CN114850907B - 一种基于机械手的工件自动车削工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动车削加工设备技术领域，具体涉及一种基于机械手的工件自动车削工艺，包括毛坯粗加工工序和半成品精加工工序；以机械手为中心和设置的不同工位进行搭配，在对工件进行车削加工的过程中，实现对工件在不同工位中的流转，能够在自动控制以及各个设备的配合下，对工件顶面、底面和侧面进行自动加工，不仅自动实现工件从毛坯到半成品的加工，也能够实现从工件半成品到成品的车削加工；解决批量工件车削加工过程中，需要工人值守以及人工换装带来的人力消耗和成本，本方案通过自动车削，有效的提高了效率，节省人力和物力。

Description

一种基于机械手的工件自动车削工艺

技术领域

本发明属于自动车削加工设备技术领域，具体涉及一种基于机械手的工件自动车削工艺。

背景技术

而随着科技的进步，自动车削技术的也随之兴起，而要实现自动车削，其中一个重要的环节即是实现工件的在各个工位以及工艺步骤之间的流转，而随着机械手自动化水平的提高，有必要设计一种以机械手为中心，并能够对工件进行表面车削的车削加工装置及相应的车削工艺，从而提高实现工件批量作业过程中的车削加工。

发明内容

为了解决现有技术工件顶面、地面和侧面共同车削加工作业中需要人员换装的问题，本方案提供了一种基于机械手的工件自动车削工艺。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于机械手的工件自动车削工艺，包括毛坯粗加工工序和半成品精加工工序；

所述毛坯粗加工工序，包括以下步骤：

A1：机械手在工具放置工位处对接安装第一工装爪具后，抓取作为载具的气动卡盘放入到立式车床结构内；

A2：机械1在工具放置工位处更换为第二工装爪具，在寄存工位处抓取工件的毛坯并放置到气动卡盘上，且使该毛坯的顶面朝上；该气动卡盘的三爪气动卡爪夹紧毛坯的底部；

A3：启动立式车床结构2后，将毛坯顶面的边缘处车削形成圆弧面；

A4：机械手卸下第二工装爪具后，利用设置在机械手上的清洗喷头对车削后的工件毛坯和气动卡盘进行清洗；清洗过程中，毛坯仍放置于立式车床结构上；

A5：清洗完成后，机械手对接安装第二工装爪具，并将毛坯横卧放置到旋转工位处，使毛坯水平旋转180°；然后，机械手在同一位置处再次抓取旋转工位处的毛坯至气动卡盘6上，并使得毛坯底面朝上；

A6：启动立式车床结构后，将毛坯的底面处进行车削形成凹槽状的内腔，即获得工件的半成品；

所述半成品精加工工序，包括以下步骤：

B1：在立式车床结构具有气动卡盘的状态下，机械手对接安装第二工装爪具，并将半成品放置到气动卡盘上，使半成品的内腔朝上；

B2：立式车床结构对半成品底面处的端面和内腔进行第一刀精加工，并利用在立式车床结构内设置有测量头对第一刀精加工后的端面高度和内腔直径进行测量；根据测量参数和设定参数的对比，对半成品进行第二刀精加工，使得端面高度和内腔直径达到设定值，同时加工内腔的内底面作为与吸盘组件对位的定位面；

B3：机械手卸下第二工装爪具后，利用清洗喷头对半成品的内腔和气动卡盘进行清洗；

B4：机械手重新安装第二工装爪具后，将半成品抓取到旋转工位处并水平旋转180°，然后将半成品圆弧面朝上的放置到对位工位处的吸盘组件上；对位工位处半成品与吸盘组件同轴对位，吸盘组件吸紧半成品的定位面；

B5：机械手将立式车床结构内的气动卡盘抓取到清洗机工位处进行清洗；

B6：机械手将吸盘组件和半成品一起抓取到立式车床结构内；

B7：立式车床结构对半成品的外侧壁和其顶部的端面进行第一刀外缘精车；立式车床结构内设置的测量头对第一刀外缘精车的端面高度和直径进行测量；根据测量参数和设定参数的对比，对半成品进行第二刀外缘精车，使得端面高度和直径达到设定值；端面高度和直径达到设定值时，工件11即成为成品。

可选的：所述毛坯粗加工工序还包括A7步骤：利用清洗喷头对半成品的内腔进行清洗；将工件的半成品抓取到旋转工位处水平旋转180°后，将半成品抓取到寄存工位处，使其内腔朝下，并抓取下一件毛坯进行加工。

可选的：所述半成品精加工工序所述半成品精加工工序还包括以下步骤：

B8：机械手抓取成品放入清洗工位处进行清洗；然后，放置到视觉检测工位上进行检测，从而判断成品的尺寸是否合格，若合格，则放置到寄存工位处；若不合格，则抓取到立式车床结构上进行再次车削；

B9：机械手将抓起吸盘组件到清洗工位进行清洗后，将吸盘组件放回对位工位处；然后精加工对第二件半成品。

可选的：所述对位工位处设置有对位台机构；对位台机构和立式车床结构上分别设置有旋转夹持盘，旋转夹持盘包括有旋转载具台、气压连接台和夹持台，旋转载具台呈圆盘状，气压连接台固定在旋转载具台的顶面的中心处，在气压连接台的顶面上设置有快速接头，该快速接头连通气压源；在气压连接台的四周环形分布有多个夹持台，在每个夹持台上均设置有夹持孔。

