精整鑄鐵件的工作站及鑄鐵件精整方法
【專利摘要】本發明公開了一種精整鑄鐵件的工作站，包括基座、用以輸送鑄鐵件的輸送機構以及用以加工鑄鐵件的精整機構，輸送機構和/或精整機構安裝在基座上，工作站還包括用以固定定位鑄鐵件的工作臺、用以將輸送機構上的待加工鑄鐵件轉移到工作臺上的轉移機構以及用以控制輸送機構運轉和/或控制精整機構運轉的控制機構，精整機構包括用以對待加工鑄鐵件進行精整加工的加工組件以及用于調整加工組件的加工方位的機器人，加工組件安裝在機器人的活動端。采用轉移、固定定位、精整加工結構模式設置機械化精整加工裝置，用于鑄鐵件精整的自動化、流水線生產作業，實現鑄件完全不落地生產，大大提高生產效率和工件清理質量。
【專利說明】精整鑄鐵件的工作站及鑄鐵件精整方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鑄鐵件精整加工【技術領域】，特別地，涉及一種精整鑄鐵件的工作站。此夕卜，本發明還涉及一種包括上述工作站的鑄鐵件的精整方法。
【背景技術】
[0002]鑄件經鑄造成型后需要經過清理才能轉入機加工工段。鑄件清理是指，鑄件澆注成型后從落砂開始至鑄件進行精加工之前的一系列鑄件清理工序的總稱。包括鑄件落砂、去澆冒口、熱處理、振擊除芯、二次精拋、除銹涂裝、工件檢驗、一次拋丸、磨削機磨削、人工精整、二次精拋、檢驗及鑄件涂裝等。
[0003]在人工精整工段，由于一方面鑄件絕大多數表面不規則且內部特征較多；另一方面鑄件型號、規格較多。要實現鑄件在線清理難度太大，傳統的清理模式是采用大功率通過式磨削機加工鑄件規則表面形成的披縫、澆冒根、氧化皮等再轉由人工精整。人工精整需要清除的特征數量多且覆蓋面大,清理工作量大。清理特征的多樣性要求清理過程中工件需要連續翻邊。因此多數企業只能依靠人工采取地攤式生產，產能低且造成鑄件擺放混亂、易遺漏。多年來由于鑄件清理不被人們重視，清理手段主要是人工打磨，尤其在鑄鐵件生產企業，清理場地是遍地開花，到處是工作場地，到處是揚塵點，鑄件清理人群大多為農民工，清理工人干幾年就得了肺病的情況多見。另一方面隨著工人老齡化現在成長起來的年輕人都不愿意從事此類工作，企業用工成本大大增加且招工難的問題。以上原因推動企業對實現鑄件自動化清理的需求越來越迫切。
[0004]目前也存在一些鑄件精整系統，但是僅針對于鑄鋁件等塑性好、易于加工且披縫和毛刺較少的工件；鑄鐵件其塑性差、硬度高、含碳量高、鑄造粘砂嚴重，鑄鐵件清理加工將產生較大的沖擊載荷，對刀具要求較為嚴格，為保證加工效率需要使用大功率主軸，而大功率的加工系統無法采用機械浮動的方式去補償由于鑄造和裝夾造成的誤差，造成清理不干凈或者加工到鑄件本體而損壞鑄件，嚴重的將造成加工系統的損壞或者重大安全事故發生，打磨效果很難達到用戶的要求。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種精整鑄鐵件的工作站及鑄鐵件精整方法，以解決現有人工精整難度大，容易遺漏清理點，對人體傷害大；現有的機械精整系統難以清理鑄鐵件，易造成清理不干凈、鑄件損壞甚至造成重大安全事故的技術問題。針對鑄造行業轉型升級的需要，研發出機器人鑄鐵件自動精整系統，引入多項自動控制技術，包括工業機器人技術、智能檢測技術、柔性在線補償技術、傳感器技術、伺服控制技術，主要用于鑄造行業鑄鐵件精整的自動化、流水線生產作業，實現鑄件完全不落地生產。解決目前鑄鐵件清理的生產瓶頸，大大提高生產效率和工件清理質量。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0007]—種精整鑄鐵件的工作站，包括基座、用以輸送鑄鐵件的輸送機構以及用以加工鑄鐵件的精整機構，輸送機構和/或精整機構安裝在基座上，工作站還包括用以固定定位鑄鐵件的工作臺、用以將輸送機構上的待加工鑄鐵件轉移到工作臺上的轉移機構以及用以控制輸送機構運轉和/或控制精整機構運轉的控制機構，精整機構包括用以對待加工鑄鐵件進行精整加工的加工組件以及用于調整加工組件的加工方位的機器人，加工組件安裝在機器人的活動端。
[0008]進一步地，控制機構包括用以控制機器人運轉的機器人控制器以及用以控制工作臺運轉的中央控制器。
[0009]進一步地，工作臺上設有用以固定定位待加工鑄鐵件的定位工裝，定位工裝上裝有用以固定定位待加工鑄鐵件的夾緊機構。
[0010]進一步地，工作臺為雙工位工作臺，定位工裝包括靠近輸送機構布置的第一定位工裝以及靠近精整機構布置的第二定位工裝；第一定位工裝和第二定位工裝分別設于雙工位工作臺兩端的工位上，工作臺的中部通過轉動件安裝在基座上，第一定位工裝與第二定位工裝通過旋轉轉動件進行位置的置換；中央控制器控制工作臺的旋轉以及控制夾緊機構的夾持或放開。
[0011]進一步地，定位工裝與工作臺之間還設有變位機，定位工裝設于變位機上。
