一种精密车床加工用自动上下料机器人及其伺服方法与流程

1.本发明涉及车床加工辅助设备技术领域，具体为一种精密车床加工用自动上下料机器人及其伺服方法。


背景技术：

2.数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(it、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
3.在车床加工生产过程中，车床能够根据编程自动运行刀具配合主轴箱带动卡盘及棒料旋转从而切削加工成想要的工件，棒料及工件的上下料是数控车床生产中需要人工参与的部分，为了减轻人力，人们提出了利用机器人代替人工进行上下料生产从而不仅能够高效增产，更主要的是避免了人工操作时产生的安全隐患。
4.目前，现有的自动上下料机器人多为工业六轴机器人，工业六轴机器人活动翻转及整体体积较大，所占用的厂地面积较大，在上下料过程中，上下料效率主要影响在工件上下料交替过程中，即加工完成工件的拾取及未加工棒料的装配效率是影响车床生产效率的主要原因，且一般不具备设备监测的功能，为此我们提供一种结构简单，能够高效进行物料替换的具有监测功能的上下料机器人及其伺服方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种精密车床加工用自动上下料机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种精密车床加工用自动上下料机器人，包括立柱，所述立柱顶端的一侧通过轴承安装有摆臂，所述立柱的内部安装有用于带动摆臂摆动使用的电机一，所述摆臂远离立柱的一端安装有长度调整组件，所述长度调整组件包括滑动连接于摆臂外侧的安装座，所述安装座上设有一对用于连接摆臂使用的滑板，所述摆臂内部的一端安装有电机二，所述电机二的输出端安装有螺杆，所述螺杆的外侧套设有连接套，所述连接套上贯穿布置有与螺杆相适配的内螺纹孔，连接套与两侧滑板之间设有滑杆，滑杆贯穿摆臂侧壁布置，且摆臂侧壁上贯穿布置有与滑杆相适配的导向槽，所述安装座上安装有工件拾取组件，所述工件取放组件外侧的安装座上安装有棒料放置组件，所述工件拾取组件包括伸缩布置于安装座底端外侧的活动块，所述安装座上安装有用于带动活动块移动使用的气缸一，所述气缸一的输出端与活动块相连接，所述活动块上连接有延伸杆一，且延伸杆一远离活动块的一端安装有机械爪，所述棒料放置组件包括伸缩布置于安装座外侧的活动座，所述安装座上设有用于容纳活动座使用的凹槽，所述安装座上安装有用于带动活动座移动使用的气缸二，所述气缸二的输出端与活动座相连接，所述活动座的内部穿插有旋转座，所述旋转座呈圆弧状，所述活动座上贯穿布置有与旋转座相
适配的滑槽，所述活动座上安装有用于带动旋转座转动使用的电机三，所述电机三的输出端延伸至旋转座外侧并设有锥齿轮，且旋转座外侧壁上沿其圆周方向等间距布置有与锥齿轮相啮合的轮齿，所述旋转座内部的一端设有活塞腔，所述旋转座内部的另一端设有活动腔，所述活塞腔的内部设有活塞杆，所述活塞杆的一端设有与活塞腔相适配的活塞，所述活塞杆的另一端延伸至活动腔内部并设有固定块，所述活塞腔内部一端的旋转座上连接有注气管一，所述活塞腔内部另一端的旋转座上连接有注气管二，所述固定块上连接有延伸杆二，所述延伸杆二远离固定块的一端贯穿旋转座并延伸至活动座外侧，所述延伸杆二延伸至活动座外侧的一端安装有机械爪，所述旋转座上设有用于延伸杆二活动使用的活动槽一，且活动座上设有用于延伸杆二活动使用的活动槽二，所述旋转座一端的内侧安装有摄像头。
7.优选的，所述立柱的内部中空，所述立柱的内部底端安装有电机四，所述电机四的输出端安装有行走轮，且立柱底端的外侧设有法兰。
8.优选的，所述立柱的底部连接有若干个支撑柱，所述支撑柱两端外侧壁的边缘位置处皆设有法兰，所述立柱底部的支撑柱首尾依次连接，且立柱与支撑柱之间的法兰上通过螺栓进行固定。
9.优选的，所述旋转座呈优弧状，且延伸杆一与旋转座所形成圆的直径位于同一条直线上。