可选的：所述吸盘组件和气动卡盘均为工件载具；在工件载具的底部设置有多个定位足，定位足与夹持孔一一对应，使得旋转夹持盘与工件载具能够对位连接。

可选的：所述气动卡盘包括有卡盘定位盘和三爪气动卡爪，卡盘定位盘呈圆盘状，三爪气动卡爪固定于卡盘定位盘的顶面上并用于工件的夹持；在卡盘定位盘底面的中心处设置有卡盘保压接头，该卡盘保压接头与三爪气动卡爪连通，并且该卡盘保压接头能够与快速接头对接连接。

可选的：所述吸盘组件包括有真空吸盘和吸盘定位盘；真空吸盘连接在吸盘定位盘的上方；所述真空吸盘的上部设置有负压腔，在吸盘定位盘的底处设置有吸盘保压接头，该吸盘保压接头与负压腔连通，并能够与快速接头对接连接，以通过负压吸附工件。

可选的：所述对位岗位处设置有对位台机构；对位台机构包括对位机台、位移机构、调整臂和光电测距探头和一个旋转夹持盘；所述位移机构和旋转夹持盘均设置与该对位机台上；位移机构包括纵向模组和横向模组，纵向模组和横向模组移动方向相互垂直；调整臂连接在横向模组上，横向模组连接在纵向模组上；调整臂固定在横向模组上，该调整臂靠近工件的一侧呈弧槽状，调整臂用于推动工件相对于吸盘组件移动，用以使两者同轴；光电测距探头连接在调整臂上，并能够对工件外周面的位置进行检测。

可选的：所述旋转工位处设置有旋转治具；所述旋转治具包括旋转载具、旋转驱动器和顶开机构；旋转驱动器连接在旋转载具的底部并用于控制其水平转动；旋转载具包括载具台和侧面抵板；在载具台的顶部设置有用于工件放入的工件槽位；侧面抵板设置在工件槽位的侧面处，并由所述顶开机构控制移动，该侧面抵板能够抵紧或松开工件槽位中的工件。

可选的：第一工装爪具和第二工装爪具均为工装爪具；所述工装爪具包括有动连接头和卡爪组件，在机械手上设置有能够与动连接头匹配并实现快速连接的定连接头；在动连接头的一侧设置有电连接公头，电连接公头与动连接头的连接方向相同；在定连接头的一侧设置有电连接母头，定连接头与电连接母头的连接方向相同；动连接头与定连接头对接连接时，所述电连接母头和电连接公头同步对接连接，以电控所述卡爪组件；所述卡爪组件包括双工位运动模组和两个卡爪爪指，所述双工位运动模组具有两个移动端，卡爪爪指呈J型，且在该卡爪爪指的上部具有爪柄，该爪柄与移动模组的移动端固定连接，两个移动端相互靠拢或远离时实现抓紧或放松动作。

本发明的有益效果为：

1.本方案中以机械手为中心，在其四周设置不同的工位，在对工件进行车削加工的过程中，实现对工件在不同工位中的流转，并实现清洗、视觉检测、工装爪具换装、工件载具更换、工件与载具对位、工件水平翻转等动作，能够在自动控制以及各个设备的配合下，自动实现工件从毛坯到半成品的加工，也能够实现从工件半成品到成品的车削加工；

2.本方案中的旋转治具能够实现工件的水平翻转，从而使得机械手在同一抓放位置能够对工件的顶部或底部进行抓取，从而简化机械手的控制难度，并节省机械手的抓取空间，使得车床能够对顶面和地面进行车削加工；

3.本方案中采用了气动卡盘和吸盘组件作为工件的载具，当使用吸盘组件作为载具时，能够方便于对工件的外周面进行车削加工，而利用气动卡盘作为载具时，能够利用卡爪爪指的径向收缩，实现工件的轴向对位，从而简化对位步骤，提高车削效率。

