一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站

技术领域

本发明属于机械零件加工技术领域，具体涉及一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站。

背景技术

折弯工件有着涉及行业跨度大、品种多、尺寸相差大、精度要求高等特点，传统行业通常以人工操作折弯机与吊装设备进行折弯作业，从而实现多品种兼容，并通过每件必检以实现质量控制，但是人工的繁琐工艺会限制生产效率制约产能释放，而且折弯工件的一致性也会存在偏差。

中国专利CN201921989116.7公开了一种折弯机双工位上下料工作站，其虽然提高了加工效率，但是工件一致性较差，无法实现多种产品的兼容加工。

因此，如何提供一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站，产能翻倍，效率高，每台机器人配置两套不同的磁吸手爪，解决了不同工件的柔性兼容问题，生产一致性高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站，其包括：

搬运机器人，所述搬运机器人有两台且对称布置在折弯机的一端两侧，所述搬运机器人的执行端可拆卸连接有磁吸手爪；

手爪快换台，所述手爪快换台位于两台搬运机器人之间，所述手爪快换台上放置多种规格的磁吸手爪；

AGV搬运车，所述AGV搬运车有两台且分别一一对应配合两台搬运机器人使用，所述AGV搬运车上固定有盛料盘；

3D视觉定位系统，所述3D视觉定位系统布置在所述搬运机器人远离所述折弯机的一侧且确定所述AGV搬运车的位置信息；

对中台，所述对中台有两组且分别布置在两台搬运机器人相远离的外侧，所述磁吸手爪抓取工件放置在对中台上进行机器人搬运工件的位置校准；

2D视觉定位系统，所述2D视觉定位系统布置在所述对中台远离搬运机器人的一侧，所述2D视觉定位系统通过拍照判断重力对中后工件的精准位置，所述磁吸手爪抓取定位后的工件进行折弯作业；

工作站总控柜，所述工作站总控柜分别与搬运机器人、手爪快换台、AGV搬运车、3D视觉定位系统、2D视觉定位系统、磁吸手爪及折弯机电信号连接。

本发明的有益效果是：AGV搬运车配合盛料盘实现上、下料作业，上料时使用搬运机器人及磁吸手爪完成工件的抓取，此过程中配合3D视觉定位系统、对中台及2D视觉定位系统完成工件的精准上料作业，保证后续折弯机的折弯精度，磁吸手爪与搬运机器人的执行端快拆卸连接，配备多种不同规格的磁吸手爪，可完成不同规格工件的柔性兼容作业，自动化程度高，配合对中台使得工件加工一致性程度高，产能翻倍。

优选的，所述搬运机器人为六轴搬运机器人，所述搬运机器人固定在机器人底座上，所述搬运机器人的执行端通过螺栓连接有快换母头。

优选的，所述磁吸手爪包括基板、快换子头、直线导轨、弹簧、电永磁铁及传感器，所述快换子头固定在所述基板上，所述快换子头与所述快换母头可拆卸连接，所述基板上并排布置有多个导向孔，所述直线导轨有多根且分别一一对应滑动连接在多个导向孔内，所述直线导轨的顶端伸出导向孔与限位板固连，所述弹簧位于所述直线导轨的外侧且位于基板的底部，所述直线导轨的底端固定连接所述电永磁铁，所述传感器固定在所述电永磁铁的一侧探测工件位置，所述磁吸手爪与磁吸手爪控制柜电信号连接，所述磁吸手爪控制柜与所述工作站总控柜电连接。

优选的，所述手爪快换台的顶部中间设有回转气缸，所述回转气缸的执行端设有防尘板，所述手爪快换台的一侧设有控制回转气缸执行端运转的气缸驱动器，所述手爪快换台上设有多个手爪缓存位，所述磁吸手爪适配放置在所述手爪缓存位上，所述磁吸手爪上的快换子头位于防尘板的下方。

优选的，所述3D视觉定位系统包括视觉框架及3D相机，所述3D相机固定在视觉框架上，所述3D相机电信号连接视觉系统控制柜，所述视觉系统控制柜与所述工作站总控柜电连接。

优选的，所述2D视觉定位系统包括支架、相机面板、2D相机，所述2D相机通过相机支架固定在相机面板上，所述相机面板固定在支架的顶部边缘，所述2D相机与所述视觉系统控制柜电信号连接。

优选的，所述对中台包括立柱、滑动面板、第一挡边组件及第二挡边组件，所述滑动面板倾斜固定在所述立柱的顶端，所述滑动面板上开设有阵列式的安装孔位，所述第一挡边组件及第二挡边组件分别通过螺栓固定在安装孔位上。

优选的，所述第一挡边组件中的两条短边具有一定夹角且对中异形工件，所述第二挡边组件中的两条挡边呈规则的直角布置在滑动面板上，所述第二挡边组件对中规则的直角工件，所述第二挡边组件位于所述第一挡边组件的斜下方。