[0012]進一步地，機器人包括固定在基座上并可沿水平方向旋轉的旋轉座、連接在旋轉座上的機械臂以及用于機械臂旋轉和/或回轉的機械關節；機械臂包括至少一根轉動臂，轉動臂兩端均設有機械關節，機械臂的活動端連接加工組件。
[0013]進一步地,加工組件包括連接在機械臂活動端的機械關節上的電主軸、連接在電主軸輸出端的刀柄以及固接在刀柄上的刀具。
[0014]進一步地，機械臂上機械關節的運動軌跡處于同一平面。機械臂的旋轉和/或回轉軌跡處于同一平面。
[0015]進一步地，機器人設置有兩組，兩組機器人沿工作臺的軸線對稱布置；兩組機器人之間設有用以更換加工組件的刀具的刀庫。
[0016]進一步地，刀庫包括用以安放刀具并可旋轉的分度盤，分度盤的換刀機構上連有用以控制換刀的液壓站；分度盤下端連接有與分度盤聯動的槽輪機構，槽輪機構的分度角與分度盤的分度角相同；槽輪機構下端連接有用于間歇轉位運轉驅動槽輪機構轉動的驅動裝置；驅動裝置連接中央控制器，通過中央控制器控制驅動裝置運轉；刀庫外設有用以容納刀庫并起防塵作用的防塵罩，防塵罩上開設有采用氣缸驅動開啟或關閉的防塵門。
[0017]進一步地，輸送機構包括用以取出待加工鑄鐵件的取料輸送通道以及用以放置加工后的鑄鐵件的放料輸送通道。
[0018]進一步地，精整機構內還設有用于待加工鑄鐵件精整加工過程中進行冷卻的冷水機；精整機構外設有用以阻隔加工揚塵和飛屑的隔擋。
[0019]進一步地，待加工鑄鐵件和/或工作臺和/或加工組件上安裝有測距傳感器，測距傳感器連接中央控制器和/或機器人控制器。
[0020]根據本發明的另一方面，還提供了一種鑄鐵件的精整方法，其包括上述鑄鐵件的精整工作站，包括以下步驟:a、通過轉移機構從輸送機構上獲取鑄鐵件并將獲取的鑄鐵件放置于雙工位工作臺的第一定位工裝上，中央控制器控制夾緊機構對鑄鐵件進行固定山、中央控制器控制雙工位工作臺旋轉，將第一定位工裝與第二定位工裝的位置進行互換，并在第二定位工裝上重復步驟a ;c、機器人控制器和中央控制器根據預定路徑控制機器人、加工組件以及雙工位工作臺對鑄鐵件進行精整加工；d、加工完畢后，機器人回到原位，同時中央控制器控制雙工位工作臺旋轉將第一定位工裝與第二定位工裝的位置置換，通過轉移機構將第一定位工裝上加工好的鑄鐵件轉移到輸送機構上；e、重復步驟b、C、d，實現鑄鐵件輸送和精整加工的加工物流循環。
[0021]進一步地，在步驟c實施前加入誤差檢測步驟，按預定路徑對鑄鐵件進行由鑄造或裝夾造成的位置誤差進行檢測，通過測距傳感器感應鑄鐵件的位置誤差并傳輸給到中央控制器；中央控制器依據位置誤差數據確定新加工路徑，并將新加工路徑傳輸給機器人控制器；機器人控制器和中央控制器根據新加工路徑控制機器人以及加工組件對鑄鐵件進行精整加工。
[0022]進一步地，步驟c中，由機器人抓取加工組件根據事先預定的加工路徑對鑄鐵件進行精整加工，中央控制器控制夾緊機構和/或變位機實現鑄鐵件在雙工位工作臺上的姿態轉換，以配合機器人的移動空間軌跡，使得整個精整機構覆蓋鑄鐵件的所有精整特征。
[0023]進一步地，加工過程中針對鑄鐵件具體的精整特征需要選取對應的刀具，由中央控制器控制刀庫，將對應的刀具切換至換刀位置，由機器人將加工組件送至換刀位置并配合換刀液壓站完成換刀動作。
[0024]進一步地，刀庫內設有用以換刀的多個刀具，每個刀具下方均對應設置有相應的位置傳感器，刀具和原位感應片固定在刀庫的分度盤上并同步轉動，位置傳感器固定在刀庫的底部機架上；位置傳感器從原位感應片獲得位置信號并向中央控制器輸出信號，中央控制器通過位置傳感器的輸出信號判斷換刀位置的刀具型號。
[0025]本發明具有以下有益效果:
[0026]1、本精整鑄鐵件的工作站，采用轉移、固定定位、精整加工結構模式設置完整的機械化精整加工裝置，主要用于鑄造行業鑄鐵件精整的自動化、流水線生產作業，整個加工過程均通過機械化轉移并且在作業平臺上進行，實現鑄件完全不落地生產，解決目前鑄鐵件清理的生產瓶頸，大大提高生產效率和工件清理質量；通過輸送機構輸送鑄鐵件，完成輸入和輸出的功能；通過轉移機構從輸送機構上抓取待加工鑄鐵件并且送入工作臺等待后續精整加工，并且通過轉移機構從工作臺上將加工完畢后的鑄鐵件送回到輸送機構；通過工作臺對待加工鑄鐵件進行固定定位，以便于自動化的精整加工，保證精確的精整加工，保證鑄鐵件的清理質量；通過裝配有加工組件的機器人對待加工鑄鐵件的表面進行精整加工，采用預定加工路徑對鑄鐵件實現自動精整，能夠有效避免遺漏的現象，加工精度能夠得到保證。
[0027]2、提供了一種鑄鐵件機器人在線自動精整的方法，實現了鑄鐵件精整連續、集約化生產，進一步可實現澆注成型后從落砂、切澆冒口、拋丸、清理、涂裝等工序鑄鐵件不落地、全自動化流水線生產作業。全程采用機械化自動控制運行，解決了人工精整環境下工人粉塵、噪音傷害嚴重和勞動強度大的困擾。改變了人工精整臟、亂、差的生產面貌。提高了鑄造企業鑄件精整產能，大幅減少了企業用工成本。
