铸件柔性加工系统及铸件加工方法 |
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| 申请号 | CN201710672090.2 | 申请日 | 2017-08-08 | 公开(公告)号 | CN107443094A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 长沙长泰机器人有限公司; | 发明人 | 张昕; 胡俊文; 黄才英; 何奇; 定世君; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种铸件柔性加工系统及铸件加工方法，该铸件柔性加工系统包括智能相机、 机器人 、移动装卸平台、多用刀库和 控制器 ，控制器分别与智能相机、机器人和移动装卸平台相连，其中，智能相机，用于拍取待加工铸件的照片，确定待加工铸件的铸件加工 位置 ，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器；控制器，用于根据智能相机传送过来的位置数据，控制移动装卸平台运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正，并控制机器人在多用 车库 中调用相应加工刀具，以使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。本发明提供的铸件柔性加工系统及铸件加工方法，降低人工成本、提高加工效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铸件柔性加工系统，其特征在于，包括智能相机(10)、用于对待加工铸件进行加工的机器人(20)、用于安装所述待加工铸件的移动装卸平台(30)、用于存储相应加工刀具的多用刀库(40)、以及用于控制所述机器人和所述移动装卸平台(30)动作的控制器，所述控制器分别与所述智能相机(10)、所述机器人(20)和所述移动装卸平台(30)相连，其中，所述智能相机(10)，用于拍取待加工铸件的照片，确定所述待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的所述铸件加工位置的位置数据发送给所述控制器； |
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| 说明书全文 | 铸件柔性加工系统及铸件加工方法技术领域[0001] 本发明涉及铸件加工领域，特别地，涉及一种铸件柔性加工系统。此外，本发明还涉及应用上述铸件柔性加工系统的铸件加工方法。 背景技术[0002] 随着重体力劳动者数量的减少，劳动力成本急剧上升，加之打磨工作环境差、劳动强度高，很多人都不愿意干这项工作，从而造成打磨工序的劳动力成本居高不下。那么，如何降低打磨成本的问题，就赫然摆在铸造生产企业的面前。从根源上讲，打磨工序是为了清理前道工序质量不良造成的披缝、铁包、毛刺、粘砂等缺陷。从这个加工层面来讲，只要消除了前道工序所造成的这些质量不良的缺陷，就可以消除打磨工序，不仅可以缩短铸造生产流程，而且大幅度降低生产成本，但彻底消除前道工序中的质量不良是不可能的。 [0003] 随着铸造生产的专业化，一些生产特定铸件的铸造企业得到了很好的发展，由于其专业化的生产，利于铸件质量、成本的控制和技术人才的培养，其在行业内的竞争力越来越凸显，而此也是行业发展的趋势。专业化的铸件生产不仅可以减少打磨工器具的种类，还可以提高打磨效率，缩短打磨时间，也更容易实现打磨技术的自动化。然而，对于一些特定铸件的加工，需要人工用行车调取工件，再到切割机上把铸件浇筑口给切掉。然后再转运到下一个工位，由人工打磨铸件安装端面，再流转到数控加工车间，用车床把铸件外表面进行粗加工。最后到加工中心进行内壁精整。工序繁琐、加工工位多，且不能集中到同一车间，这样就降低了生产效率，而且转运过程中存在工件损坏的风险。 [0004] 采用人工加工铸件的方式存在以下缺点： [0005] 1、加工工位多，加工工位不能集中到同一车间，极大的影响了工作效率。 [0006] 2、人工一致性差，加工完后工件质量得不到很好保障。 [0007] 3、人工切割危险性大，人工切割时需要很靠近告诉旋转的切割锯条，并且需要用手推动工件向前运动，这样给工人带来了极大的危险。 [0008] 4、工作环境差，加工时会产生极大的粉尘，对工人的身体有一定的危害。 [0009] 因此，现有的铸件加工方法中存在的效率低，是一件亟待解决的技术问题。 发明内容[0010] 本发明提供了一种铸件柔性加工系统及铸件加工方法，以解决现有的铸件加工方法中存在的效率低的技术问题。 [0011] 本发明采用的技术方案如下： [0012] 根据本发明的一个方面，提供一种铸件柔性加工系统，包括智能相机、用于对待加工铸件进行加工的机器人、用于安装待加工铸件的移动装卸平台、用于存储相应加工刀具的多用刀库、以及用于控制机器人和移动装卸平台动作的控制器，智能相机、机器人、移动装卸平台分别与控制器相连，其中， [0013] 智能相机，用于拍取待加工铸件的照片，确定待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器； [0014] 控制器，用于根据智能相机传送过来的位置数据，控制移动装卸平台运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正，并控制机器人在多用刀库中调用相应加工刀具，以使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。 [0015] 进一步地，机器人包括用于安装相应加工刀具的电主轴、与电主轴相连的第一控制电机、以及与电主轴固定连接的旋转机构，控制器分别与第一控制电机和旋转机构相连，还用于控制旋转机构带动电主轴移动至摆正位置后的待加工铸件的相应位置，并控制第一控制电机带动电主轴旋转以使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。 [0016] 进一步地，电主轴为液压式拉刀电主轴，包括主轴和置于主轴内用于对相应加工刀具进行夹紧或松开的刀杆夹紧机构。 [0018] 进一步地，机器人还包括与控制器相连的主轴电机、与主轴电机的输出端相联结的联轴器、与联轴器相啮合的初级齿轮、套接在主轴上的从动齿轮、以及与初级齿轮和从动齿轮同时啮合用于将动力由主轴电机传递给主轴的次级齿轮，次级齿轮为双联滑移齿轮。 [0019] 进一步地，移动装卸平台上设置有第二控制电机及与第二控制电机相连的外部轴，控制器与第二控制电机相连，还用于控制第二控制电机带动外部轴运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正。 [0020] 进一步地，移动装卸平台还包括与外部轴活动连接的中空回转工作台、设置在回转工作台的安装端面上且与回转工作台滑动连接的多个可调节卡爪座、用于与多个可调节卡爪座相配合且固定连接在多个可调节卡爪座上的多个卡爪、以及对应设置在多个卡爪上用于将多个可调节卡爪座紧固于回转工作台上的多个紧固部。 [0021] 进一步地，加工刀具包括用于切割待加工铸件的浇筑口的切割刀具、用于加工待加工铸件的安装端面的盘铣头及用于加工待加工铸件的内壁的角度头，控制器还用于控制机器人移动以在对应工序完成后自动更换相应加工刀具。 [0022] 进一步地，智能相机和控制器均设置于机器人上。 [0023] 根据本发明的另一方面，还提供一种铸件加工方法，应用于上述的铸件柔性加工系统中，该铸件加工方法包括步骤： [0024] 智能相机拍取待加工铸件的照片，确定待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器； [0025] 控制器根据智能相机传送过来的位置数据，控制移动装卸平台运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正，并控制装有相应加工刀具的机器人使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。 [0026] 本发明具有以下有益效果： [0027] 本发明提供的铸件柔性加工系统及铸件加工方法，为一种高效、安全和优质的铸件加工方式，通过应用智能自动识别技术，以智能相机去引导机器人进行加工，使加工出来的工件具有高度的一致性，实现军工行业的精益化生产；并通过机器人对相应加工刀具进行更换，以在同一车间集中加工，减少加工工位和运转时间，降低人工成本、大大提高加工效率。 [0030] 图1是本发明铸件柔性加工系统优选实施例的结构示意图； [0031] 图2是图1中智能相机和机器人优选实施例的结构示意图； [0032] 图3是图2中电主轴优选实施例的结构示意图； [0033] 图4是图1中移动装卸平台优选实施例的结构示意图； [0034] 图5是本发明铸件加工方法优选实施例的流程示意图。 [0035] 附图标号说明： [0036] 10、智能相机；20、机器人；30、移动装卸平台；21、电主轴；22、旋转机构；31、外部轴；32、回转工作台；33、可调节卡爪座；34、卡爪；40、多用刀库。 具体实施方式[0037] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0038] 参照图1，本发明的优选实施例提供了一种铸件柔性加工系统，包括智能相机10、用于对待加工铸件进行加工的机器人20、用于安装待加工铸件的移动装卸平台30、用于存储相应加工刀具的多用刀库40、以及用于控制机器人和移动装卸平台30动作的控制器，智能相机10、机器人20、移动装卸平台30分别与控制器相连，其中，智能相机10，用于拍取待加工铸件的照片，确定待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器；控制器，用于根据智能相机10传送过来的位置数据，控制移动装卸平台30运动以使待加工铸件依据智能相机10确定的铸件加工位置进行摆正，并控制机器人20在多用刀库40中调用相应加工刀具，以使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。