阅读说明：本技术 一种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法 (Machine shell processing production line and method based on robot feeding and discharging ) 是由 田茂胜 周彬 高杰 费伊平 方扬 周求 张琥 程志飞 袁申珅 于 2020-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于智能制造技术领域,具体提供了一种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法,在可拆垛料架内装工件,总控系统控制AGV小车将可拆垛料架搬运至机器人上料区域；具体地,可拆垛料架包括料盘基座以及叠放于料盘基座上的至少一层料盘,料盘上包括用于存放工件的多个仓位；背负式AGV料车包括AGV小车、顶升气缸及料架顶升板,顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座的挂耳的插销,从而实现AGV小车对于料架的装载；工业机器人单元抓取料盘上的工件至加工设备处进行加工,同时将已经加工完成的工件夹取放回至对应的料盘上。自动化程度高,实现了机壳类零件的自动化上下料加工,既适用于实际生产,又能作为实训装置培养制造技术的相关人才。(The invention belongs to the technical field of intelligent manufacturing, and particularly provides a machine shell processing production line and a method based on robot feeding and discharging.A workpiece is arranged in a detachable material rack, and a general control system controls an AGV trolley to convey the detachable material rack to a robot feeding area; the detachable stacking rack comprises a material tray base and at least one layer of material tray stacked on the material tray base, wherein the material tray comprises a plurality of bin positions for storing workpieces; the backpack AGV material vehicle comprises an AGV trolley, a jacking cylinder and a material rack jacking plate, wherein the jacking cylinder drives the material rack jacking plate to be provided with a bolt for inserting a hanging lug of a material tray base, so that the loading of the AGV trolley on the material rack is realized; the industrial robot unit grabs the work piece on the charging tray to the processing equipment department and processes, and the work piece clamp that will process the completion is got and is put back to on the corresponding charging tray simultaneously. The automatic feeding and discharging device has high automation degree, realizes the automatic feeding and discharging processing of the shell parts, is suitable for actual production, and can be used as a practical training device to train relevant talents of the manufacturing technology.)

一种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法。

背景技术

当今全球制造业的发展格局离不开智能制造，智能制造方面的人才需求与日俱增，市场急需大量高质量的相关专业人员来推动制造业的蓬勃发展。

现有的机壳加工生产线的自动化程度不高，部分过程需要人工进行操作，对加工设备进行上下料占用极大的人力资源，这种低效率模式往往跟不上自动化连续式生产的需求，不满足当前制造业的发展趋势。

因此，有必要设计一种既可以满足当前制造业发展趋势，引领制造业升级，满足市场对工业机器人应用提出的更高要求，能为企业培养掌握智能制造、工业机器人应用操作编程、系统集成等技术的复合型人才的基于机器人上下料的机壳加工生产线。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低的基于机器人上下料的机壳加工产线，以解决现有机壳加工生产线自动化程度不高以及智能制造相关人才缺乏的问题。

为此，本发明提供了一种基于机器人上下料的机壳加工产线，包括工业机器人单元及加工单元，所述工业机器人单元包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述加工单元包括至少一个带数控系统的加工设备，还包括总控系统及位于机器人上下料区域的移动料仓单元，所述移动料仓单元包括可拆垛料架以及背负式AGV料车，所述可拆垛料架包括料盘基座以及叠放于料盘基座上的至少一层料盘，所述料盘上包括用于存放工件的多个仓位；

所述背负式AGV料车包括AGV小车、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座的挂耳的插销，从而实现AGV小车对于料架的装载；