附图说明

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。

图1是本方案中的车削加工装置布局结构图；

图2是本方案中的工具台结构图；

图3是本方案中的工装爪具的结构图；

图4是本方案中的工装爪具的***结构图；

图5是本方案中的气动卡盘的结构图；

图6是本方案中的吸盘组件的结构图；

图7是本方案中的立式车床结构的结构图；

图8是本方案中的立式旋转台的结构图；

图9是本方案中的旋转夹持盘的结构图；

图10是本方案中的对位台机构的结构图；

图11是本方案中的清洗箱的结构图；

图12是本方案中的支撑组件的结构图；

图13是本方案中的旋转治具的结构图；

图14是本方案中的旋转治具的***结构图；

图15是本方案中的视觉检测装置的结构图；

图16是本方案中的所加工的工件的结构图。

附图说明：1-机械手；101-定连接头；101a-电连接母头；101b-卡位推杆；101c-卡位滚珠；2-立式车床结构；21-滑门伸缩器；22-滑门；23-立式旋转台；24-长槽；25-竖轴；3-旋转治具；31-固定底座；32-顶开机构；33-旋转驱动器；34-旋转载具；341-侧面抵板；342-载具台；343-导向横柱；344-治具拉伸弹簧；345-端部连接板；346-斜面部；347-工件槽位；348-弹簧槽位；4-工具台；5-对位台机构；51-对位机台；52-纵向模组；53-横向模组；54-光电测距探头；55-调整臂；6-气动卡盘；61-三爪气动卡爪；62-卡盘定位盘；63-卡盘定位足；64-卡盘保压接头；7-工装爪具；71-动连接头；71a-电连接公头；71b-中间连接盘；71c-卡位槽；72-移动模组；73-卡爪爪指；73a-爪勾；73b-爪柄；74-内衬件；74a-嵌装件；75-斜压件；76-卡爪拉伸弹簧；8-视觉检测装置；81-视觉检测机柜；82-检测旋转台；83-驱动齿轮；84-侧面摄像头；85-顶部摄像头；9-工件寄存台；10-清洗机；102-上吹气管；103-上喷淋管；104-第一支撑组件；1041-第一支撑台；1042-外支撑柱；1043-下吹气管；1044-下喷淋管；105-第二支撑组件；1051-第二支撑台；1052-内支撑柱；106-顶升机构；1061-清洗伸缩器；1062-支撑盘；107-平移机构；108-旋转机构；109-清洗箱；11-工件；12-吸盘组件；121-吸盘定位盘；122-真空吸盘；123-吸盘定位足；124-保压接头；13-旋转夹持盘；131-旋转载具台；132-夹持台；133-夹持孔；134-气压连接台；135-快速接头。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而非是全部，基于本方案中的实施例，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，都属于本方案的保护范围。

在工件11作为一些设备的零部件，往往都根据需要被设计为不同的形状，本方案的所能够车削的工件11为一种特殊定制形状和尺寸的特种工件11，该工件11的形状如图16所示，该工件11在使用本方案中的装置加工过程中，可以分为毛坯粗加工和半成品精加工两个阶段，两个之间存在其它加工工序，不在本方案所述的设备中进行加工，毛坯粗加工主要是将圆柱状的毛坯加工为半成品，半成品精加工主要是对半成品进行边缘修整并获得成品，从而达到需求的尺寸；所获得的半成品和成品的工件11均具有如图16所示的形状，即是工件11具有圆形的周面，顶面的边缘车削呈圆弧状，底面上车削出凹槽状的内腔。

实施例1

如图1至图15所示，为了满足上述工件11的自动车削加工的需求，本实施例设计了一种车削加工装置，该装置包括工位流转机构和设置工位流转机构四周的不同工位，工件11将由工位流转机构进行抓取并实现工件11在不同工位之间的流转，不同工位用于对工件11进行相应的处理。

本实施例中，工位流转机构采用的是机械手1，机械手1由相应的工控机进行控制，其具体的控制程序由机械手1的供应商进行提供，此处不再赘述。

在机械手1的四周处分别设置有寄存工位、清洗工位、车削工位、旋转工位、对位工位、工具放置工位和视觉检测工位。在寄存工位处设置有工件寄存台9，该工件寄存台9用于工件11毛坯、半成品、成品等状态下的寄存，以备机械手1的抓取。清洗工位处设置有清洗机10，用于对工件11的表面进行清洗。车削工位处放置有立式车床结构2，用于对工件11进行车削。旋转工位处设置有旋转治具3，利用该旋转治具3，能够将横卧状态的工件11进行水平翻转。对位工位处设置有对位台机构5，该对位台结构能够将吸盘组件12与工件11进行竖向对位，使两者同轴。所述工具放置位处设置有工具台4，工具台4上放置有若干工装爪具7，机械手1在该处可以更换不同的工装爪具7，从而方便于对不同形态下的工件11进行匹配抓取，此外，在该处还可以放置气动卡盘6，从而利用气动卡盘6作为载具对工件11进行连接和支撑，对位台结构也摆放到该工具台4台面的一侧。视觉检测工位处设置有视觉检测装置8，该视觉检测装置8能够对工件11的成品和半成品进行表面形状采集，从而判断是否符合设定的加工标准。

实施例2

在实施例1的结构基础上，为了实现机械手1快速更换工装爪具7并实现对工装爪具7的操控，本实施例设计了以下结构的工装爪具7。

本实施例的工装爪具7包括动连接头71和卡爪组件等部件，动连接头71连接在卡爪组件的柄部，在机械手1上设置有与动连接头71匹配定连接头101，从而使得卡爪组件能够快速的装配到机械手1上。

在动连接头71的一侧设置有电连接公头71a，且两者的连接方向相同；在定连接头101的一侧设置有电连接母头101a，且两者的连接方向相同；动连接头71与定连接头101对接连接时，所述电连接母头101a和电连接公头71a同步对接连接，以电控所述卡爪组件的动作。

在机械手1上可以将工装爪具7放置到特定坐标位置上，当需要更换工装爪具7时，可以通过机械手1的移动使定连接头101与动连接头71对接，同时得电连接母头101a和电连接公头71a也能够实现对接连接。

为了保证动连接头71和定连接头101连接的稳固性，在动连接头71上设置插接孔，插接孔内设置卡位槽71c，在定连接头101上设置插接头，插接头的中部设置有孔，并且孔内设置能够伸缩的卡位推杆101b，在插接头的侧壁上设置卡位滚珠101c，当插接头和插接孔对接后，可以通过卡位推杆101b将卡位滚珠101c沿插接头的径向推入卡位槽71c中，从而实现快速连接。