10.优选的，所述安装座上设有用于活动块和活动座移动导向使用的导向杆，且活动块与活动座上皆设有与导向杆相适配的插槽。
11.一种精密车床加工用自动上下料伺服方法，包括如下步骤：s1：安装选择，根据生产车间需求选择机器人的安装方式，当车间车床数量较少时选择固定式的安装方式，当车间车床数量较多且车间高度允许的前提下选择移动式的安装方式，固定式的安装方式为选用立柱底部加装多个支撑柱的方式固定于地面或台面，固定后保持安装座部位位于车床主轴箱带动的卡盘一侧为宜，即安装座受摆臂翻转带动后能够将延伸杆一对准卡盘上的加工完成工件即可，根据立柱与卡盘之间的间距调整摆臂翻转的角度，并根据立柱顶端高度调整安装座延伸的长度，而移动式的安装方式为不选用支撑柱进行固定，在车床上方的车间内加装滑轨，滑轨沿着多个车床的摆放方向确定轨迹并且将立柱固定于滑轨上的移动平台，移动平台即为能够使立柱整体沿滑轨滑动的滑动面板，将立柱固定于移动平台上后，利用电机四输出端安装的行走轮与滑轨上的导向路径向配合即可带动立柱与移动平台整体进行移动从而完成多个车床的上下料伺服操作，针对立柱移动至各个位置的确定可加装行程开关或者磁导航传感器等等多种方式确定位置信号即可；s2：棒料拾取，电机一带动摆臂顺时针向外翻转移动至棒料存放区域后利用延伸杆二部位的机械爪进行棒料的拾取，延伸杆二在旋转座与活塞杆保持收缩状态下进行棒料拾取，棒料拾取的伺服可由外设的棒料供给设备提供，拾取棒料后等待上下料交替操作；s3：工件拾取及棒料放置，待车床加工完成后进行上下料交替伺服，电机一带动摆臂逆时针向车床内部进行翻转移动，翻转后延伸杆一上的机械爪正对卡盘轴心位置处夹持的已经加工完成的工件，利用延伸杆一上的机械爪对工件进行拾取，拾取后延伸杆一及活动块在气缸一的挤推作用下沿着卡盘的轴心向外脱落，使工件脱落卡盘上的卡爪限制，在延伸杆一部位机械爪拾取工件的同时，旋转座与活塞杆由卡盘的外侧沿着圆周方向进行伸
展旋转，各旋转45
‑
90度，具体的角度受立柱与卡盘的位置限制，具体地能够使延伸杆二部位的机械爪及其拾取的棒料位于卡盘一侧等待在摆臂顺时针摆动复位的轨迹延长线上，即完成上述工件拾取后摆臂顺时针转动复位时能够使棒料移动至卡盘轴心位置处，摆臂复位转动一定角度后停止，停止后延伸杆二部位的机械爪及其拾取的棒料位于卡盘的轴心位置处，此时气缸二带动活动座及棒料向卡盘内侧移动一定间距插入卡爪内侧，移动后卡盘固定棒料，气缸二复位，旋转座与活塞杆复位，摆臂顺时针翻转复位，此时延伸杆二部位的机械爪重新位于棒料存放区域，而同延伸杆二具有一定高度差的延伸杆一及其部位的工件移动出车床并存放于工件摆放区即可，针对移动式的安装方式上下料操作同上述步骤一致，区别在于在各个车床部位增加相应的棒料存放区域及工件摆放区即可；s4：设备运行状态监测，在旋转座上安装的摄像头能够随着旋转座的转动进行转动，摄像头具有一定的广角摄像功能，但旋转布置的摄像头能够不受工件、卡盘及刀架的位置限制进行设备的全方位摄像效果，通过通信单元实时将设备运行情况传输至工厂的监控室，方便工厂人员实时全方位挨个对车床及机器人本体进行运行情况的监测。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1：本发明摆臂翻转布置过程中即可完成物料的上下料，翻转活动使用时占地面积小，且在安装使用时能够具有高度及长度方向的调整功能。
13.2：本发明上下料交替效率较高，利用摆臂进行物料的转运能够快速在卡盘与物料存放区域之间进行移动，当延伸杆一部位机械爪移动至卡盘部位对加工完成的物料进行拾取时，延伸杆二部位的机械爪调整位置等待在摆臂复位时完成棒料的装填，节省时间，且调整的延伸杆二部位机械爪及棒料等待于摆臂复位时的移动轨迹上，延伸杆一部位工件拾取完毕等待摆臂复位时直接复位一定角度调整延伸杆二部位棒料对准卡盘轴心布置即可快速实现棒料的装填，增加上下料效率。