所述机器人手爪夹具用于夹取工件或者移动并放置空料盘。

优选地，所述机器人手爪夹具包括法兰盘，所述法兰盘上可旋转地设有旋转梁，所述旋转梁上固设有承载料盘的料盘托板以及抓取工件的工件手爪。

优选地，两个所述工件手爪对称连接于所述旋转梁的两端，每一所述工件手爪包括平行移动气缸和与其相连接的两个气动手指以用于夹持工件。

优选地，所述机器人手爪夹具上还设置有用于检测工件手爪是否抓取有加工件的感应传感器，所述感应器为压力传感器或激光收发器。

优选地，所述机器人手爪夹具的料盘托板上设有用于插入料盘基座的挂耳的两个定位销。

优选地，所述加工设备设置有自动门单元，所述自动门单元包括自动门、控制门开闭的自动门气缸以及判断自动门开闭是否到位的感应开关。

优选地，各所述仓位都在对角处装有用于工件或毛坯的定位一对圆锥销。

优选地，所述背负式AGV料车采用磁条引导方式，AGV前后均有碰撞保护装置，实现碰撞后立即断电停车；

AGV小车在车间内按照固定运动轨迹前进、后退或转弯，在局域网内通过总控系统对AGV进行实时调度。

优选地，所述移动料仓单元还包括料架导向装置，所述料架导向装置包括侧方导向装置、纵向定位装置，侧方导向装置包括侧方导向机架、导向滚轮组、侧方感应器用于判断该层料盘是否有料，纵向定位装置上装有感应器用于当料架与之发生接触碰撞时给总控系统发出到位信号。

本发明还提供了一种利用如前任一项所述的基于机器人上下料的机壳加工产线实现的方法，包括：

在可拆垛料架内装工件，总控系统控制AGV小车将可拆垛料架搬运至机器人上料区域；具体地，所述可拆垛料架包括料盘基座以及叠放于料盘基座上的至少一层料盘，所述料盘上包括用于存放工件的多个仓位；所述背负式AGV料车包括AGV小车、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座的挂耳的插销，从而实现AGV小车对于料架的装载；

工业机器人单元抓取料盘上的工件至加工设备处进行加工，同时将已经加工完成的工件夹取放回至对应的料盘上，具体地，所述工业机器人单元包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述机器人手爪夹具用于夹取工件或者移动并放置空料盘。

本发明的有益效果：本发明提供的这种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法。在可拆垛料架内装工件，总控系统控制AGV小车将可拆垛料架搬运至机器人上料区域；具体地，所述可拆垛料架包括料盘基座以及叠放于料盘基座上的至少一层料盘，所述料盘上包括用于存放工件的多个仓位；所述背负式AGV料车包括AGV小车、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座的挂耳的插销，从而实现AGV小车对于料架的装载；工业机器人单元抓取料盘上的工件至加工设备处进行加工，同时将已经加工完成的工件夹取放回至对应的料盘上，具体地，所述工业机器人单元包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述机器人手爪夹具用于夹取工件或者移动并放置空料盘。本发明自动化程度高，实现了机壳类零件的自动化上下料加工，既适用于实际生产，又能作为实训装置培养制造技术的相关人才。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明基于机器人上下料的机壳加工产线及方法的抓料盘状态示意图；

图2是本发明基于机器人上下料的机壳加工产线及方法的放置空料盘状态示意图；

图3是本发明基于机器人上下料的机壳加工产线及方法的抓放工件状态示意图；

图4是本发明基于机器人上下料的机壳加工产线及方法的机器人手爪夹具结构图；

图5是本发明基于机器人上下料的机壳加工产线及方法的料盘基座结构示意图。

附图标记说明：工业机器人单元1，可拆垛料架2，加工单元3，总控系统4，AGV小车5，工件6，料盘7，法兰盘8，旋转梁9，料盘托板10，工件手爪11，料盘基座12，激光对射传感器13，接触式感应器14。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种基于机器人上下料的机壳加工产线，包括工业机器人单元1及加工单元3，所述工业机器人单元1包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述加工单元3包括至少一个带数控系统的加工设备，还包括总控系统4及位于机器人上下料区域的移动料仓单元，所述移动料仓单元包括可拆垛料架2以及背负式AGV料车，所述可拆垛料架2包括料盘基座12以及叠放于料盘基座12上的至少一层料盘7，所述料盘7上包括用于存放工件6的多个仓位；所述背负式AGV料车包括AGV小车5、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座12的挂耳的插销，从而实现AGV小车5对于料架的装载；所述机器人手爪夹具用于夹取工件6或者移动并放置空料盘7。

