带动待加工铸铁件a实现360°旋转以切换待加工铸铁件a的姿态并配合机器人6的空间移动轨迹完成待加工铸铁件a的精整加工。
[0046]本实施例中，机械臂602上机械关节603的运动轨迹处于同一平面。机械臂602的旋转和/或回转轨迹处于同一平面。机械臂602通过机械关节603实现同一个平面内的移动，实现一个面上的移动操作，同时通过旋转座601实现整体的水平旋转，从而实现空间的移动，能够完成对待加工铸铁件a全方位的精整加工。
[0047]如图1和图2所示，本实施例中，机器人6设置有两组。能够分别从两个方向对待加工铸铁件a进行精整加工，从而减少处理死角，清理得更彻底，保证精整加工的质量。同时机器人6也可以设置多组，多组机器人6环绕在工作台4的周围布置，从而实现从多方位进行的精准加工。两组机器人6沿工作台4的轴线对称布置。能够确保机器人6同步加工的精确性，方便检测和实施加工路径，减少自动控制的难度。两组机器人6之间设有用以更换加工组件8的刀具803的刀库11。当设置多组机器人6时，刀库11设置在多组机器人6的共用交点位置，保证机器人6可以分别进行换刀，相互间不构成阻碍。可以根据精整加工的部位实现随时的换刀，从而保证精整的质量。优选地，刀库11设置于精整机构3内。优选地，带有刀库11的精整机构3处于安全房内。
[0048]如图1和图3所示，本实施例中，刀库11包括用以安放刀具803并可旋转的分度盘1101。分度盘1101的换刀机构上连有用以控制换刀的液压站C。分度盘1101下端连接有与分度盘1101联动的槽轮机构1102。槽轮机构1102的分度角与分度盘1101的分度角相同。形成同步的联动机构，方便换刀位置的控制。槽轮机构1102下端连接有用于间歇转位运转驱动槽轮机构1102转动的驱动装置1103。驱动装置1103采用间歇转位，驱动槽轮机构1102带动分度盘1101的固定角度的旋转转换，保证不同的刀具803始终沿着固定的点轨迹跳转，方便对随时取用刀具803或者换用刀具803。驱动装置1103连接中央控制器
702。通过设置相互连接的联动机构实现整体结构的联动。通过中央控制器702控制驱动装置1103运转。刀库11外设有用以容纳刀库11并起防尘作用的防尘罩12。刀库11设于防尘罩12内。防尘罩12上开设有采用气缸13驱动开启或关闭的防尘门14。
[0049]如图1所示，本实施例中，输送机构2包括用以取出待加工铸铁件a的取料输送通道201以及用以放置加工后的铸铁件的放料输送通道202。采用双通道结构，避免待加工铸铁件a与加工好的成品混乱，从而保证整个加工过程有序的进行，降低失误率以及遗漏率。优选地，输送机构2采用输送辊道，能够有效避免铸铁件与通道之间的相互摩擦造成的损坏。优选地，取料输送通道201采用上料辊道；放料输送通道202采用下料辊道。
[0050]如图1所示，本实施例中，精整机构3内还设有用于待加工铸铁件a精整加工过程中进行冷却的冷水机15。通过冷水机15对待加工铸铁件a表面进行持续供水，以降低待加工铸铁件a在精整加工过程中由于摩擦产生的高热，降低高热带来的不利后果。精整机构3外设有用以阻隔加工扬尘和飞屑的隔挡18。整个精整机构3处于隔挡18内，避免加工时产生的扬尘以及加工带起的金属碎屑向外界传播，从而减少加工给环境带来的污染以及对人体的伤害。优选地，隔挡18组合形成封闭的安全房。封闭的安全房不仅能够避免加工时产生的扬尘以及加工带起的金属碎屑向外界传播，同时还能够隔绝噪音污染，从而减少加工给环境以及人体带来的危害。[0051]本实施例中，待加工铸铁件a和/或工作台4和/或加工组件8上安装有测距传感器16，测距传感器16连接中央控制器702和/或机器人控制器701。利用测距传感器16测量当前铸铁件到标准平面的距离并将数据传送给中央控制器702，由中央控制器702计算出当前加工平面，进而与样件所对应的加工平面进行比较得出两者的偏差。中央控制器702将偏差值传送给机器人控制器701，机器人控制器701调取对应的样件加工路径并根据偏差值进行纠正形成当前的加工路径。实现加工路径的校对。从而实现对待加工铸铁件a的精确加工。提供铸铁件由铸造和装夹所造成的误差在线测量和加工路径自动补偿的方法，可充分保证清理加工系统的可靠性，防止加工系统的损坏或者重大安全事故发生。保证了铸铁件精整的质量和精整效果的一致性。