所述卡爪组件包括双工位运动模组和两个卡爪爪指73，所述双工位运动模组具有两个移动端，两个卡爪爪指73分别连接在两个移动端上，并能够相互靠拢或相互远离。卡爪爪指73呈J型，该卡爪爪指73的上部具有爪柄73b，该爪柄73b与移动模组72的移动端固定连接，从而实现卡爪爪指73的抓紧或放松。

为了匹配于该工件11的夹取，所述两个卡爪爪指73的相对内侧均呈凹槽状，卡爪爪指73的自由端具有爪勾73a，从而能够利用爪勾73a能够抓扣工件11的下沿。此外，为了提高卡爪爪指73与工件11外壁的贴合性，在卡爪爪指73的凹槽的槽底上嵌设有嵌装件74a，并且在每个卡爪爪指73的相对内侧均设置有内衬件74，内衬件74与嵌装件74a转动连接，内衬件74的转动轴线平行于卡爪组件的中心线。在每个卡爪爪指73的相对内侧均转动还连接有斜压件75，斜压件75上连接有滚轮并卡爪爪指73的内侧伸出；该斜压件75的转动轴线垂直于卡爪组件的中心线，在斜压件75的转动轴线处可以设置扭力弹簧或/和位置传感器。

在每个卡爪爪指73的两侧分别设置一个卡爪拉伸弹簧76，所述动连接头71与移动模组72之间连接有中间连接盘71b，在中间连接盘71b与两个卡爪爪指73之间连接卡爪拉伸弹簧76，从而利用卡爪拉伸弹簧76为两个卡爪爪指73提供相互靠拢的拉力。

工装爪具7具有两种，抓取气动卡盘6、吸盘组件12的卡爪不设置斜压件75，本方案将这种工装爪具7定义为第一工装爪具；而抓取毛坯、半成品和成品的工装爪具7具有斜压件75，本方案将这种工装爪具7定义为第二工装爪具。

实施例3

在实施例1的结构基础上，为了方便于保证工件11在立式车床结构2上车削时的中心位置的确定，往往需要将工件11放置到一载具上进行车削，而本实施例针对这一问题，设计了可以作为工件11载具的气动卡盘6和吸盘组件12。

气动卡盘6包括有卡盘定位盘62和三爪气动卡爪61，卡盘定位盘62呈圆盘状，三爪气动卡爪61固定于卡盘定位盘62的顶面上并用于工件11的夹持；在卡盘定位盘62的底面上设置有多个卡盘定位足63；在卡盘定位盘62底面的中心处设置有卡盘保压接头64，该卡盘保压接头64与三爪气动卡爪61连通。

吸盘组件12包括有真空吸盘122和吸盘定位盘121；真空吸盘122连接在吸盘定位盘121的上方，在吸盘定位盘121的底部设置有吸盘定位足123；所述真空吸盘122的上部设置有负压腔，该真空吸盘122可以采用橡胶材料制成，所述负压腔产生负压时能够吸附固定所述工件11的底部。在真空吸盘122的底部设置有吸盘保压接头124，该吸盘保压接头124与负压腔连通并从定位盘的底部露出；吸盘保压接头124均为市购的标准件。

此外，为了方便于对作为工件11载具的气动卡盘6和吸盘组件12进行连接和支撑，本方案设计了相应的旋转夹持盘13，所述旋转夹持盘13包括有旋转载具台131、气压连接台134和夹持台132，旋转载具台131呈圆盘状，气压连接台134固定在旋转载具台131的顶面的中心处，在气压连接台134的顶面上设置有快速接头135，该快速接头135连通气压源；在气压连接台134的四周环形分布有多个夹持台132，在每个夹持台132上均设置有夹持孔133。

该旋转夹持盘13用于固定气动卡盘6或吸盘组件12，当进行连接时，气动卡盘6的卡盘定位足63或吸盘组件12的吸盘定位足123与夹持孔133一一对应；吸盘保压接头124或卡盘保压接头64能够对接所述快速接头135。所述夹持孔133的内侧壁上设置有卡舌，在卡盘定位足63和吸盘定位足123的外壁上设置有配合于所述卡舌的卡槽。

实施例4

在实施例3的结构基础上，本实施例设计的立式车床结构2，包括外机柜、立式旋转台23和一个实施例3中所述的旋转夹持盘13结构。

外机柜呈方形的箱柜结构，所述立式旋转台23设置于外机柜内；该外机柜的上部设置有车削间，所述立式旋转台23的上部伸入该车削间内。在车削间的前侧设置有可横向滑动开闭的滑门22；该滑门22与外机柜滑动配合。在外机柜的顶部设置有滑门伸缩器21，所述滑门伸缩器21与滑门22相连并用于控制该滑门22的开闭。该滑门伸缩器21可以为气动伸缩器或电动伸缩器。在车削间内还设置有用于车削的刀具，刀具的固定方式和给刀方式均属于现有结构，此处不再赘述。

该立式旋转台23包括有旋转台本体和竖轴25；该旋转台本体呈圆盘状，所述旋转台本体上设置有多个径向分布长槽24；竖轴25同轴连接在旋转台本体下方，并能够由电机或气动旋转器驱动旋转。本实施例中的旋转夹持盘13可拆卸的连接在旋转台本体上；可以在旋转夹持盘13的底面上设置多个倒T字形的滑块，滑块伸入在长槽24内，以固定旋转夹紧盘。