所述工业机器人单元1包括工业机器人以及所述机器人手爪夹具，本实施例中的工业机器人采用6关节机器人，机器人手爪夹具用于夹取加工毛坯件或者移动并放置空料盘7。所述移动料仓单元2分散布置于机器人上下料区域和人工区域。所述可拆垛料架2由背负式AGV料车搬运并来回行走于人工区和机器人上下料区，实现物料的来回转移。所述工业机器人、移动料仓、以及所述加工中心均与所述总控系统4信号连接。

细化所述机器人手爪夹具的结构包括法兰盘8、旋转梁9、料盘托板10以及工件6手爪，所述法兰盘8与所述机器人本体第六轴末端连接，所述旋转梁9连接所述法兰盘8、所述料盘托板10以及所述工件6手爪。

上述基于机器人上下料机壳加工生产线的工作方法如下：

初始状态下，放满毛坯件的可拆垛料架2停放在总控柜附近的料架导向装置内，AGV料车停靠在初始取料位置，即料架正下方。总控系统4向工业机器人、AGV料车以及加工中心派发订单。

背负式AGV料车启动顶升气缸，通过顶升板上的插销将可拆垛料架2顶起并固定在AGV料车上，同时使料架底部离开地面。AGV料车根据事先规划好的移动路径，沿着地面上的磁条21移动。当AGV料车移动到磁条转折处会在原地进行90°旋转并继续朝料架落位点移动。当料车将进入料仓落位点时，纵向定位装置上的滚轮组会引导AGV料仓进入最终落位点，保证了料架的落位位置固定。

AGV料车到达料架落位点后，料架基座的前端边缘会碰触纵向定位装置上的接触式感应器14，感应器将料车到位信号发送给总控系统4，总控系统4给AGV料车发送落位信号。AGV料车收到总控信号后，启动回缩顶升气缸，将料架放置地面并与之脱离接触。

随后AGV料车从右边的料架终位撤离，并前往料架左端终位等待工件6加工。

总控系统4根据AGV料车的气缸回缩到位信号，以及安装在导向装置上的激光对射感应器信号，判断并给机器人发送启动信号。机器人开始启动事先示教好的工件6上下料程序。机器人手爪抓取一个物料后，运动至右侧加工中心入口处，并给右侧加工中心发送到位信号请求上料。加工中心内原有的工件6加工好后，气动门会打开，当气动门完全打开到位后，门上的传感器会发送上料信号给机器人。此时机器人手爪夹具会进入到加工中心内部。其中空着的手爪会抓取已经加工好的物料并提高至安全位置，将一个已抓取毛坯件的手爪移动到加工中心定位卡盘处，完成物料的转换。此例中，机壳零件需要经过两道加工程序，即先将毛坯移至右侧加工中心加工，再将半成品件移至左侧加工中心加工。

同理，当机器人完成与左侧加工中心的物料交换后，从左侧加工中心内取出成品件并将其放置位于左端终位的料盘基座12。如前所述，料盘基座12上的每个仓位都成对装有圆锥插销，可以于机壳零件底部的孔进行配合，使机器人能更容易更准确的放料。

放料完成后，机器人回到安全过渡点位，进行循环取料。当右侧第一层料盘7上的物料全部取走并加工完成后，左侧的料盘基座12也装满了加工好的机壳零件。机器人回到安全点位，此时总控系统4给机器人发送移动料盘7信号。机器人启动移动料盘7程序，将手爪切换至打开状态，机器人夹具的料盘托板10上的插销插入料盘7边缘的销孔内，通过销孔配合完成定位，并通过料盘托板10的接触面以及机器人夹具上两侧的手指侧面与料盘托板10底面接触，支撑起料盘7的整体质量，将料盘7抬起并脱离右侧的料盘基座12。随后将料盘7移动至左侧的料盘基座12上方，将其垂直放入料盘基座12上的定位孔内，完成空料盘7的转移。

当右侧料盘7转移至左侧的料盘基座12后，机器人退回安全位置，并继续启动取料工作。完成右侧料盘基座12上的毛坯件上料加工。并将加工好的机壳零件放置在位于左侧的料盘7仓位内。