[0052]如图1、图2、图3、图4和图5，本实施例的铸铁件的精整方法，其包括上述铸铁件的精整工作站，包括以下步骤:a、通过转移机构5从输送机构2上获取铸铁件并将获取的铸铁件放置于双工位工作台的第一定位工装901上，中央控制器702控制夹紧机构10对铸铁件进行固定；b、中央控制器702控制双工位工作台旋转，将第一定位工装901与第二定位工装902的位置进行互换，并在第二定位工装902上重复步骤a ;c、机器人控制器701和中央控制器702根据预定路径控制机器人6、加工组件8以及双工位工作台对铸铁件进行精整加工；d、加工完毕后，机器人6回到原位，同时中央控制器702控制双工位工作台旋转将第一定位工装901与第二定位工装902的位置置换，通过转移机构5将第一定位工装901上加工好的铸铁件转移到输送机构2上；e、重复步骤b、c、d，实现铸铁件输送和精整加工的加工物流循环。采用转移、固定定位、精整加工结构模式设置完整的机械化精整加工装置，主要用于铸造行业铸铁件精整的自动化、流水线生产作业，整个加工过程均通过机械化转移并且在作业平台上进行，实现铸件完全不落地生产，解决目前铸铁件清理的生产瓶颈，大大提高生产效率和工件清理质量；通过输送机构2输送铸铁件，完成输入和输出的功能；通过转移机构5从输送机构2上抓取待加工铸铁件并且送入工作台等待后续精整加工，并且通过转移机构5从双工位工作台上将加工完毕后的铸铁件送回到输送机构2 ;通过工作台对待加工铸铁件进行固定定位，以便于自动化的精整加工，保证精确的精整加工，保证铸铁件的清理质量；通过设置转动件b实现双工位工作台的转动，从而方便控制定位工装之间的位置转换，从而加快精整加工流水线作业的效率。中央控制器702控制双工位工作台的旋转以及控制夹紧机构10的夹持或放开，对待加工铸铁件a实现自动化固定和释放。通过装配有加工组件8的机器人6对待加工铸铁件的表面进行精整加工，采用预定加工路径对铸铁件实现自动精整，能够有效避免遗漏的现象，加工精度能够得到保证。
[0053]如图1、图2、图3、图4和图5，本实施例中，在步骤c实施前加入误差检测步骤，按预定路径对铸铁件进行由铸造或装夹造成的位置误差进行检测，通过测距传感器16感应铸铁件的位置误差并传输给到中央控制器702 ;中央控制器702依据位置误差数据确定新加工路径，并将新加工路径传输给机器人控制器701 ;机器人控制器701和中央控制器702根据新加工路径控制机器人6以及加工组件8对铸铁件进行精整加工。利用测距传感器16测量当前铸铁件到标准平面的距离并将数据传送给中央控制器702，由中央控制器702计算出当前加工平面，进而与样件所对应的加工平面进行比较得出两者的偏差。中央控制器702将偏差值传送给机器人控制器701，机器人控制器701调取对应的样件加工路径并根据偏差值进行纠正形成当前的加工路径。实现加工路径的校对。从而实现对待加工铸铁件a的精确加工。提供铸铁件由铸造和装夹所造成的误差在线测量和加工路径自动补偿的方法，可充分保证清理加工系统的可靠性，防止加工系统的损坏或者重大安全事故发生。保证了铸铁件精整的质量和精整效果的一致性。
[0054]如图1、图2、图3、图4和图5，本实施例中，步骤c中，由机器人6抓取加工组件8根据事先预定的加工路径对铸铁件进行精整加工，中央控制器702控制夹紧机构10和/或变位机d实现铸铁件在双工位工作台上的姿态转换，以配合机器人6的移动空间轨迹，使得整个精整机构3覆盖铸铁件的所有精整特征。
[0055]如图1、图2、图3、图4和图5，本实施例中，加工过程中针对铸铁件具体的精整特征需要选取对应的刀具803，由中央控制器702控制刀库11，将对应的刀具803切换至换刀位置，由机器人6将加工组件8送至换刀位置并配合换刀液压站c完成换刀动作。实现自动切换多种刀具803的类型，从而保证精整加工的质量。
[0056]如图1、图2、图3、图4和图5，本实施例中，刀库11内设有用以换刀的多个刀具803。每个刀具803下方均对应设置有相应的位置传感器19。位置传感器19固定在刀库I的底部机架上。刀具803和原位感应片17固定在11的分度盘1101上并同步转动。位置传感器19从原位感应片17获得位置信号并向中央控制器702输出信号，中央控制器702通过位置传感器19的输出信号判断换刀位置的刀具型号。实现自动切换多种刀具803的类型，从而保证精整加工的质量。
