基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法技术

本发明专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法涉及一种用于刀具加工的自动控制工作站。其目的是为了提供一种开刃精度和生产效率高、使用寿命长的基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法。本发明专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站包括外部框架，外部框架内部设置有上下料装置、机器人、视觉控制系统、开刃单元、去披锋单元和抛光打蜡单元，上下料装置包括传送平台；机器人上安装有刀具抓手；视觉控制系统包括高精度工业相机，视觉控制系统能够识别刀具轮廓，自动生成加工路径，并进行位置补偿；开刃单元包括开刃机和自调式修磨机构；去披锋单元上设置有用于去毛刺披锋的绒布带；抛光打蜡单元包括设置在刀具两侧的抛光轮。

【技术实现步骤摘要】
基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法
本专利技术涉及自动控制
，特别是涉及一种基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法。
技术介绍
目前刀具开刃多由人工手持刀具进行打磨开刃，人工手持操作有以下三点不足：(1)开刃质量和效率有赖于工人的手法经验和熟练程度，不可避免会产生残次品或开刃一致性差的问题；(2)长时间的单一重复劳动会对操作工人的健康产生影响，且存在一定的安全隐患；(3)熟练工人短缺和用工成本增加。因此，刀具开刃自动化生产势在必行。近几年市场上也陆续提出了一些刀具自动化开刃方法，如公开号为CN109129039A的中国专利技术专利中公开了一种刀具开刃系统，结合计算机视觉生成开刃线并形成机器人运动轨迹。虽实现了开刃自动化，但未考虑到开刃砂轮的磨损对精度的影响，也未实现砂轮的自动修磨、后续去披锋和抛光工序的完全自动化，实际使用效果有限，还需要其他工序和设备的配合。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种开刃精度和生产效率高、使用寿命长的基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法。本专利技术提供的一个方案，基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站，包括外部框架，外部框架内部设置有上下料装置、机器人、视觉控制系统、开刃单元、去披锋单元和抛光打蜡单元，所述上下料装置包括传送平台，所述传送平台用于转运刀具；所述机器人上安装有刀具抓手，机器人带动刀具抓手完成刀具的拾取工作；所述视觉控制系统包括高精度工业相机，视觉控制系统能够识别刀具轮廓，自动生成加工路径，并进行位置补偿；所述开刃单元包括开刃机和自调式修磨机构；所述去披锋单元上设置有用于去毛刺披锋的绒布带；所述抛光打蜡单元包括设置在刀具两侧的抛光轮。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述刀具抓手上安装有两个夹指，夹指包括夹指气缸、顶杆、弹簧和铰链块，夹指气缸驱动顶杆，控制铰链块开合，刀具抓手前端设置由六维力传感器。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述自调式修磨机构设置在开刃机一侧，包括护罩，护罩内部安装有横向调整机构、纵向调整机构和金刚石修磨头。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述横向调整机构包括电机和滚珠丝杠，滚珠丝杠安装在连接板上，电机通过齿轮传动带动滚珠丝杠转动，金刚石修磨头与滚珠丝杠活动连接，滚珠丝杠转动时，金刚石修磨头可以进行X轴方向的运动，纵向调整机构包括调整气缸，调整气缸的活塞杆与连接板相连，调整气缸工作时带动连接板进行Z轴方向的运动，完成Z轴修磨。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述去披锋单元包括第一安装机构，第一安装机构上安装有伸缩机构，伸缩机构包括一组导轨和伸缩气缸，导轨上安装有机架，机架上安装第一夹持机构和第二夹持机构，两个夹持机构上放置有用于去毛刺披锋的绒布带，第二夹持机构连接有第一驱动机构。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述第一夹持机构连接有止回机构，止回机构包括棘轮、棘爪、止回气缸和橡胶摩擦块。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述抛光轮下方设置有送蜡机构，抛光单元使用固体蜡，送蜡机构通过浮动机构进行送蜡，浮动机构和送蜡机构可以快速更换蜡块。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中还包括人机交互系统、清洁系统、安全系统和电气控制系统。本专利技术基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其中所述清洁系统包括设置在外部框架内部的工业吸尘器和水泵。本专利技术提供的另一个方案，基于工业机器人的新型自动化刀具开刃方法，包括以下步骤：S01，传送平台输送摆放好毛坯刀具的料盘至工作区，并进行定位；S02，机器人的刀具抓手抓取毛坯刀具至拍照区，视觉控制系统视觉识别刀具轮廓，自动生成打磨路径、去披锋路径和抛光路径，并进行位置补偿；S03，启动开刃机，开刃机具有自动修整磨盘功能；S04，机器人移动毛坯刀具至开刃机进行开刃打磨，通过六维力传感器保证开刃压力恒定，确保刃口一致性；S05，启动去披锋机构，机器人移动开刃后的刀具至去披锋机构进行去披锋；S06，启动抛光机构，机器人移动去披锋后的刀具至抛光打蜡机构进行抛光；S07，至此开刃完成，机器人将完工刀具放置在料盘，并抓取下一把毛坯刀具进行打磨。本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法与现有技术不同之处在于，本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站通过自主研发的视觉控制系统，结合高精度工业相机，自动为每把刀具生成独一无二的开刃、去披锋和抛光路径，大大提高了开刃精度和适用性。刀具开刃过程中主要经过开刃、去披锋、抛光三个步骤，本专利技术中的打磨开刃单元具有自修磨功能，对在使用过程中产生磨损的砂轮自动进行修整。在去披锋工序中，绒布带旋转布置在模腔轮上，进行刀具剐蹭去披锋处理。当绒布带上废料较多后，电机转动一定角度，驱动绒布带转动到清洁部位继续进行去披锋处理，实现自动化的去披锋工作。在抛光工序中，使用羊毛抛光轮两侧布置进行抛光处理，在两侧大距离错位布置，使刀具在打磨过程中可以调整角度在±0°～20°之间，实现与抛光轮的角度变换操作，且可调整抛光轮转速以适配工作站需求。本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站将加工过程中的三序实现自动化加工，同时增加了自动修磨功能，可以提高开刃机和整机的使用寿命。下面结合附图对本专利技术的基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站及开刃方法作进一步说明。附图说明图1为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃方法的工艺流程图；图2为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站的结构示意图；图3为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站中刀具抓手的结构示意图；图4为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站中开刃机的结构示意图；图5为图4中A处的局部放大图(即自动修磨机构的结构示意图)；图6为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站中去披锋单元的结构示意图；图7为本专利技术基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站中抛光打蜡单元的结构示意图；图中标记示意为：1-下料口；2-开刃机；3-机器人；4-去披锋单元；5-抛光打蜡单元；6-上料口；21-顶杆；22-夹指气缸；23-六维力传感器；24-铰链块；31-可拆卸式底座；32-自调式防水护罩；33-自调式修磨机构；34-纵向调整机构；35-横向调整机构；36-金刚石修磨头；41-第一安装机构；42-第一张紧机构；43-第一驱动机构；44-止回机构；45-从动机构；46-第二夹持机构；47-第一夹持机构；48-润湿排水机构；49-伸缩机构；51-调整机构；52-第二张紧机构；53-第二安装机构；54-第二驱动机构；55-抛光轮；56-送蜡机构；57-浮动机构；58-可拆卸式护罩。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站，其特征在于：包括外部框架，外部框架内部设置有上下料装置、机器人、视觉控制系统、开刃单元、去披锋单元和抛光打蜡单元，/n所述上下料装置包括传送平台，所述传送平台用于转运刀具；/n所述机器人上安装有刀具抓手，机器人带动刀具抓手完成刀具的拾取工作；/n所述视觉控制系统包括高精度工业相机，视觉控制系统能够识别刀具轮廓，自动生成加工路径，并进行位置补偿；/n所述开刃单元包括开刃机和自调式修磨机构；/n所述去披锋单元上设置有用于去毛刺披锋的绒布带；/n所述抛光打蜡单元包括设置在刀具两侧的抛光轮。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于工业机器人的自动化刀具开刃工作站，其特征在于：包括外部框架，外部框架内部设置有上下料装置、机器人、视觉控制系统、开刃单元、去披锋单元和抛光打蜡单元，
所述上下料装置包括传送平台，所述传送平台用于转运刀具；
所述机器人上安装有刀具抓手，机器人带动刀具抓手完成刀具的拾取工作；
所述视觉控制系统包括高精度工业相机，视觉控制系统能够识别刀具轮廓，自动生成加工路径，并进行位置补偿；
所述开刃单元包括开刃机和自调式修磨机构；
所述去披锋单元上设置有用于去毛刺披锋的绒布带；
所述抛光打蜡单元包括设置在刀具两侧的抛光轮。