[0028]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0030]圖1是本發明優選實施例的精整鑄鐵件的工作站的結構示意圖；
[0031]圖2是本發明優選實施例的機器人對待加工鑄鐵件進行精整加工的結構示意圖；
[0032]圖3是本發明優選實施例的刀庫的結構示意圖；
[0033]圖4是本發明優選實施例的刀具選擇的結構示意圖之一；
[0034]圖5是本發明優選實施例的刀具選擇的結構示意圖之二。
[0035]圖例說明:
[0036]1、基座；2、輸送機構；201、取料輸送通道；202、放料輸送通道；3、精整機構；4、工作臺；5、轉移機構；6、機器人；601、旋轉座；602、機械臂；603、機械關節；7、控制機構；
701、機器人控制器；702、中央控制器；8、加工組件;801、電主軸;802、刀柄;803、刀具;9、定位工裝；901、第一定位工裝；902、第二定位工裝；10、夾緊機構；11、刀庫；1101、分度盤；1102、槽輪機構；1103、驅動裝置；12、防塵罩；13、氣缸；14、防塵門；15、冷水機；16、測距傳感器；17、原位感應片；18、隔擋；19、位置傳感器。
【具體實施方式】
[0037]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0038]圖1是本發明優選實施例的精整鑄鐵件的工作站的結構示意圖；圖2是本發明優選實施例的機器人對待加工鑄鐵件進行精整加工的結構示意圖；圖3是本發明優選實施例的刀庫的結構示意圖；圖4是本發明優選實施例的刀具選擇的結構示意圖之一；圖5是本發明優選實施例的刀具選擇的結構示意圖之二。
[0039]如圖1所示，本實施例的精整鑄鐵件的工作站，包括基座1、用以輸送鑄鐵件的輸送機構2以及用以加工鑄鐵件的精整機構3，輸送機構2和/或精整機構3安裝在基座I上，工作站還包括用以固定定位鑄鐵件的工作臺4、用以將輸送機構2上的待加工鑄鐵件a轉移到工作臺4上的轉移機構5以及用以控制輸送機構2運轉和/或控制精整機構3運轉的控制機構7，精整機構3包括用以對待加工鑄鐵件a進行精整加工的加工組件8以及用于調整加工組件8的加工方位的機器人6，加工組件8安裝在機器人6的活動端。本精整鑄鐵件的工作站采用轉移、固定定位、精整加工結構模式設置完整的機械化精整加工裝置，主要用于鑄造行業鑄鐵件精整的自動化、流水線生產作業，整個加工過程均通過機械化轉移并且在作業平臺上進行，實現鑄件完全不落地生產，解決目前鑄鐵件清理的生產瓶頸，大大提高生產效率和工件清理質量；通過輸送機構2輸送鑄鐵件，完成輸入和輸出的功能；通過轉移機構5從輸送機構2上抓取待加工鑄鐵件a并且送入工作臺4等待后續精整加工，并且通過轉移機構5從工作臺4上將加工完畢后的鑄鐵件送回到輸送機構2 ;通過工作臺4對待加工鑄鐵件a進行固定定位，以便于自動化的精整加工，保證精確的精整加工，保證鑄鐵件的清理質量；通過裝配有加工組件8的機器人6對待加工鑄鐵件a的表面進行精整加工，采用預定加工路徑對鑄鐵件實現自動精整，能夠有效避免遺漏的現象，加工精度能夠得到保證。優選地，轉移機構5可以采用機械臂、吊臂、轉接傳送帶或者人工轉移。優選地，基座I可以為地面、工作平臺等。
[0040]如圖1所示，本實施例中，控制機構7包括用以控制機器人6運轉的機器人控制器701以及用以控制工作臺4運轉的中央控制器702。通過機器人控制器701對機器人6進行單獨控制，以避免各種外部因素對機器人6動作造成阻礙，保證機器人6完成在待加工鑄鐵件a上精整加工的質量；通過中央控制器702對整個系統進行同一管控，從而實現整個裝置的自動化運行。
[0041]如圖1所示，本實施例中，工作臺4上設有用以固定定位待加工鑄鐵件a的定位工裝9。定位工裝9上裝有用以固定定位待加工鑄鐵件a的夾緊機構10。設置專用以放置待加工鑄鐵件a的定位工裝9，以便轉移機構5能夠準確的將待加工鑄鐵件a放置于固定的地點，以保證后續精整加工的質量。通過夾緊機構10對待加工鑄鐵件a進行夾持固定，方便對待加工鑄鐵件a固定和釋放控制，方便對待加工鑄鐵件a擺放姿態的調整，從而實現對待加工鑄鐵件a進行全方位的清理，減少清理死角的產生。
[0042]如圖1和圖2所示，本實施例中，工作臺4為雙工位工作臺。采用雙工位工作臺，能夠在同一時間內分別對兩個工位上的待加工鑄鐵件進行精整加工和轉移操作，并且可以進行工位的轉換以實現不間斷精整加工作業，提高加工的效率。定位工裝9包括靠近輸送機構2布置的第一定位工裝901以及靠近精整機構3布置的第二定位工裝902。第一定位工裝901和第二定位工裝902分別設于雙工位工作臺兩端的工位上。靠近輸送機構2布置的定位工裝用以等待轉移待加工鑄鐵件a或者加工后的鑄鐵件加工成品；靠近加工機構精整機構3布置的定位工裝用以等待加工。設置用以轉移待加工鑄鐵件a的定位工裝和用以加工的定位工裝，以方便同時進行加工和轉移的操作，從而實現不間斷流水線作業，提高加工精整加工的效率。工作臺4的中部通過轉動件b安裝在基座I上。第一定位工裝901與第二定位工裝902通過旋轉轉動件b進行位置的置換，通過位置的互換同時也實現結構功能的互換。通過設置轉動件6實現工作臺4的轉動，從而方便控制定位工裝之間的位置轉換，從而加快精整加工流水線作業的效率。中央控制器702控制工作臺4的旋轉以及控制夾緊機構10的夾持或放開。對待加工鑄鐵件a實現自動化固定和釋放。