[0057]实施时，如图1所示，铸铁件机器人自动精整工作站包含两台机器人6及两套加工组件8，两套误差检测装置(测距传感器16)，刀库11，双工位工作台(工作台4)，安全房(隔挡18)。双工位工作台分为上料、加工两个工位并实现两工位的自动切换，两个工位上均设置夹紧机构10和定位工装。加工组件8和测距传感器16设置于机器人6的第六轴法兰上组成两套加工系统，与刀库11、加工工位组成铸铁件精整加工系统并设置于安全房(隔挡18)内。上料工位设置于安全房(隔挡18)外侧并作为人工操作区域。铸铁件精整加工系统由机器人控制器701和中央控制器702统一控制，铸铁件机器人自动精整工作站设置用于加工系统冷却的冷水机15、用于加工系统换刀的液压站。工作站设置于铸铁件输送辊道(输送机构2) —侧，由上料机械手或者人工(转移机构5)在上料辊道取料，加工完成后再将铸件转运至下料辊道形成铸铁件输送、精整加工的物流循环。
[0058]工作流程:
[0059]第一步，上料机械手或者操作人员在输送辊道(输送机构2)的上料辊道取料，放置于双工位工作台(工作台4)的上料工位的定位工装上。
[0060]第二步，中央控制器702控制夹紧机构10，将铸铁件固定在定位工装上。
[0061]第三步，中央控制器702控制双工位工作台旋转，将上料工位切换至加工工位。
[0062]第四步，机器人6按预定路径对铸铁件由于铸造和装夹造成的误差进行检测。具体方式是由机器人6抓取误差检测系统(测距传感器16)对铸铁件进行扫描，扫描数据传输给中央控制器702。
[0063]第五步，中央控制器702处理扫描数据，形成新的工件坐标。并将新的工件坐标传输给机器人控制器701。
[0064]第六步，机器人控制器701根据新的工件坐标校正精整加工路径，同时中央控制器702启动加工组件8。[0065]第七步，加工组件8配合机器人6工作，对铸铁件进行精整加工。具体的方式是由机器人6抓取加工组件8根据机器人6事先预定的加工路径对铸铁件进行加工，双工位工作台实现铸铁件姿态的转换并配合机器人6的空间移动轨迹使得加工组件8覆盖所有精整特征。加工过程中针对具体的精整特征需要选取相对应的刀具，具体的方式是由中央控制器702控制刀库11将对应的刀具803切换至换刀位置后由机器人6将加工组件8送至换刀位置并配合换刀液压站完成换刀动作。
[0066]第八步，加工完成后机器人6回到原位，同时中央控制器702控制双工位工作台旋转将加工好的铸铁件转运至下料工位，同时将新铸件送至加工工位。
[0067]第九步，中央控制器702控制夹紧机构10工作松开铸件。
[0068]第十步，上料机械手或者操作人员将加工好的铸件转运至下料辊道并从上料辊道重新选取铸件转运至双工位工作台中上料工位的定位工装上。实现铸铁件输送、精整加工的物流循环。
[0069]刀具选择办法:
[0070]如图3所示，根据加工需要选取所需要的刀具803，将所有刀具803设置于分度盘1101上，分度盘1101根据刀具803的数量进行均分。优选地，选择四把刀具803则将分度盘1101均分成四等份。分度盘1101设置于防尘罩12内，起到粉尘和铁削防护的作用，并在换刀位置设置防尘门14由气缸13驱动实现开启和关闭的作用。分度盘1101下端连接槽轮机构1102，槽轮分度角与分度盘1101统一。优选地，选择四把刀具803则槽轮分度角为90°。槽轮机构1102下端连接驱动装置1103驱动槽轮机构1102实现间隙转位的功能，驱动装置1103每输出一圈即可实现分度盘1101进行90°的转位作用(四把刀具为例)。原位感应片17设置于分度盘1101的传动轴上，原位感应片17随分度盘1101传动轴一起旋转。位置传感器19设置于刀库11的底部机架上，位置传感器19设置于每把刀具803下方，通过位置位置传感器19输出信号判断换刀位置的刀具型号。
[0071]按如图4所示为刀具和位置传感器进行定义，并将此状态设置为分度盘1101原始状态，此时原位感应片17位于相应的位置传感器19处，位置传感器19输出原位感应片17在位信号，定义当前位置传感器19到达并感应到的刀具803所处位置为换刀位置。如图5所示，驱动装置1103带动分度盘1101旋转至另一位置，使得当前位置传感器19输出原位感应片17在位信号(图4所示)则当前位置传感器19到达并感应到的刀具803所处位置为换刀位置，依次类推随分度盘1101旋转，位置传感器19输出原位感应片17在位信号则当前位置传感器19到达并感应到的刀具803位置换刀位置。应用中通过定义驱动装置1103的旋转方向以及通过中央控制器702监控驱动装置1103的输出圈数再结合位置传感器19的输出信号即可形成刀具803选择的闭环控制。