其中，智能相机10与控制器的连接可以是有线连接，也可以是无线连接，无线连接的方式可以为WIFI连接或是蓝牙连接等。 [0039] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，为一种高效、安全和优质的铸件加工方式，相较于现有技术，通过应用智能自动识别技术，以智能相机去引导机器人进行加工，使加工出来的工件具有高度的一致性，实现军工行业的精益化生产；并通过机器人对相应加工刀具进行更换，以在同一车间集中加工，减少加工工位和工件运转时间，降低人工成本、大大提高加工效率。 [0040] 优选地，如图2所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，机器人20包括用于安装相应加工刀具的电主轴21、与电主轴21相连的第一控制电机、以及与电主轴21固定连接的旋转机构22，控制器分别与第一控制电机和旋转机构22相连，旋转机构22上设置有旋转电机，控制器与旋转电机相连，控制器还用于控制旋转机构22中的旋转电机带动电主轴21移动至摆正位置后的待加工铸件的相应位置，并控制第一控制电机带动电主轴21旋转以使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。 [0041] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，通过机器人的旋转机构带动电主轴移动至摆正位置后的待加工铸件的相应位置；通过机器人的电主轴使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工，减少加工人员、加工工位和工件运转时间，大大提高加工效率。 [0042] 优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，电主轴21为液压式拉刀电主轴，包括主轴和置于主轴内用于对相应加工刀具进行夹紧或松开的刀杆夹紧机构。具体地，刀杆夹紧机构包括与控制器电连接的行程开关、设于主轴上端的液压缸、置于液压缸内的活塞、与活塞相连的顶杆、以及与顶杆的另一端相连用于夹紧或松开相应加工刀具的蝶形弹簧和拉爪。在本实施例中，当需要夹紧加工刀具时，顶杆在蝶形弹簧的作用下向上移动，使拉爪夹紧加工刀具的刀柄；当需要松开加工刀具时，控制器向行程开关发出松开控制信号，由行程开关将松开控制信号传送至液压缸，液压缸接收到松开控制信号后带动活塞运动以推动顶杆向下移动，顶杆向下移动时打开拉爪，蝶形弹簧产生弹性变形松开加工刀具。 [0043] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，电主轴采用液压式拉刀电主轴，在控制器的控制下，自动更换相应加工刀具，从而可集中在同一车间对待加工铸件进行多道工序加工，减少了待加工铸件周转的时间，提高了工作效率；并且电主轴采用液压控制方式，从而确保电主轴在停电时相应加工刀具不会松脱。 [0044] 优选地，如图2所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，机器人20为六轴悬臂机器人，当然还可以其他轴悬臂机器人，例如，四轴悬臂机器人等，均在本专利的保护保护范围之内。在本实施例中，机器人20还包括与控制器相连的主轴电机、与主轴电机的输出端相联结的联轴器、与联轴器相啮合的初级齿轮、套接在主轴上的从动齿轮、以及与初级齿轮和从动齿轮同时啮合用于将动力由主轴电机传递给主轴的次级齿轮，次级齿轮为双联滑移齿轮。刀具传动动力由主轴电机经联轴器传给初级齿轮，次级齿轮同时与初级齿轮和主轴上的从动齿轮相啮合，把动力从主轴电机传递给主轴，从而使用电主轴对摆正位置后的待加工铸件进行加工。在本实施例中，次级齿轮选用双联轴滑移齿轮，可实现两种不同的传速比，使主轴以不同的速度运转。 [0045] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，由控制器控制主轴电机带动主轴运转，并通过初级齿轮和次级齿轮的相互配合以相对应的转速使用相应刀具对待加工铸件进行不同工艺的加工，从而可集中在同一车间对待加工铸件进行多道工序加工，减少了待加工铸件周转的时间，提高加工的工作效率。 [0046] 优选地，如图4所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，机器人20还包括用于支撑机器人本体的基座，移动装卸平台30设置在机器人20的基座上，移动装卸平台30包括第二控制电机及与第二控制电机相连的外部轴31，其中，控制器与第二控制电机相连，还用于控制第二控制电机带动外部轴31旋转，促使外部轴31带动待加工铸件旋转到相应位置，以使待加工铸件依据智能相机10确定的铸件加工位置进行摆正。 [0047] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，由控制器控制外部轴旋转以带动待加工铸件旋转到相应位置，再结合智能相机传输的铸件加工位置的位置数据，控制机器人改变自身加工的位置，以保证每次加工位置一致。 [0048] 优选地，如图4所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，移动装卸平台30还包括与外部轴31活动连接的中空回转工作台32、设置在回转工作台32的安装端面上且与回转工作台32滑动连接的多个可调节卡爪座33、用于与多个可调节卡爪座33相配合的多个卡爪34、以及对应设置在多个卡爪34上用于将调节卡爪座33紧固于回转工作台32上的多个紧固部35。多个可调节卡爪座33以回转工作台32的安装端面的轴心点为中心，沿回转工作台32的安装端面的圆周方向均匀分布。回转工作台32的安装端面上对应设置有用于安装多个可调节卡爪座33的多个T型槽，多个可调节卡爪座33在多个T型槽内同步滑动以在径向上夹紧或松开待加工铸件。在可调节卡爪座33靠近卡爪34的一端面上设置有与卡爪34相配合用于对卡爪34的径向方向进行微调的端面齿。 [0049] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，利用可调节卡爪座将卡爪安装到不同的位置，以满足不同尺寸的待加工铸件的工件加工。本实施例提供的铸件柔性加工系统，通用性强，可对不同尺寸的待加工铸件进行加工。 [0050] 优选地，如图1所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，加工刀具包括用于切割待加工铸件的浇筑口的切割刀具、用于加工待加工铸件的安装端面的盘铣头及用于加工待加工铸件的内壁的角度头，控制器还用于控制机器人20移动以在对应工序完成后自动更换相应加工刀具。在本实施例中，采用了多用刀库40，多用刀库40可以同时拥有6把刀具，能进行不同的加工工序，大大提高了加工的效率。 [0051] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，通过控制器控制机器人在对应的工序中更换相应加工刀具，以在同一车间集中对待加工铸件进行加工，从而减少加工工位和工件运转时间，降低人工成本、大大提高加工效率。 [0052] 优选地，如图2所示，本实施例提供的铸件柔性加工系统，智能相机10和控制器均设置于机器人20上，以节省安装空间。具体地，智能相机10设置在电主轴21的上方，用于拍取待加工铸件的照片，并与预设在数据库中的模板进行比较，确定待加工铸件的铸件加工位置。 [0053] 本实施例提供的铸件柔性加工系统，通过应用智能相机的自动识别技术于军工铸件打磨行业中，以智能相机去引导机器人进行加工，使加工出来的工件具有高度的一致性，实现军工行业的精益化生产；并通过机器人对相应加工刀具进行更换，以在同一车间集中加工，减少加工工位和工件运转时间，大大提高加工效率。 [0054] 如图5所示，本实施例还提供一种铸件加工方法，应用于上述的铸件柔性加工系统中，该铸件加工方法包括以下步骤： [0055] 步骤S100、智能相机拍取待加工铸件的照片，确定待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器。 [0056] 智能相机拍取待加工铸件的照片，将拍取的照片与预先在数据库中建立工件模板进行对比，计算智能相机坐标系中的坐标，并根据智能相机坐标系与机器人坐标系之间的坐标换算关系进行换算，确定待加工铸件的铸件加工位置，并将确定的铸件加工位置的位置数据发送给控制器。其中，智能相机与控制器的连接方式可以是有线方式，也可以是无线方式。 [0057] 步骤S200、控制器根据智能相机传送过来的位置数据，控制移动装卸平台运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正，并控制装有相应加工刀具的机器人使用相应加工刀具对摆正位置后的待加工铸件进行加工。 [0058] 控制器根据智能相机传送过来的位置数据，控制移动装卸平台运动以使待加工铸件依据智能相机确定的铸件加工位置进行摆正，并控制机器人选取切割刀具并修改自身切割时的位置对待加工铸件进行第一次加工；待切割完成后，控制器控制机器人自动运行到多用刀库位置更换用于对待加工铸件进行安装端面加工的盘铣刀，对待加工铸件进行第二次加工；待安装端面加工完成后，控制器控制机器人自动运行到多用刀库位置更换用于对待加工铸件进行内壁加工的角度头，对待加工铸件进行第三次加工。 [0059] 本实施例提供的铸件加工方法，为一种高效、安全和优质的铸件加工方式，相较于现有技术，通过应用智能自动识别技术，以智能相机去引导机器人进行加工，使加工出来的工件具有高度的一致性，实现军工行业的精益化生产；并通过机器人对相应加工刀具进行更换，以在同一车间集中加工，减少加工工位和工件运转时间，降低人工成本、大大提高加工效率。 [0060] 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。 |
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