实施例5

在实施例3的结构基础上，本实施例设计的对位台机构5，包括对位机台51、旋转夹持盘13、位移机构、调整臂55和光电测距探头54等结构；所述旋转夹持盘13采用实施例3中所述的结构。

对位机台51呈方板状，所述位移机构和旋转夹持盘13均设置与该对位机台51上。该位移机构包括纵向模组52和横向模组53，纵向模组52和横向模组53移动方向相互垂直；调整臂55连接在横向模组53上，横向模组53连接在纵向模组52上。所述光电测距探头54连接在调整臂55上，并对工件11外周面的位置进行检测。调整臂55固定在横向模组53上，该调整臂55靠近工件11的一侧呈弧槽状，调整臂55用于推动工件11相对于吸盘组件12移动，以使两者同轴。所述光电测距探头54电连接工控机，工控机根据工件11外周面的位置的检测值计算工件11的轴心，并控制所述位移机构推动工件11，使工件11的轴心与吸盘组件12的中心竖向重合。

实施例6

在实施例的结构基础上，本实施例设计的清洗机10，包括清洗箱109、支撑组件、清洗组件和吹气组件等结构。

所述清洗箱109呈方形，在清洗箱109的顶部设置有顶部开口，工件11能够从顶部开口放入或取出。该顶部开口处可以设置可以开闭的活动门，该活动门可以是透明材质制成的结构，从而方便于观察清洗状态或清洗进度。

支撑组件设置于清洗箱109的内底部，并包括第一支撑组件104和第二支撑组件105；第一支撑组件104和第二支撑组件105的中心重叠，并分别用于支撑不同尺寸的物体。

第一支撑组件104包括第一支撑台1041，设置在第一支撑台1041的支撑柱为外支撑柱1042，外支撑柱1042具有多个并呈四边形分布。该第一支撑台1041可以呈四边形，在第一支撑台1041四个角处的内侧分别设置一个外支撑柱1042。

第二支撑组件105包括第二支撑台1051，第二支撑台1051设置在第一支撑台1041上，设置在第二支撑台1051的支撑柱为内支撑柱1052，内支撑柱1052具有多个并呈四边形分布；内支撑柱1052的高度低于外支撑柱1042。

在第一支撑台1041的中部处设置有顶升组件；所述顶升组件包括有清洗伸缩器1061和支撑盘1062；所述支撑盘1062连接在清洗伸缩器1061的伸缩轴上，以使工件11竖向升降。

所述清洗组件包括上喷淋管103和下喷淋管1044；所述上喷淋管103设置于支撑组件的上方并能够水平移动；该下喷淋管1044设置在第一支撑台1041上，且该下喷淋管1044的喷口斜向朝上，并能够喷出扇形的水雾；在第一支撑台1041四个边的内侧分别设置有两个下喷淋管1044。

在清洗箱109上部的侧壁上设置有平移机构107，上喷淋管103连接在该平移机构107上并能够水平移动。该平移机构107可以采用市购的移动模组72，当平移机构107带电时，能够带动上喷淋管103水平移动，该上喷淋管103连通水源后，该上喷淋管103上的喷淋孔向下喷出水雾并冲洗工件11的外表面。

所述吹气组件包括上吹气管102和下吹气管1043；所述上吹气管102呈U字形，且其端部可转动的连接在清洗箱109的侧壁处；该下吹气管1043设置在第一支撑台1041上，且该下吹气管1043的喷口斜向朝上，并能够喷出气流。在清洗箱109的侧壁上设置有旋转机构108，上吹气管102连接在旋转机构108上并由其控制转动，该上吹气管102的U形内侧设置有喷气孔并能够向内侧喷出水雾，从吹干工件11的外表面。

当工件11放入清洗箱109后，首先由支撑盘1062对工件11的底部进行支撑，然后开启清洗组件，利用净水对工件11的外表面进行清洗，然后支撑盘1062在清洗伸缩器1061的控制下下降，当下降到一定距离后，该工件11由内支撑柱1052或外支撑柱1042进行支撑，内支撑柱1052或外支撑柱1042分别具有不同的高度，从而能够对不同尺寸的工件11或物件进行支撑。当支撑盘1062脱离工件11底部时，清洗组件再次启动，可以对工件11的底部进行清洗，清洗作业产生的废水可以从清洗箱109底部的排水管排出。清洗完成后可以利用吹气组件对工件11的表面进行吹干。

实施例7

在实施例1的结构基础上，本实施例设计的视觉检测装置8包括视觉检测机柜81、检测旋转台82、驱动齿轮83、侧面摄像头84和顶部摄像头85；检测旋转台82可旋转的设置在视觉检测机柜81内，驱动齿轮83与检测旋转台82的边沿啮合并能够控制其转动，在检测旋转台82的正上方和侧面处分别设置侧面摄像头84和顶部摄像头85。该顶部摄像头85可以采用线摄像头。

使用时，将工件11放置在圆盘状的检测旋转台82的中心处，并旋转该检测旋转台82并利用侧面摄像头84和顶部摄像头85对工件11外表面的形状进行采集，从而利用工控机对采集的图像进行比较，从而判断所加工的工件11是否满足需求。