[0072]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
【权利要求】
1.一种精整铸铁件的工作站，包括基座(1)、用以输送铸铁件的输送机构(2)以及用以加工铸铁件的精整机构(3)， 所述输送机构(2)和/或所述精整机构(3)安装在所述基座(1)上， 其特征在于， 工作站还包括用以固定定位铸铁件的工作台(4)、用以将所述输送机构(2)上的待加工铸铁件转移到所述工作台(4)上的转移机构(5)以及用以控制所述输送机构(2)运转和/或控制所述精整机构(3)运转的控制机构(7)， 所述精整机构(3)包括用以对待加工铸铁件进行精整加工的加工组件(8)以及用于调整所述加工组件(8)的加工方位的机器人(6)， 所述加工组件(8)安装在所述机器人(6)的活动端。
2.根据权利要求1所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于，所述控制机构(7)包括用以控制所述机器人(6)运转的机器人控制器(701)以及用以控制所述工作台(4)运转的中央控制器(702)。
3.根据权利要求2所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述工作台(4)上设有用以固定定位待加工铸铁件的定位工装(9)， 所述定位工装(9)上装有用以固定定位待加工铸铁件的夹紧机构(10)。
4.根据权利要求3所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述工作台(4)为双工位工作台， 所述定位工装(9)包括靠近所述输送机构(2)布置的第一定位工装(901)以及靠近所述精整机构(3)布置的第二定位工装(902)； 所述第一定位工装(901)和所述第二定位工装(902)分别设于所述双工位工作台两端的工位上， 所述工作台(4)的中部通过转动件安装在所述基座(1)上， 所述第一定位工装(901)与所述第二定位工装(902)通过旋转所述转动件进行位置的置换； 所述中央控制器(702)控制所述工作台(4)的旋转以及控制所述夹紧机构(10)的夹持或放开。
5.根据权利要求4所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述定位工装(9)与所述工作台(4)之间还设有变位机， 所述定位工装(9)设于所述变位机上。
6.根据权利要求2所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述机器人(6)包括固定在所述基座(1)上并可沿水平方向旋转的旋转座(601)、连接在所述旋转座(601)上的机械臂(602)以及用于所述机械臂(602)旋转和/或回转的机械关节(603)； 所述机械臂(602)包括至少一根转动臂， 所述转动臂两端均设有所述机械关节(603)， 所述机械臂(602)的活动端连接所述加工组件(8)。
7.根据权利要求6所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于，所述加工组件(8)包括连接在所述机械臂(602)活动端的所述机械关节(603)上的电主轴(801)、连接在所述电主轴(801)输出端的刀柄(802)以及固接在所述刀柄(802)上的刀具(803)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述机器人(6)设置有两组， 两组所述机器人(6)沿所述工作台(4)的轴线对称布置； 两组所述机器人(6)之间设有用以更换所述加工组件(8)的刀具(803)的刀库(11)。
9.根据权利要求8所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述刀库(11)包括用以 安放所述刀具(803)并可旋转的分度盘(1101)， 所述分度盘(1101)的换刀机构上连有用以控制换刀的液压站； 所述分度盘(1101)下端连接有与所述分度盘(1101)联动的槽轮机构(1102)， 所述槽轮机构(1102)的分度角与所述分度盘(1101)的分度角相同； 所述槽轮机构(1102)下端连接有用于间歇转位运转驱动所述槽轮机构(1102)转动的驱动装置(1103)； 所述驱动装置(1103)连接所述中央控制器(702)，通过所述中央控制器(702)控制所述驱动装置(1103)运转； 所述刀库(11)外设有用以容纳所述刀库(11)并起防尘作用的防尘罩(12)， 所述防尘罩(12)上开设有采用气缸(13)驱动开启或关闭的防尘门(14)。