[0043]如圖1和圖2所示，本實施例中，定位工裝9與工作臺4之間還設有變位機d，定位工裝9設于變位機d上。變位機d通過回轉和/或翻轉的方式自由變換工作臺4上部的待加工鑄鐵件a的姿態，從而方便機器人6對待加工鑄鐵件a進行全方位的精整加工，避免清理的遺漏。
[0044]如圖1和圖2所示，本實施例中，機器人6包括固定在基座I上并可沿水平方向旋轉的旋轉座601、連接在旋轉座601上的機械臂602以及用于機械臂602旋轉和/或回轉的機械關節603。通過旋轉座601實現機器人6的水平旋轉，機械臂602通過機械關節603實現伸展、旋轉運動，實現對待加工鑄鐵件表面上不同方位、不同距離的目標進行自動化精整。機械臂602包括至少一根轉動臂，轉動臂兩端均設有機械關節603。通過設置多根轉動臂，能夠實現更遠距離和更多方位的目標精整，適用性更強。機械臂602的活動端連接加工組件8。通過活動端的加工組件8與機械臂602的靈活性實現多方位的精準加工。
[0045]如圖1和圖2所示,本實施例中,加工組件8包括連接在機械臂602活動端的機械關節603上的電主軸801、連接在電主軸801輸出端的刀柄802以及固接在刀柄802上的刀具803。優選地，加工組件8設置于機器人6的六軸法蘭上，機器人6按照所約定的路徑對待加工鑄鐵件a進行定點精整加工。待加工鑄鐵件a放置于變位機d上，變位機d可帶動待加工鑄鐵件a實現360°旋轉以切換待加工鑄鐵件a的姿態并配合機器人6的空間移動軌跡完成待加工鑄鐵件a的精整加工。
[0046]本實施例中，機械臂602上機械關節603的運動軌跡處于同一平面。機械臂602的旋轉和/或回轉軌跡處于同一平面。機械臂602通過機械關節603實現同一個平面內的移動，實現一個面上的移動操作，同時通過旋轉座601實現整體的水平旋轉，從而實現空間的移動，能夠完成對待加工鑄鐵件a全方位的精整加工。
[0047]如圖1和圖2所示，本實施例中，機器人6設置有兩組。能夠分別從兩個方向對待加工鑄鐵件a進行精整加工，從而減少處理死角，清理得更徹底，保證精整加工的質量。同時機器人6也可以設置多組，多組機器人6環繞在工作臺4的周圍布置，從而實現從多方位進行的精準加工。兩組機器人6沿工作臺4的軸線對稱布置。能夠確保機器人6同步加工的精確性，方便檢測和實施加工路徑，減少自動控制的難度。兩組機器人6之間設有用以更換加工組件8的刀具803的刀庫11。當設置多組機器人6時，刀庫11設置在多組機器人6的共用交點位置，保證機器人6可以分別進行換刀，相互間不構成阻礙。可以根據精整加工的部位實現隨時的換刀，從而保證精整的質量。優選地，刀庫11設置于精整機構3內。優選地，帶有刀庫11的精整機構3處于安全房內。
[0048]如圖1和圖3所示，本實施例中，刀庫11包括用以安放刀具803并可旋轉的分度盤1101。分度盤1101的換刀機構上連有用以控制換刀的液壓站C。分度盤1101下端連接有與分度盤1101聯動的槽輪機構1102。槽輪機構1102的分度角與分度盤1101的分度角相同。形成同步的聯動機構，方便換刀位置的控制。槽輪機構1102下端連接有用于間歇轉位運轉驅動槽輪機構1102轉動的驅動裝置1103。驅動裝置1103采用間歇轉位，驅動槽輪機構1102帶動分度盤1101的固定角度的旋轉轉換，保證不同的刀具803始終沿著固定的點軌跡跳轉，方便對隨時取用刀具803或者換用刀具803。驅動裝置1103連接中央控制器
702。通過設置相互連接的聯動機構實現整體結構的聯動。通過中央控制器702控制驅動裝置1103運轉。刀庫11外設有用以容納刀庫11并起防塵作用的防塵罩12。刀庫11設于防塵罩12內。防塵罩12上開設有采用氣缸13驅動開啟或關閉的防塵門14。
[0049]如圖1所示，本實施例中，輸送機構2包括用以取出待加工鑄鐵件a的取料輸送通道201以及用以放置加工后的鑄鐵件的放料輸送通道202。采用雙通道結構，避免待加工鑄鐵件a與加工好的成品混亂，從而保證整個加工過程有序的進行，降低失誤率以及遺漏率。優選地，輸送機構2采用輸送輥道，能夠有效避免鑄鐵件與通道之間的相互摩擦造成的損壞。優選地，取料輸送通道201采用上料輥道；放料輸送通道202采用下料輥道。