当上层的料盘7装满加工好的机壳零件后，机器人退回安全位置。至此，完成了移动料架内所有毛坯的加工任务，并将右侧完整料架与左侧的料盘基座12进行了位置对调。此时右端终位只有一个料盘基座12，左端终位有完整的料架以及加工好的零件。总控系统4给AGV料车发送收料信号。AGV料车驶入左端终位将料架托起，并返回初始的人工区域。同理，后续来料后，AGV再将料架驶入左端终位，机器人从左侧料架取料并将成品件放置于右侧料盘基座12，如此往复循环。

同理，通过AGV以及移动料仓单元，可以实现多个机壳生产线的串联作业，工作人员只需在AGV停靠点集中将毛坯件放入规定的料仓内，通过总控系统4排产规划，指挥AGV料车将料架运输至各个机壳加工产线单元，并将加工完的零件和料架统一运输回指定地点的AGV停靠点。

优选的方案，所述机器人手爪夹具包括法兰盘8，所述法兰盘8上可旋转地设有旋转梁9，所述旋转梁9上固设有承载料盘的料盘托板10以及抓取工件的工件手爪11。工件手爪11抓紧和松开便可抓住工件或放下工件。

优选的方案，所述机器人手爪夹具上还设置有用于检测工件手爪11是否抓取有加工件的感应传感器，所述感应器为压力传感器或激光收发器。防止没有抓住。

优选的方案，所述机器人手爪夹具的料盘托板10上设有用于插入料盘基座的挂耳的两个定位销。定位销将料盘插住撑起，工件手爪11用来抓取工件，二者配合工作。

优选的方案，所述移动料仓单元还包括料架导向装置，所述料架导向装置包括侧方导向装置、纵向定位装置，侧方导向装置包括侧方导向机架、导向滚轮组、侧方感应器即为激光对射传感器13用于判断该层料盘是否有料，纵向定位装置上装有感应器即接触式感应器14，用于当料架与之发生接触碰撞时给总控系统发出到位信号。

本发明通过工业机器人，AGV料车，以及可拆垛料架2对普通机壳加工人工上下料产线进行了智能性优化，通过该方法可以将多个加工单元3串联起来，提高整体加工效率，省去了人工等待回收的时间。

本发明实施例还提供了一种利用如前任一项所述的基于机器人上下料的机壳加工产线实现的方法，所采用的的零部件设备与前述一致，在此不再赘述，具体地包括：

在可拆垛料架2内装工件6，总控系统4控制AGV小车5将可拆垛料架2搬运至机器人上料区域；具体地，所述可拆垛料架2包括料盘基座12以及叠放于料盘基座12上的至少一层料盘7，所述料盘7上包括用于存放工件6的多个仓位；所述背负式AGV料车包括AGV小车5、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座12的挂耳的插销，从而实现AGV小车5对于料架的装载；工业机器人单元1抓取料盘7上的工件6至加工设备处进行加工，同时将已经加工完成的工件6夹取放回至对应的料盘7上，具体地，所述工业机器人单元1包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述机器人手爪夹具用于夹取工件6或者移动并放置空料盘7。具体地工作原理与前述的用于机器人上下料机壳加工生产线的工作方法一致，在此不再赘述。

本发明的有益效果：本发明提供的这种基于机器人上下料的机壳加工产线及方法。在可拆垛料架内装工件，总控系统控制AGV小车将可拆垛料架搬运至机器人上料区域；具体地，所述可拆垛料架包括料盘基座以及叠放于料盘基座上的至少一层料盘，所述料盘上包括用于存放工件的多个仓位；所述背负式AGV料车包括AGV小车、顶升气缸及料架顶升板，顶升气缸驱动料架顶升板上设有用于插入料盘基座的挂耳的插销，从而实现AGV小车对于料架的装载；工业机器人单元抓取料盘上的工件至加工设备处进行加工，同时将已经加工完成的工件夹取放回至对应的料盘上，具体地，所述工业机器人单元包括工业机器人本体以及连接于所述机器人本体的机器人手爪夹具，所述机器人手爪夹具用于夹取工件或者移动并放置空料盘。本发明自动化程度高，实现了机壳类零件的自动化上下料加工，既适用于实际生产，又能作为实训装置培养制造技术的相关人才。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。