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于，所述输送机构⑵包括用以取出待加工铸铁件的取料输送通道(201)以及用以放置加工后的铸铁件的放料输送通道(202)。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述精整机构(3)内还设有用于待加工铸铁件精整加工过程中进行冷却的冷水机(15): 所述精整机构(3)外设有用以阻隔加工扬尘和飞屑的隔挡(18)。
12.根据权利要求2至7中任一项所述的精整铸铁件的工作站，其特征在于， 所述待加工铸铁件和/或所述工作台(4)和/或所述加工组件(8)上安装有测距传感器(16), 所述测距传感器(16)连接所述中央控制器(702)和/或所述机器人控制器(701)。
13.—种铸铁件的精整方法，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的精整铸铁件的工作站，包括以下步骤: a、通过转移机构(5)从输送机构(2)上获取铸铁件并将获取的所述铸铁件放置于双工位工作台的第一定位工装(901)上，中央控制器(702)控制夹紧机构(10)对所述铸铁件进行固定； b、所述中央控制器(702)控制所述双工位工作台旋转，将所述第一定位工装(901)与第二定位工装(902)的位置进行互换，并在所述第二定位工装(902)上重复步骤a; C、机器人控制器(701)和所述中央控制器(702)根据预定路径控制机器人(6)、加工组件(8)以及所述双工位工作台对所述铸铁件进行精整加工； d、加工完毕后，所述机器人(6)回到原位，同时所述中央控制器(702)控制所述双工位工作台旋转将所述第一定位工装(901)与所述第二定位工装(902)的位置置换，通过所述转移机构(5)将所述第一定位工装(901)上加工好的所述铸铁件转移到所述输送机构(2)上； e、重复步骤b、c、d，实现铸铁件输送和精整加工的加工物流循环。
14.根据权利要求13所述的铸铁件的精整方法，其特征在于， 在所述步骤c实施前加入误差检测步骤，按预定路径对所述铸铁件进行由铸造或装夹造成的位置误差进行检测， 通过测距传感器(16)感应所述铸铁件的位置误差并传输给到所述中央控制器(702)；所述中央控制器(702)依据位置误差数据确定新加工路径，并将新加工路径传输给所述机器人控制器(701)； 所述机器人控制器(701)和所述中央控制器(702)根据新加工路径控制所述机器人(6)以及所述加工组件(8)对所述铸铁件进行精整加工。
15.根据权利要求13所述的铸铁件的精整方法，其特征在于， 所述步骤c中，由所述机器人(6)抓取所述加工组件(8)根据事先预定的加工路径对所述铸铁件进行精整加工， 所述中央控制器(702)控制所述夹紧机构(10)和/或变位机实现所述铸铁件在所述双工位工作台上的姿态转换，以配合所述机器人(6)的移动空间轨迹，使得整个精整机构(3)覆盖所述铸铁件的所有精整特征。
16.根据权利要求15所述的铸铁件的精整方法，其特征在于， 加工过程中针对所述铸铁件具体的精整特征需要选取对应的刀具(803)， 由所述中央控制器(702)控制刀库(11)， 将对应的所述刀具(803)切换至换刀位置， 由所述机器人(6)将所述加工组件(8)送至换刀位置并配合换刀液压站完成换刀动作。
17.根据权利要求16所述的铸铁件的精整方法，其特征在于， 所述刀库(11)内设有用以换刀的多个所述刀具(803)， 每个所述刀具(803)下方均对应设置有相应的位置传感器(19)， 所述刀具(803)和原位感应片(17)固定在所述刀库(11)的分度盘(1101)上并同步转动， 所述位置传感器(19)固定在所述刀库(11)的底部机架上； 所述位置传感器(19)从所述原位感应片(17)获得位置信号并向所述中央控制器(702)输出信号， 所述中央控制器(702)通过所述位置传感器(19)的输出信号判断换刀位置的刀具型号。
【文档编号】B22D29/00GK103978192SQ201410182994
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】郑勇全, 林彰东, 曹令亚, 蔡清汀, 熊浩, 王勇军, 华文孝 申请人:长沙长泰机器人有限公司