[0050]如圖1所示，本實施例中，精整機構3內還設有用于待加工鑄鐵件a精整加工過程中進行冷卻的冷水機15。通過冷水機15對待加工鑄鐵件a表面進行持續供水，以降低待加工鑄鐵件a在精整加工過程中由于摩擦產生的高熱，降低高熱帶來的不利后果。精整機構3外設有用以阻隔加工揚塵和飛屑的隔擋18。整個精整機構3處于隔擋18內，避免加工時產生的揚塵以及加工帶起的金屬碎屑向外界傳播，從而減少加工給環境帶來的污染以及對人體的傷害。優選地，隔擋18組合形成封閉的安全房。封閉的安全房不僅能夠避免加工時產生的揚塵以及加工帶起的金屬碎屑向外界傳播，同時還能夠隔絕噪音污染，從而減少加工給環境以及人體帶來的危害。[0051]本實施例中，待加工鑄鐵件a和/或工作臺4和/或加工組件8上安裝有測距傳感器16，測距傳感器16連接中央控制器702和/或機器人控制器701。利用測距傳感器16測量當前鑄鐵件到標準平面的距離并將數據傳送給中央控制器702，由中央控制器702計算出當前加工平面，進而與樣件所對應的加工平面進行比較得出兩者的偏差。中央控制器702將偏差值傳送給機器人控制器701，機器人控制器701調取對應的樣件加工路徑并根據偏差值進行糾正形成當前的加工路徑。實現加工路徑的校對。從而實現對待加工鑄鐵件a的精確加工。提供鑄鐵件由鑄造和裝夾所造成的誤差在線測量和加工路徑自動補償的方法，可充分保證清理加工系統的可靠性，防止加工系統的損壞或者重大安全事故發生。保證了鑄鐵件精整的質量和精整效果的一致性。
[0052]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例的鑄鐵件的精整方法，其包括上述鑄鐵件的精整工作站，包括以下步驟:a、通過轉移機構5從輸送機構2上獲取鑄鐵件并將獲取的鑄鐵件放置于雙工位工作臺的第一定位工裝901上，中央控制器702控制夾緊機構10對鑄鐵件進行固定；b、中央控制器702控制雙工位工作臺旋轉，將第一定位工裝901與第二定位工裝902的位置進行互換，并在第二定位工裝902上重復步驟a ;c、機器人控制器701和中央控制器702根據預定路徑控制機器人6、加工組件8以及雙工位工作臺對鑄鐵件進行精整加工；d、加工完畢后，機器人6回到原位，同時中央控制器702控制雙工位工作臺旋轉將第一定位工裝901與第二定位工裝902的位置置換，通過轉移機構5將第一定位工裝901上加工好的鑄鐵件轉移到輸送機構2上；e、重復步驟b、c、d，實現鑄鐵件輸送和精整加工的加工物流循環。采用轉移、固定定位、精整加工結構模式設置完整的機械化精整加工裝置，主要用于鑄造行業鑄鐵件精整的自動化、流水線生產作業，整個加工過程均通過機械化轉移并且在作業平臺上進行，實現鑄件完全不落地生產，解決目前鑄鐵件清理的生產瓶頸，大大提高生產效率和工件清理質量；通過輸送機構2輸送鑄鐵件，完成輸入和輸出的功能；通過轉移機構5從輸送機構2上抓取待加工鑄鐵件并且送入工作臺等待后續精整加工，并且通過轉移機構5從雙工位工作臺上將加工完畢后的鑄鐵件送回到輸送機構2 ;通過工作臺對待加工鑄鐵件進行固定定位，以便于自動化的精整加工，保證精確的精整加工，保證鑄鐵件的清理質量；通過設置轉動件b實現雙工位工作臺的轉動，從而方便控制定位工裝之間的位置轉換，從而加快精整加工流水線作業的效率。中央控制器702控制雙工位工作臺的旋轉以及控制夾緊機構10的夾持或放開，對待加工鑄鐵件a實現自動化固定和釋放。通過裝配有加工組件8的機器人6對待加工鑄鐵件的表面進行精整加工，采用預定加工路徑對鑄鐵件實現自動精整，能夠有效避免遺漏的現象，加工精度能夠得到保證。
[0053]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例中，在步驟c實施前加入誤差檢測步驟，按預定路徑對鑄鐵件進行由鑄造或裝夾造成的位置誤差進行檢測，通過測距傳感器16感應鑄鐵件的位置誤差并傳輸給到中央控制器702 ;中央控制器702依據位置誤差數據確定新加工路徑，并將新加工路徑傳輸給機器人控制器701 ;機器人控制器701和中央控制器702根據新加工路徑控制機器人6以及加工組件8對鑄鐵件進行精整加工。利用測距傳感器16測量當前鑄鐵件到標準平面的距離并將數據傳送給中央控制器702，由中央控制器702計算出當前加工平面，進而與樣件所對應的加工平面進行比較得出兩者的偏差。中央控制器702將偏差值傳送給機器人控制器701，機器人控制器701調取對應的樣件加工路徑并根據偏差值進行糾正形成當前的加工路徑。實現加工路徑的校對。從而實現對待加工鑄鐵件a的精確加工。提供鑄鐵件由鑄造和裝夾所造成的誤差在線測量和加工路徑自動補償的方法，可充分保證清理加工系統的可靠性，防止加工系統的損壞或者重大安全事故發生。保證了鑄鐵件精整的質量和精整效果的一致性。
[0054]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例中，步驟c中，由機器人6抓取加工組件8根據事先預定的加工路徑對鑄鐵件進行精整加工，中央控制器702控制夾緊機構10和/或變位機d實現鑄鐵件在雙工位工作臺上的姿態轉換，以配合機器人6的移動空間軌跡，使得整個精整機構3覆蓋鑄鐵件的所有精整特征。