实施例8

在实施例1的结构基础上，本实施例设计的旋转治具3包括固定底座31、旋转载具34、旋转驱动器33和顶开机构32等结构。

固定底座31采用框架结构，并用于旋转载具34、旋转驱动器33和顶开机构32等结构的安装。

所述旋转载具34是用于竖向托举工件11的结构。旋转驱动器33连接在固定底座31上，且旋转驱动器33的转轴连接于旋转载具34的底部，并能够控制旋转载具34进行水平方向的掉转。旋转载具34包括载具台342和侧面抵板341，在载具台342的顶部设置有用于工件11放入的工件槽位347；旋转驱动器33的转轴连接在载具台342的底部并控制该载具台342水平旋转，进而实现工件11的掉转。侧面抵板341设置在工件槽位347的侧面处，并配合载具台342夹持工件11，从而保证掉转过程中，工件11位置的稳定。

在侧面抵板341的侧面上固定连接有导向横柱343，导向横柱343与载具台342滑动配合。在载具台342上设置有弹簧槽位348，治具拉伸弹簧344设置于该弹簧槽位348处，导向横柱343的自由端伸至弹簧槽位348处并与治具拉伸弹簧344的一端相连，治具拉伸弹簧344的另一端与端部连接板345相连，该端部连接板345与载具台342固定连接。

顶开机构32包括伸缩器、伸缩台和推动轮等结构；在旋转载具34两侧的固定底座31分别设置有两个顶开机构32，两个顶开机构32同步动作，从而控制侧面抵板341的移动。

伸缩器可以采用气动伸缩器结构或电动伸缩器结构。伸缩台连接在伸缩器的伸缩轴上，并由其控制升降；伸缩台的水平方向两侧向上翘起，使其呈U形，在伸缩台的翘起部分的端部分别设置一个推动轮，两个推动轮分别用于在工件11的掉转前和掉转完成后控制侧面抵板341移动。而在侧面抵板341的下部设置有斜面部346，斜面部346能够与斜面部346配合，从而在推动轮竖向上升时，能够推动侧面抵板341远离载具台342。

在使用时，该工件槽位347的一侧设置呈弧槽状，以匹配工件11的形状，该工件槽位347的一侧毗邻于侧面抵板341，并利用该侧面抵板341抵紧到工件槽位347的侧面处，当工件11进行方向水平掉转的过程中，该工件11横卧放置到工件槽位347内，并在治具拉伸弹簧344的弹力作用下，可以使得侧面抵板341与载具台342配合夹持工件11；而在工件11方向掉转进行前或结束后，可以利用推动轮推动斜面部346，使得侧面抵板341远离载具台342，从而方便于工件11装载到工件槽位347中或从该工件槽位347处取用工件11。

实施例9

结合实施例1至实施例8，利用车削加工装置对工件11的毛坯进行粗加工的工序步骤如下：

A1：机械手1移动其操作端至工具放置工位处，并对接安装第一工装爪具，利用第一工装爪具抓取气动卡盘6放入到立式车床结构2上；

A2：机械手1在工具放置工位处更换第二工装爪具；并在工件寄存台9处抓取工件11的毛坯，并将毛坯放置到立式车床结构2处的气动卡盘6处，使得毛坯的顶面朝上；该气动卡盘6的三爪气动卡爪61在相应的气压控制下夹紧毛坯的底部；

A3：启动立式车床结构2后，立式车床结构2内的立式旋转台23旋转，并且刀具进行相应的给进，从而使得毛坯顶面边缘处的圆弧面得以车削成型；

A4：在机械手1的操作端设置有清洗喷头，机械手1将第二工装爪具放回工具放置工位后，利用清洗喷头对车削成型的工件11和气动卡盘6进行清洗；清洗介质可以是净水，也可以是气流；清洗过程中，毛坯仍放置在立式车床结构2上；

A5：清洗完成后，机械手1再次安装第二工装爪具，抓取圆弧面加工成型的毛坯并横卧放置到旋转治具3上，旋转治具3将毛坯水平旋转180°；然后，机械手1从同一位置处再次抓取毛坯，并使得毛坯底面朝上的重新装夹到气动卡盘6上；

A6：启动立式车床结构2，利用刀具车削毛坯并在毛坯的底面处形成内腔，内腔加工完成后，工件11即成为半成品；

A7：重复步骤A4，对半成品的内腔进行清洗；清洗后，再次安装第二工装爪具，并将工件11的半成品抓取到旋转治具3上水平旋转180°后，将半成品抓取到工件寄存台9上，使其内腔朝下，并进行下一件毛坯的加工。

第二件毛坯加工完成后，机械手1可以伸入清洗机10内，利用下喷淋管1044和下吹气管1043对第二工装爪具进行清洗和风干；第二工装爪具清洗完成后，将第二工装爪具放回工具放置工位，然后利用机械手1的操作端设置的清洗喷头对气动卡盘6进行冲洗。

实施例10

在实施例1的结构基础上，毛坯料的粗加工后，此时立式车床结构2中为之前安装的气动卡盘6，若立式车床结构2上没有气动卡盘6，则利用机械手1抓取气动卡盘6进行安装；当半成品进行精加工时，利用车削加工装置对工件11的毛坯进行精加工的工序步骤如下：

B1：机械手1更换第二工装爪具，从工件寄存台9上抓取待加工的半成品放入旋转治具3；旋转治具3将半成品水平翻转后，将半成品放置到立式车床结构2上的气动卡盘6上，并使半成品的内腔朝上；