优选的，还包括工件磁吸缓存装置，所述工件磁吸缓存装置位于所述搬运机器人的一侧缓存搬运工件，所述工件磁吸缓存装置上设有用于吸放工件的电永磁铁。

附图说明

图1为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的整体示意图；

图2为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的磁吸手爪示意图；

图3为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的磁吸手爪应用图；

图4为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的手爪快换台示意图；

图5为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的3D视觉定位系统示意图；

图6为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的对中台示意图；

图7为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的2D视觉定位系统示意图；

图8为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的工件磁吸缓存装置示意图；

图9为本发明一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站的电气控制图；

图10为工件。

1搬运机器人、2机器人底座、3折弯机、4手爪快换台、401气缸驱动器、402回转气缸、403防尘板、404主体框架、5磁吸手爪、501电永磁铁、502传感器、503快换子头、504直线导轨、505弹簧、506快换母头、507基板、63D视觉定位系统、601视觉框架、6023D相机、72D视觉定位系统、701支架、702相机面板、7032D相机、704相机支架、8对中台、801立柱、802滑动面板、803第一挡边组件、804第二挡边组件、805安装孔位、9工件磁吸缓存装置、10盛料盘、11AGV搬运车、12折弯机模具库、13折弯机油冷器、14机器人控制柜、15磁吸手爪控制柜、16工作站总控柜、17视觉系统控制柜。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅本发明附图1至10，根据本发明实施例一种柔性自动化双机器人联动钣金折弯工作站包含两台六轴搬运机器人1、两个机器人底座2、一台折弯机3、一套手爪快换台4、四套磁吸手爪5、3D视觉定位系统6、2D视觉定位系统7、两套重力对中台8、两套工件磁吸缓存装置9、2套盛料盘10、两台AGV搬运车11、一个折弯机模具库12、一台折弯机油冷器13、两台机器人控制柜14、两台磁吸手爪控制柜15、一台工作站总控柜16、一台视觉系统控制柜17。该工作站通过PLC的集中控制，配合机器人系统、折弯机系统、视觉系统实现工件的自动折弯，在机器人高效率的基础上还实现了产能翻倍，并且每台机器人配置两套不同的磁吸手爪，解决了不同工件的柔性兼容问题。

具体的，搬运机器人1有两台且对称布置在折弯机3的一端两侧，搬运机器人1的执行端可拆卸连接有磁吸手爪5；手爪快换台4位于两台搬运机器人1之间，手爪快换台4上放置多种规格的磁吸手爪5，根据需要适应性更换，匹配不同规格的工件使用；

AGV搬运车11有两台且分别一一对应配合两台搬运机器人1使用，AGV搬运车11上固定有盛料盘10，盛料盘10上运送待加工的工件及加工后的工件，盛料盘10内预留加工后工件码垛区；3D视觉定位系统6布置在搬运机器人1远离折弯机3的一侧且确定AGV搬运车11的位置信息；对中台8有两组且分别布置在两台搬运机器人1相远离的外侧，磁吸手爪5抓取工件放置在对中台8上进行机器人搬运工件的位置校准；

2D视觉定位系统7布置在对中台8远离搬运机器人1的一侧，2D视觉定位系统7通过拍照判断重力对中后工件的精准位置，磁吸手爪5抓取定位后的工件进行折弯作业；

工作站总控柜16分别与搬运机器人1、手爪快换台4、AGV搬运车11、3D视觉定位系统6、2D视觉定位系统7、磁吸手爪5及折弯机3电信号连接。

在另一些实施例中，搬运机器人1为六轴搬运机器人，搬运机器人1固定在机器人底座2上，机器人底座2固定在地面上，搬运机器人1的执行端通过螺栓连接有快换母头506。

在另一些实施例中，磁吸手爪5包括基板507、快换子头503、直线导轨504、弹簧505、电永磁铁501及传感器502，快换子头503固定在基板507上，快换子头503与快换母头506可拆卸连接，基板507上并排布置有多个导向孔，直线导轨504有三根且分别一一对应滑动连接在三个导向孔内，直线导轨504的顶端伸出导向孔与限位板固连，弹簧505位于直线导轨504的外侧且位于基板507的底部，直线导轨504的底端固定连接电永磁铁501，传感器502固定在电永磁铁501的一侧探测工件位置，磁吸手爪5与磁吸手爪控制柜15电信号连接，磁吸手爪控制柜15与工作站总控柜16电连接。磁吸手爪5作为折弯过程中移动工件的装置，具备兼多种规格零件、吸附缓冲、自动磁吸/退磁等功能；在快换母头506和快换子头503连接状态下，机器人即可带动磁吸手爪5进行作业。磁吸手爪5有单独的控制系统，通过传感器502来检测工件是否在手爪下方，然后电永磁铁501充/放电来实现工件拾取/放置。三根直线导轨504通过螺栓与电永磁铁501连接，并为其提供自身轴线方向的自由度，中间的弹簧505起到的是支撑以及缓冲的作用，工作站中共有两个机器人各自均有两套磁吸手爪，再面对规格较多的工件时可通过快换子头503来自动更换不同的磁吸手爪从而提高工作站的兼容性。