[0055]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例中，加工過程中針對鑄鐵件具體的精整特征需要選取對應的刀具803，由中央控制器702控制刀庫11，將對應的刀具803切換至換刀位置，由機器人6將加工組件8送至換刀位置并配合換刀液壓站c完成換刀動作。實現自動切換多種刀具803的類型，從而保證精整加工的質量。
[0056]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實施例中，刀庫11內設有用以換刀的多個刀具803。每個刀具803下方均對應設置有相應的位置傳感器19。位置傳感器19固定在刀庫I的底部機架上。刀具803和原位感應片17固定在11的分度盤1101上并同步轉動。位置傳感器19從原位感應片17獲得位置信號并向中央控制器702輸出信號，中央控制器702通過位置傳感器19的輸出信號判斷換刀位置的刀具型號。實現自動切換多種刀具803的類型，從而保證精整加工的質量。
[0057]實施時，如圖1所示，鑄鐵件機器人自動精整工作站包含兩臺機器人6及兩套加工組件8，兩套誤差檢測裝置(測距傳感器16)，刀庫11，雙工位工作臺(工作臺4)，安全房(隔擋18)。雙工位工作臺分為上料、加工兩個工位并實現兩工位的自動切換，兩個工位上均設置夾緊機構10和定位工裝。加工組件8和測距傳感器16設置于機器人6的第六軸法蘭上組成兩套加工系統，與刀庫11、加工工位組成鑄鐵件精整加工系統并設置于安全房(隔擋18)內。上料工位設置于安全房(隔擋18)外側并作為人工操作區域。鑄鐵件精整加工系統由機器人控制器701和中央控制器702統一控制，鑄鐵件機器人自動精整工作站設置用于加工系統冷卻的冷水機15、用于加工系統換刀的液壓站。工作站設置于鑄鐵件輸送輥道(輸送機構2) —側，由上料機械手或者人工(轉移機構5)在上料輥道取料，加工完成后再將鑄件轉運至下料輥道形成鑄鐵件輸送、精整加工的物流循環。
[0058]工作流程:
[0059]第一步，上料機械手或者操作人員在輸送輥道(輸送機構2)的上料輥道取料，放置于雙工位工作臺(工作臺4)的上料工位的定位工裝上。
[0060]第二步，中央控制器702控制夾緊機構10，將鑄鐵件固定在定位工裝上。
[0061]第三步，中央控制器702控制雙工位工作臺旋轉，將上料工位切換至加工工位。
[0062]第四步，機器人6按預定路徑對鑄鐵件由于鑄造和裝夾造成的誤差進行檢測。具體方式是由機器人6抓取誤差檢測系統(測距傳感器16)對鑄鐵件進行掃描，掃描數據傳輸給中央控制器702。
[0063]第五步，中央控制器702處理掃描數據，形成新的工件坐標。并將新的工件坐標傳輸給機器人控制器701。
[0064]第六步，機器人控制器701根據新的工件坐標校正精整加工路徑，同時中央控制器702啟動加工組件8。[0065]第七步，加工組件8配合機器人6工作，對鑄鐵件進行精整加工。具體的方式是由機器人6抓取加工組件8根據機器人6事先預定的加工路徑對鑄鐵件進行加工，雙工位工作臺實現鑄鐵件姿態的轉換并配合機器人6的空間移動軌跡使得加工組件8覆蓋所有精整特征。加工過程中針對具體的精整特征需要選取相對應的刀具，具體的方式是由中央控制器702控制刀庫11將對應的刀具803切換至換刀位置后由機器人6將加工組件8送至換刀位置并配合換刀液壓站完成換刀動作。
[0066]第八步，加工完成后機器人6回到原位，同時中央控制器702控制雙工位工作臺旋轉將加工好的鑄鐵件轉運至下料工位，同時將新鑄件送至加工工位。
[0067]第九步，中央控制器702控制夾緊機構10工作松開鑄件。
[0068]第十步，上料機械手或者操作人員將加工好的鑄件轉運至下料輥道并從上料輥道重新選取鑄件轉運至雙工位工作臺中上料工位的定位工裝上。實現鑄鐵件輸送、精整加工的物流循環。
[0069]刀具選擇辦法:
[0070]如圖3所示，根據加工需要選取所需要的刀具803，將所有刀具803設置于分度盤1101上，分度盤1101根據刀具803的數量進行均分。優選地，選擇四把刀具803則將分度盤1101均分成四等份。分度盤1101設置于防塵罩12內，起到粉塵和鐵削防護的作用，并在換刀位置設置防塵門14由氣缸13驅動實現開啟和關閉的作用。分度盤1101下端連接槽輪機構1102，槽輪分度角與分度盤1101統一。優選地，選擇四把刀具803則槽輪分度角為90°。槽輪機構1102下端連接驅動裝置1103驅動槽輪機構1102實現間隙轉位的功能，驅動裝置1103每輸出一圈即可實現分度盤1101進行90°的轉位作用(四把刀具為例)。原位感應片17設置于分度盤1101的傳動軸上，原位感應片17隨分度盤1101傳動軸一起旋轉。位置傳感器19設置于刀庫11的底部機架上，位置傳感器19設置于每把刀具803下方，通過位置位置傳感器19輸出信號判斷換刀位置的刀具型號。