B2：利用立式车床结构2上的刀具对半成品底面的端面和内腔进行第一刀精加工；在立式车床结构2内设置有测量头，用以对第一刀精加工后的端面高度和内腔直径进行测量；立式车床结构2根据计算的参数，对半成品进行第二刀精加工，使得端面高度和内腔直径达到设定值，并同时加工内腔的内底面作为与吸盘组件对位的定位面；

B3：机械手1将第二工装爪具放回工具放置工位后，利用机械手1操作端设置的清洗喷头对半成品的内腔和气动卡盘6进行清洗；清洗介质可以是净水，也可以是气流；清洗过程中，半成品仍放置在立式车床结构2上；

B4：机械手1装上第二工装爪具后，将半成品抓取到旋转治具3上水平旋转180°，然后将半成品圆弧面朝上的放置到对位工位处的吸盘组件12上；对位台结构对半成品进行位置微调，使得吸盘组件12与半成品进行竖向对位，保证两者同轴，然后对负压腔进行抽真空处理，使得吸盘组件12吸紧半成品的定位面；

B5：机械手1更换第一工装爪具后抓取立式机床结构上的气动卡盘6，在将气动卡盘6放入清洗机10清洗后将其放回到工具放置工位；

B6：机械手1将吸盘组件12和半成品一起抓取到立式车床结构2内，并由旋转夹持盘13固定；在此过程中，工件由吸盘组件12负压固定。

B7：利用立式车床结构2上的刀具对半成品的顶部端面(即顶面)和外侧壁进行第一刀外缘精车；在立式车床结构2内设置的测量头以对第一刀外缘精车的端面高度和直径进行测量；立式车床结构2根据测量参数和设定参数的对比，对半成品进行第二刀外缘精车，使得端面高度和直径达到设定值；端面高度和直径达到设定值时，工件11即成为成品；

B8：机械手1更换第一工装爪具后，抓取成品放入清洗机10进行清洗，清洗完成后，可以放置到视觉检测工位上进行检测，从而判断成品的尺寸是否合格，若合格，则放置到寄存工位处；若不合格，则抓取到立式车床结构上进行再次车削；

B9：机械手1更换第二工装爪具后，抓起吸盘组件12放入清洗机10进行清洗，清洗后的吸盘组件12放回对位工位处。然后对第二件半成品进行精加工，且如此往复。

上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：包括毛坯粗加工工序和半成品精加工工序；

所述毛坯粗加工工序，包括以下步骤：

A1：机械手（1）在工具放置工位处对接安装第一工装爪具后，抓取作为载具的气动卡盘（6）放入到立式车床结构（2）内；

A2：机械1在工具放置工位处更换为第二工装爪具，在寄存工位处抓取工件（11）的毛坯并放置到气动卡盘（6）上，且使该毛坯的顶面朝上；该气动卡盘（6）的三爪气动卡爪（61）夹紧毛坯的底部；

A3：启动立式车床结构（2）后，将毛坯顶面的边缘处车削形成圆弧面；

A4：机械手（1）卸下第二工装爪具后，利用设置在机械手（1）上的清洗喷头对车削后的工件（11）毛坯和气动卡盘（6）进行清洗；清洗过程中，毛坯仍放置于立式车床结构（2）上；

A5：清洗完成后，机械手（1）对接安装第二工装爪具，并将毛坯横卧放置到旋转工位处，使毛坯水平旋转180°；然后，机械手（1）在同一位置处再次抓取旋转工位处的毛坯至气动卡盘（6）上，并使得毛坯底面朝上；

A6：启动立式车床结构（2）后，将毛坯的底面处进行车削形成凹槽状的内腔，即获得工件（11）的半成品；

所述半成品精加工工序，包括以下步骤：

B1：在立式车床结构（2）具有气动卡盘（6）的状态下，机械手（1）对接安装第二工装爪具，并将半成品放置到气动卡盘（6）上，使半成品的内腔朝上；

B2：立式车床结构（2）对半成品底面处的端面和内腔进行第一刀精加工，并利用在立式车床结构（2）内设置有测量头对第一刀精加工后的端面高度和内腔直径进行测量；根据测量参数和设定参数的对比，对半成品进行第二刀精加工，使得端面高度和内腔直径达到设定值，同时加工内腔的内底面作为与吸盘组件（12）对位的定位面；

B3：机械手（1）卸下第二工装爪具后，利用清洗喷头对半成品的内腔和气动卡盘（6）进行清洗；

B4：机械手（1）重新安装第二工装爪具后，将半成品抓取到旋转工位处并水平旋转180°，然后将半成品圆弧面朝上的放置到对位工位处的吸盘组件（12）上；对位工位处半成品与吸盘组件（12）同轴对位，吸盘组件（12）吸紧半成品的定位面；

B5：机械手（1）将立式车床结构（2）内的气动卡盘（6）抓取到清洗机（10）工位处进行清洗；

B6：机械手（1）将吸盘组件（12）和半成品一起抓取到立式车床结构（2）内；

B7：立式车床结构（2）对半成品的外侧壁和其顶部的端面进行第一刀外缘精车；立式车床结构（2）内设置的测量头对第一刀外缘精车的端面高度和直径进行测量；根据测量参数和设定参数的对比，对半成品进行第二刀外缘精车，使得端面高度和直径达到设定值；端面高度和直径达到设定值时，工件（11）即成为成品。