14.3：本发明提供的双机械爪始终存在一定间距布置，能够在复位状态下保持一定的高度差，方便实现对物料摆放区进行分隔，例如上层设置为棒料摆放区，下层设为工件摆放区，同时可同步进行取料和放料的效果，互不影响，增加伺服效率。
附图说明
15.图1为本发明的正视结构示意图；图2为本发明的上下料状态下正视结构示意图；图3为本发明的侧面内部结构示意图；图4为本发明的安装座部位正视放大结构示意图；图5为本发明的旋转座正视内部结构示意图。
16.图中：1、摆臂；2、滑板；3、安装座；4、支撑柱；5、立柱；6、导向槽；7、电机一；8、电机四；9、行走轮；10、电机二；11、气缸二；12、凹槽；13、活动块；14、气缸一；15、延伸杆一；16、活塞杆；17、活动座；18、延伸杆二；19、固定块；20、旋转座；21、电机三；22、螺杆；23、连接套；24、活动槽二；25、活动槽一；26、摄像头；27、导向杆；28、注气管一；29、注气管二；30、活塞腔；31、活动腔；32、活塞。
具体实施方式
17.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他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1
‑
5，本发明提供的一种实施例：一种精密车床加工用自动上下料机器人，包括立柱5，所述立柱5的底部连接有若干个支撑柱4，所述支撑柱4两端外侧壁的边缘位置处皆设有法兰，所述立柱5底部的支撑柱4首尾依次连接，立柱5与支撑柱4之间的法兰上通过螺栓进行固定，立柱5还可单独与具有一定高度的台面进行安装，所述立柱5顶端的一侧通过轴承安装有摆臂1，所述立柱5的内部安装有用于带动摆臂1摆动使用的电机一7，所述立柱5的内部中空，所述立柱5的内部底端安装有电机四8，所述电机四8的输出端安装有行走轮9，且立柱5底端的外侧设有法兰，所述摆臂1远离立柱5的一端安装有长度调整组件，所述长度调整组件包括滑动连接于摆臂1外侧的安装座3，所述安装座3上设有一对用于连接摆臂1使用的滑板2，所述摆臂1内部的一端安装有电机二10，所述电机二10的输出端安装有螺杆22，所述螺杆22的外侧套设有连接套23，所述连接套23上贯穿布置有与螺杆22相适配的内螺纹孔，连接套23与两侧滑板2之间设有滑杆，滑杆贯穿摆臂1侧壁布置，且摆臂1侧壁上贯穿布置有与滑杆相适配的导向槽6，所述安装座3上安装有工件拾取组件，所述工件取放组件外侧的安装座3上安装有棒料放置组件，所述工件拾取组件包括伸缩布置于安装座3底端外侧的活动块13，所述安装座3上安装有用于带动活动块13移动使用的气缸一14，所述气缸一14的输出端与活动块13相连接，所述活动块13上连接有延伸杆一15，且延伸杆一15远离活动块13的一端安装有机械爪，所述棒料放置组件包括伸缩布置于安装座3外侧的活动座17，所述安装座3上设有用于容纳活动座17使用的凹槽12，所述安装座3上安装有用于带动活动座17移动使用的气缸二11，所述气缸二11的输出端与活动座17相连接，所述安装座3上设有用于活动块13和活动座17移动导向使用的导向杆27，且活动块13与活动座17上皆设有与导向杆27相适配的插槽，所述活动座17的内部穿插有旋转座20，所述旋转座20呈圆弧状，所述旋转座20呈优弧状，延伸杆一15与旋转座20所形成圆的直径位于同一条直线上，旋转座20转动都将使固定其上的部件对准延伸杆一15部位转动，所述活动座17上贯穿布置有与旋转座20相适配的滑槽，所述活动座17上安装有用于带动旋转座20转动使用的电机三21，所述电机三21的输出端延伸至旋转座20外侧并设有锥齿轮，且旋转座20外侧壁上沿其圆周方向等间距布置有与锥齿轮相啮合的轮齿，所述旋转座20内部的一端设有活塞腔30，所述旋转座20内部的另一端设有活动腔31，所述活塞腔30的内部设有活塞杆16，所述活塞杆16的一端设有与活塞腔30相适配的活塞32，所述活塞杆16的另一端延伸至活动腔31内部并设有固定块19，所述活塞腔30内部一端的旋转座20上连接有