[0071]按如圖4所示為刀具和位置傳感器進行定義，并將此狀態設置為分度盤1101原始狀態，此時原位感應片17位于相應的位置傳感器19處，位置傳感器19輸出原位感應片17在位信號，定義當前位置傳感器19到達并感應到的刀具803所處位置為換刀位置。如圖5所示，驅動裝置1103帶動分度盤1101旋轉至另一位置，使得當前位置傳感器19輸出原位感應片17在位信號(圖4所示)則當前位置傳感器19到達并感應到的刀具803所處位置為換刀位置，依次類推隨分度盤1101旋轉，位置傳感器19輸出原位感應片17在位信號則當前位置傳感器19到達并感應到的刀具803位置換刀位置。應用中通過定義驅動裝置1103的旋轉方向以及通過中央控制器702監控驅動裝置1103的輸出圈數再結合位置傳感器19的輸出信號即可形成刀具803選擇的閉環控制。
[0072]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種精整鑄鐵件的工作站，包括基座(1)、用以輸送鑄鐵件的輸送機構(2)以及用以加工鑄鐵件的精整機構(3)， 所述輸送機構(2)和/或所述精整機構(3)安裝在所述基座(1)上， 其特征在于， 工作站還包括用以固定定位鑄鐵件的工作臺(4)、用以將所述輸送機構(2)上的待加工鑄鐵件轉移到所述工作臺(4)上的轉移機構(5)以及用以控制所述輸送機構(2)運轉和/或控制所述精整機構(3)運轉的控制機構(7)， 所述精整機構(3)包括用以對待加工鑄鐵件進行精整加工的加工組件(8)以及用于調整所述加工組件(8)的加工方位的機器人(6)， 所述加工組件(8)安裝在所述機器人(6)的活動端。
2.根據權利要求1所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于，所述控制機構(7)包括用以控制所述機器人(6)運轉的機器人控制器(701)以及用以控制所述工作臺(4)運轉的中央控制器(702)。
3.根據權利要求2所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述工作臺(4)上設有用以固定定位待加工鑄鐵件的定位工裝(9)， 所述定位工裝(9)上裝有用以固定定位待加工鑄鐵件的夾緊機構(10)。
4.根據權利要求3所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述工作臺(4)為雙工位工作臺， 所述定位工裝(9)包括靠近所述輸送機構(2)布置的第一定位工裝(901)以及靠近所述精整機構(3)布置的第二定位工裝(902)； 所述第一定位工裝(901)和所述第二定位工裝(902)分別設于所述雙工位工作臺兩端的工位上， 所述工作臺(4)的中部通過轉動件安裝在所述基座(1)上， 所述第一定位工裝(901)與所述第二定位工裝(902)通過旋轉所述轉動件進行位置的置換； 所述中央控制器(702)控制所述工作臺(4)的旋轉以及控制所述夾緊機構(10)的夾持或放開。
5.根據權利要求4所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述定位工裝(9)與所述工作臺(4)之間還設有變位機， 所述定位工裝(9)設于所述變位機上。
6.根據權利要求2所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述機器人(6)包括固定在所述基座(1)上并可沿水平方向旋轉的旋轉座(601)、連接在所述旋轉座(601)上的機械臂(602)以及用于所述機械臂(602)旋轉和/或回轉的機械關節(603)； 所述機械臂(602)包括至少一根轉動臂， 所述轉動臂兩端均設有所述機械關節(603)， 所述機械臂(602)的活動端連接所述加工組件(8)。
7.根據權利要求6所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于，所述加工組件(8)包括連接在所述機械臂(602)活動端的所述機械關節(603)上的電主軸(801)、連接在所述電主軸(801)輸出端的刀柄(802)以及固接在所述刀柄(802)上的刀具(803)。
8.根據權利要求2至7中任一項所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述機器人(6)設置有兩組， 兩組所述機器人(6)沿所述工作臺(4)的軸線對稱布置； 兩組所述機器人(6)之間設有用以更換所述加工組件(8)的刀具(803)的刀庫(11)。