2.根据权利要求1所述的基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其特征在于：所述刀具抓手上安装有两个夹指，夹指包括夹指气缸、顶杆、弹簧和铰链块，夹指气缸驱动顶杆，控制铰链块开合，刀具抓手前端设置由六维力传感器。


3.根据权利要求1所述的基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其特征在于：所述自调式修磨机构设置在开刃机一侧，包括护罩，护罩内部安装有横向调整机构、纵向调整机构和金刚石修磨头。


4.根据权利要求3所述的基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其特征在于：所述横向调整机构包括电机和滚珠丝杠，滚珠丝杠安装在连接板上，电机通过齿轮传动带动滚珠丝杠转动，金刚石修磨头与滚珠丝杠活动连接，滚珠丝杠转动时，金刚石修磨头可以进行X轴方向的运动，纵向调整机构包括调整气缸，调整气缸的活塞杆与连接板相连，调整气缸工作时带动连接板进行Z轴方向的运动，完成Z轴修磨。


5.根据权利要求1所述的基于工业机器人的新型自动化刀具开刃工作站，其特征在于：所述去披锋单元包括第一安装机构，第一安装机构上安装有伸缩机构，伸缩机构包括一组...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，谈青权，徐迎宾，王皓，王峰，陈桂东，石仙鹤，丁可可，
申请(专利权)人：珞石北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11