2.根据权利要求1所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述毛坯粗加工工序还包括A7步骤：利用清洗喷头对半成品的内腔进行清洗；将工件（11）的半成品抓取到旋转工位处水平旋转180°后，将半成品抓取到寄存工位处，使其内腔朝下，并抓取下一件毛坯进行加工。

3.根据权利要求1所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述半成品精加工工序所述半成品精加工工序还包括以下步骤：

B8：机械手（1）抓取成品放入清洗工位处进行清洗；然后，放置到视觉检测工位上进行检测，从而判断成品的尺寸是否合格，若合格，则放置到寄存工位处；若不合格，则抓取到立式车床结构（2）上进行再次车削；

B9：机械手（1）将抓起吸盘组件（12）到清洗工位进行清洗后，将吸盘组件（12）放回对位工位处；然后精加工对第二件半成品。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述对位工位处设置有对位台机构（5）；对位台机构（5）和立式车床结构（2）上分别设置有旋转夹持盘（13），旋转夹持盘（13）包括有旋转载具台（131）、气压连接台（134）和夹持台（132），旋转载具台（131）呈圆盘状，气压连接台（134）固定在旋转载具台（131）的顶面的中心处，在气压连接台（134）的顶面上设置有快速接头（135），该快速接头（135）连通气压源；在气压连接台（134）的四周环形分布有多个夹持台（132），在每个夹持台（132）上均设置有夹持孔（133）。

5.根据权利要求4所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述吸盘组件（12）和气动卡盘（6）均为工件（11）载具；在工件（11）载具的底部设置有多个定位足，定位足与夹持孔（133）一一对应，使得旋转夹持盘（13）与工件（11）载具能够对位连接。

6.根据权利要求5所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述气动卡盘（6）包括有卡盘定位盘（62）和三爪气动卡爪（61），卡盘定位盘（62）呈圆盘状，三爪气动卡爪（61）固定于卡盘定位盘（62）的顶面上并用于工件（11）的夹持；在卡盘定位盘（62）底面的中心处设置有卡盘保压接头（64），该卡盘保压接头（64）与三爪气动卡爪（61）连通，并且该卡盘保压接头（64）能够与快速接头（135）对接连接。

7.根据权利要求5所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述吸盘组件（12）包括有真空吸盘（122）和吸盘定位盘（121）；真空吸盘（122）连接在吸盘定位盘（121）的上方；所述真空吸盘（122）的上部设置有负压腔，在吸盘定位盘（121）的底处设置有吸盘保压接头（124），该吸盘保压接头（124）与负压腔连通，并能够与快速接头（135）对接连接，以通过负压吸附工件（11）。

8.根据权利要求4所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述对位岗位处设置有对位台机构（5）；对位台机构（5）包括对位机台（51）、位移机构、调整臂（55）和光电测距探头（54）和一个旋转夹持盘（13）；所述位移机构和旋转夹持盘（13）均设置与该对位机台（51）上；位移机构包括纵向模组（52）和横向模组（53），纵向模组（52）和横向模组（53）移动方向相互垂直；调整臂（55）连接在横向模组（53）上，横向模组（53）连接在纵向模组（52）上；调整臂（55）固定在横向模组（53）上，该调整臂（55）靠近工件（11）的一侧呈弧槽状，调整臂（55）用于推动工件（11）相对于吸盘组件（12）移动，用以使两者同轴；光电测距探头（54）连接在调整臂（55）上，并能够对工件（11）外周面的位置进行检测。

9.根据权利要求1所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：所述旋转工位处设置有旋转治具（3）；所述旋转治具（3）包括旋转载具（34）、旋转驱动器（33）和顶开机构（32）；旋转驱动器（33）连接在旋转载具（34）的底部并用于控制其水平转动；旋转载具（34）包括载具台（342）和侧面抵板（341）；在载具台（342）的顶部设置有用于工件（11）放入的工件槽位（347）；侧面抵板（341）设置在工件槽位（347）的侧面处，并由所述顶开机构（32）控制移动，该侧面抵板（341）能够抵紧或松开工件槽位（347）中的工件（11）。

10.根据权利要求1所述的基于机械手的工件自动车削工艺，其特征在于：第一工装爪具和第二工装爪具均为工装爪具（7）；所述工装爪具（7）包括有动连接头（71）和卡爪组件，在机械手（1）上设置有能够与动连接头（71）匹配并实现快速连接的定连接头（101）；在动连接头（71）的一侧设置有电连接公头（71a），电连接公头（71a）与动连接头（71）的连接方向相同；在定连接头（101）的一侧设置有电连接母头（101a），定连接头（101）与电连接母头（101a）的连接方向相同；动连接头（71）与定连接头（101）对接连接时，所述电连接母头（101a）和电连接公头（71a）同步对接连接，以电控所述卡爪组件；所述卡爪组件包括双工位运动模组和两个卡爪爪指（73），所述双工位运动模组具有两个移动端，卡爪爪指（73）呈J型，且在该卡爪爪指（73）的上部具有爪柄（73b），该爪柄（73b）与移动模组（72）的移动端固定连接，两个移动端相互靠拢或远离时实现抓紧或放松动作。

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