在另一些具体实施例中，手爪快换台4的顶部中间设有回转气缸402，回转气缸402的执行端设有防尘板403，手爪快换台4的主体框架404一侧设有控制回转气缸执行端运转的气缸驱动器401，手爪快换台4上设有多个手爪缓存位，磁吸手爪5适配放置在手爪缓存位上，磁吸手爪5上的快换子头503位于防尘板403的下方。手爪快换台4作为存放磁吸手爪5与辅助机器人更换磁吸手爪的装置，具备全自动更换磁吸手爪、ATC装置自动防尘等功能；当机器人需要更换手爪时，气缸驱动器401控制回转气缸402转动，防尘板403在回转气缸的带动下会远离磁吸手爪的上方，为机器人更换磁吸手爪让出空间，其他时间防尘板403会一直在磁吸手爪的上方避免快换子头(ATC装置)进灰。

在其他一些实施例中，3D视觉定位系统6包括视觉框架601及3D相机602，3D相机602固定在视觉框架601上，3D相机602电信号连接视觉系统控制柜17，视觉系统控制柜17与工作站总控柜16电连接。3D视觉定位系统作为引导机器人搬运工件的装置，具备全自动定位/指引的功能，3D相机602安装于视觉框架601的顶部通过拍照对下方的工件进行定位，为机器人提供工件位置信息，从而实现工件的自动搬运(此过程为低精度搬运)。

在其他一些具体实施例中，2D视觉定位系统7包括支架701、相机面板702、2D相机703，2D相机703通过相机支架704固定在相机面板702上，相机面板702固定在支架701的顶部边缘，2D相机703与视觉系统控制柜17电信号连接。2D视觉定位系统作为机器人搬运工件的精度校对装置，具备全自动校准和报警的功能，通过拍照判断重力对中后工件是否顺利完成了精准定位，此步骤为搬运过程中最后的校对环节。

在其他一些实施例中，对中台8包括立柱801、滑动面板802、第一挡边组件803及第二挡边组件804，滑动面板802倾斜固定在立柱801的顶端，滑动面板802上开设有阵列式的安装孔位805，第一挡边组件803及第二挡边组件804分别通过螺栓固定在安装孔位805上。重力对中装置作为校准机器人搬运工件的装置，具备全自动校准的功能，

具体的，第一挡边组件803中的两条短挡边具有一定夹角且对中异形工件，第二挡边组件804中的两条长挡边呈规则的直角布置在滑动面板802上，第二挡边组件804对中规则的直角工件，第二挡边组件804位于第一挡边组件803的斜下方。长挡边中间的夹角为90度，负责对中规则的直角零件，短挡边可通过孔位调整夹角的大小变化，负责对中非直角的不规则工件。机器人通过3D相机的引导搬运工件时误差大于1mm，需要通过重力对中台校准误差，通过两个角45度的倾斜角使工件在重力的作用下自动滑落，直到挡边完全贴合，从而实现精确定位，然后通过磁吸手爪抓取完成后续作业。

更具体的，还包括工件磁吸缓存装置9，工件磁吸缓存装置9位于搬运机器人1的一侧缓存搬运工件，工件磁吸缓存装置9上设有用于吸放工件的电永磁铁。

电气控制系统

工作站站配置一套PLC总控系统(以下简称PLC)，两套机器人控制柜，两套磁吸手爪控制柜，一套视觉系统控制柜。

机器人为发那科机器人(不限定品牌)，通过PROFINET实现与PLC的通讯，协调工作站内的搬运动作；机器人为发那科机器人(不限定品牌)，通过TCP/IP协议实现与视觉系统的通讯，用于接收工件的位置信息；PLC与磁吸手爪控制柜通过io模块通讯，控制磁吸手爪磁吸与退磁；折弯机与PLC为io模块通讯，实现折弯机的折弯程序的控制。通过以太网与MES通讯，实现数据的采集与上传。

本工作站采用机器人并搭配视觉定位系统进行上料作业，保证了折弯精度。工作站配置两台机器人镜像作业，在机器人高效率的基础上还实现了产能翻倍，解决效率低的问题。每台机器人配置两套不同的磁吸手爪，解决了不同工件的柔性兼容问题。

对于实施例公开的装置和使用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。