注气管一28，所述活塞腔30内部另一端的旋转座20上连接有注气管二29，注气管二29与注气管一28外接气源控制活塞杆16的伸缩，且为了提升移动位置的精度，可选用活塞杆16运动至两端的端点位置进行确认，所述固定块19上连接有延伸杆二18，所述延伸杆二18远离固定块19的一端贯穿旋转座20并延伸至活动座17外侧，所述延伸杆二18延伸至活动座17外侧的一端安装有机械爪，所述旋转座20上设有用于延伸杆二18活动使用的活动槽一25，且活动座17上设有用于延伸杆二18活动使用的活动槽二24，所述旋转座20一端的内侧安装有摄像头26，摄像头26
还可以具有多组分别摄录多个部位的具体情况。
19.一种精密车床加工用自动上下料伺服方法，包括如下步骤：s1：安装选择，根据生产车间需求选择机器人的安装方式，当车间车床数量较少时选择固定式的安装方式，当车间车床数量较多且车间高度允许的前提下选择移动式的安装方式，固定式的安装方式为选用立柱5底部加装多个支撑柱4的方式固定于地面或台面，固定后保持安装座3部位位于车床主轴箱带动的卡盘一侧为宜，即安装座3受摆臂1翻转带动后能够将延伸杆一15对准卡盘上的加工完成工件即可，根据立柱5与卡盘之间的间距调整摆臂1翻转的角度，并根据立柱5顶端高度调整安装座3延伸的长度，而移动式的安装方式为不选用支撑柱4进行固定，在车床上方的车间内加装滑轨，滑轨沿着多个车床的摆放方向确定轨迹并且将立柱5固定于滑轨上的移动平台，移动平台即为能够使立柱5整体沿滑轨滑动的滑动面板，将立柱5固定于移动平台上后，利用电机四8输出端安装的行走轮9与滑轨上的导向路径向配合即可带动立柱5与移动平台整体进行移动从而完成多个车床的上下料伺服操作，针对立柱5移动至各个位置的确定可加装行程开关或者磁导航传感器等等多种方式确定位置信号即可；s2：棒料拾取，电机一7带动摆臂1顺时针向外翻转移动至棒料存放区域后利用延伸杆二18部位的机械爪进行棒料的拾取，延伸杆二18在旋转座20与活塞杆16保持收缩状态下进行棒料拾取，棒料拾取的伺服可由外设的棒料供给设备提供，拾取棒料后等待上下料交替操作；s3：工件拾取及棒料放置，待车床加工完成后进行上下料交替伺服，电机一7带动摆臂1逆时针向车床内部进行翻转移动，翻转后延伸杆一15上的机械爪正对卡盘轴心位置处夹持的已经加工完成的工件，利用延伸杆一15上的机械爪对工件进行拾取，拾取后延伸杆一15及活动块13在气缸一14的挤推作用下沿着卡盘的轴心向外脱落，使工件脱落卡盘上的卡爪限制，在延伸杆一15部位机械爪拾取工件的同时，旋转座20与活塞杆16由卡盘的外侧沿着圆周方向进行伸展旋转，各旋转45
‑
90度，具体的角度受立柱5与卡盘的位置限制，具体地能够使延伸杆二18部位的机械爪及其拾取的棒料位于卡盘一侧等待在摆臂1顺时针摆动复位的轨迹延长线上，即完成上述工件拾取后摆臂1顺时针转动复位时能够使棒料移动至卡盘轴心位置处，摆臂1复位转动一定角度后停止，停止后延伸杆二18部位的机械爪及其拾取的棒料位于卡盘的轴心位置处，此时气缸二11带动活动座17及棒料向卡盘内侧移动一定间距插入卡爪内侧，移动后卡盘固定棒料，气缸二11复位，旋转座20与活塞杆16复位，摆臂1顺时针翻转复位，此时延伸杆二18部位的机械爪重新位于棒料存放区域，而同延伸杆二18具有一定高度差的延伸杆一15及其部位的工件移动出车床并存放于工件摆放区即可，针对移动式的安装方式上下料操作同上述步骤一致，区别在于在各个车床部位增加相应的棒料存放区域及工件摆放区即可；s4：设备运行状态监测，在旋转座20上安装的摄像头26能够随着旋转座20的转动进行转动，摄像头26具有一定的广角摄像功能，但旋转布置的摄像头能够不受工件、卡盘及刀架的位置限制进行设备的全方位摄像效果，通过通信单元实时将设备运行情况传输至工厂的监控室，方便工厂人员实时全方位挨个对车床及机器人本体进行运行情况的监测。
20.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。