9.根據權利要求8所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述刀庫(11)包括用以 安放所述刀具(803)并可旋轉的分度盤(1101)， 所述分度盤(1101)的換刀機構上連有用以控制換刀的液壓站； 所述分度盤(1101)下端連接有與所述分度盤(1101)聯動的槽輪機構(1102)， 所述槽輪機構(1102)的分度角與所述分度盤(1101)的分度角相同； 所述槽輪機構(1102)下端連接有用于間歇轉位運轉驅動所述槽輪機構(1102)轉動的驅動裝置(1103)； 所述驅動裝置(1103)連接所述中央控制器(702)，通過所述中央控制器(702)控制所述驅動裝置(1103)運轉； 所述刀庫(11)外設有用以容納所述刀庫(11)并起防塵作用的防塵罩(12)， 所述防塵罩(12)上開設有采用氣缸(13)驅動開啟或關閉的防塵門(14)。
10.根據權利要求1至7中任一項所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于，所述輸送機構⑵包括用以取出待加工鑄鐵件的取料輸送通道(201)以及用以放置加工后的鑄鐵件的放料輸送通道(202)。
11.根據權利要求1至7中任一項所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述精整機構(3)內還設有用于待加工鑄鐵件精整加工過程中進行冷卻的冷水機(15): 所述精整機構(3)外設有用以阻隔加工揚塵和飛屑的隔擋(18)。
12.根據權利要求2至7中任一項所述的精整鑄鐵件的工作站，其特征在于， 所述待加工鑄鐵件和/或所述工作臺(4)和/或所述加工組件(8)上安裝有測距傳感器(16), 所述測距傳感器(16)連接所述中央控制器(702)和/或所述機器人控制器(701)。
13.—種鑄鐵件的精整方法，其特征在于，包括權利要求1至13中任一項所述的精整鑄鐵件的工作站，包括以下步驟: a、通過轉移機構(5)從輸送機構(2)上獲取鑄鐵件并將獲取的所述鑄鐵件放置于雙工位工作臺的第一定位工裝(901)上，中央控制器(702)控制夾緊機構(10)對所述鑄鐵件進行固定； b、所述中央控制器(702)控制所述雙工位工作臺旋轉，將所述第一定位工裝(901)與第二定位工裝(902)的位置進行互換，并在所述第二定位工裝(902)上重復步驟a; C、機器人控制器(701)和所述中央控制器(702)根據預定路徑控制機器人(6)、加工組件(8)以及所述雙工位工作臺對所述鑄鐵件進行精整加工； d、加工完畢后，所述機器人(6)回到原位，同時所述中央控制器(702)控制所述雙工位工作臺旋轉將所述第一定位工裝(901)與所述第二定位工裝(902)的位置置換，通過所述轉移機構(5)將所述第一定位工裝(901)上加工好的所述鑄鐵件轉移到所述輸送機構(2)上； e、重復步驟b、c、d，實現鑄鐵件輸送和精整加工的加工物流循環。
14.根據權利要求13所述的鑄鐵件的精整方法，其特征在于， 在所述步驟c實施前加入誤差檢測步驟，按預定路徑對所述鑄鐵件進行由鑄造或裝夾造成的位置誤差進行檢測， 通過測距傳感器(16)感應所述鑄鐵件的位置誤差并傳輸給到所述中央控制器(702)；所述中央控制器(702)依據位置誤差數據確定新加工路徑，并將新加工路徑傳輸給所述機器人控制器(701)； 所述機器人控制器(701)和所述中央控制器(702)根據新加工路徑控制所述機器人(6)以及所述加工組件(8)對所述鑄鐵件進行精整加工。
15.根據權利要求13所述的鑄鐵件的精整方法，其特征在于， 所述步驟c中，由所述機器人(6)抓取所述加工組件(8)根據事先預定的加工路徑對所述鑄鐵件進行精整加工， 所述中央控制器(702)控制所述夾緊機構(10)和/或變位機實現所述鑄鐵件在所述雙工位工作臺上的姿態轉換，以配合所述機器人(6)的移動空間軌跡，使得整個精整機構(3)覆蓋所述鑄鐵件的所有精整特征。
16.根據權利要求15所述的鑄鐵件的精整方法，其特征在于， 加工過程中針對所述鑄鐵件具體的精整特征需要選取對應的刀具(803)， 由所述中央控制器(702)控制刀庫(11)， 將對應的所述刀具(803)切換至換刀位置， 由所述機器人(6)將所述加工組件(8)送至換刀位置并配合換刀液壓站完成換刀動作。
17.根據權利要求16所述的鑄鐵件的精整方法，其特征在于， 所述刀庫(11)內設有用以換刀的多個所述刀具(803)， 每個所述刀具(803)下方均對應設置有相應的位置傳感器(19)， 所述刀具(803)和原位感應片(17)固定在所述刀庫(11)的分度盤(1101)上并同步轉動， 所述位置傳感器(19)固定在所述刀庫(11)的底部機架上； 所述位置傳感器(19)從所述原位感應片(17)獲得位置信號并向所述中央控制器(702)輸出信號， 所述中央控制器(702)通過所述位置傳感器(19)的輸出信號判斷換刀位置的刀具型號。
【文檔編號】B22D29/00GK103978192SQ201410182994
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】鄭勇全, 林彰東, 曹令亞, 蔡清汀, 熊浩, 王勇軍, 華文孝 申請人:長沙長泰機器人有限公司