特高压变压器专用阀门机器人加工流水线及加工方法与流程

本发明属于自动化机械制造技术领域，具体涉及一种特高压变压器专用阀门机器人加工流水线及加工方法。

背景技术：

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。

新中国成立尤其是改革开放以来，我国制造业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整的产业体系，有力推动工业化和现代化进程，显著增强综合国力，支撑我世界大国地位。然而，与世界先进水平相比，我国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。

面对日益扩大的国内外市场需求，我司原有的技术工人一对一操控数控车床、数控加工中心等数控机床生产能力及质量控制方面已日显乏力。为了跟上市场的发展，提升公司蝶阀车间加工制造的信息化水平。提升产品的市场竞争力。数字化、网络化、智能化的制造产品改造工程由显迫切。

为响应国务院印发《中国制造2025》的通知，生产型企业应提升智能装备和产品水平，加大智能制造示范推广。采用工业机器人应用系统，工业机器人及智能自动化生产线成套装备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术由技术工人一对一操控数控机床、生产效率低、质量控制不稳定的机加工模式存在的问题，而提供一种特高压变压器专用阀门机器人加工流水线及加工方法，高效，质量可控，自动化程度高，劳动强度低。

本发明采用的技术方案是：

一种特高压变压器专用阀门机器人加工流水线，由两条生产线组成，两条生产线的相同之处都是在机器人导轨上安装机器人及夹具，在机器人导轨两旁分别设有第一序数控车床、工件旋转定位台、工件周转台、第三序加工中心和第二序数控车床、工件翻转台、第四序加工中心、第五序方形工件加工中心；两条生产线的不同之处是；其中有一条生产线的一旁还增设有第五序圆形工件加工中心；增设有第五序圆形工件加工中心的生产线既能加工方形工件又能加工圆形工件。

上述技术方案中，在两条生产线上还安装有工业智能相机和检验滑台、安全围栏、气动系统、机床夹具、机床门自动开关箱体和机器人控制柜。

上述技术方案中，所述机器人选用库卡品牌，考虑到系统的扩展性和两条生产线的柔性，统一选用库卡KR210 R2700 EXTRA机器人系统，预留足够的负载余量；机器人由肘节式6轴结构的机器人本体、KRC4控制柜、示教控制器KCP组成。

机器人导轨采用焊接式框架结构，由优质型材焊接而成，经退火处理，保证长期使用不产生变形；配置上银优质直线导轨滑块和齿轮齿条、松下或三菱伺服电机、SEW减速机，功率不小于2.5KW。

机器人夹具采用撑内孔夹持的双位置气动三爪卡盘，，卡盘采用德国雄克产品，夹紧力大，重复定位精度高，具有安全互锁功能，在断气的情况下，确保工件不会掉落，工业智能相机安装于机器人夹具上。

机器人夹具主要特点：

1）双位置设计，满足上下料要求的同时，有效降低生产节拍。

2）夹具可通过安装于气路当中的调压阀和节流阀对三爪的夹持力和夹持速度进行平滑调节；

3）执行三爪反应速度快，动作平稳迅速，夹具上装有传感器，实时监控夹具工作状态；

4）夹具能确保实现平稳作业，动作迅速、反应快、操作方便；

5) 夹爪有一定柔性，充分考虑工件本身的尺寸误差和变形，能自动定心保证可靠抓取工件；

6) 针对不同产品尺寸，可以通过更换三爪的方式快速换型；

7) 夹具具有自动锁定功能，确保夹具在供气突然中断时仍保持夹持状态；

8) 具有夹紧信号，此信号与机器人进行通迅，保证夹持过程安全可靠。

数控车床和加工中心铣安装孔夹具功能和特点：

1) 机床夹具均采用液压自动夹紧型式，夹紧稳定可靠；

2) 模块化设计方案，确保换型快速准确；

3) 基础板通过T型槽螺钉与机床工作台连接，为夹具基础安装部分，换型时不用更换；

4) 夹具体为模块化设计，一定尺寸范围内的工件可以共用，不同孔径工件通过更换定位轴实现换型；夹具体底面装有定位键，并开有限位槽，可与基础板上的定位键槽和定位销配合安装，实现X和Y方向定位；

5)一次装夹两个工件，减少辅助时间。

数控车床和加工中心的铣中心孔夹具功能和特点：

1) 采用一面两销定位，确保定位准确，避免加工过程中位置偏移；

2) 限位销采用浮动型式，轴向锥面导向，适应不加工安装孔的工件误差对装夹精度的影响；

3) 定位轴周圈不同位置分布限位销安装孔，根据加工工件种类，对应位置安装限位销，方便换型加工；

4) 其余同上铣安装孔夹具。

数控车床和加工中心铣四边夹具的功能和特点：

1) 铣四边夹具实现一次装夹，完成4周面的加工；

2) 伺服电机减速机驱动，实现工件旋转，旋转90度加工平面；

3) 利用对夹油缸实现工件的侧向定位，保证加工面和基准面垂直；

4) 夹紧工件使用液压虎钳，夹紧力大而且可调，易于实现自动化控制；

5) 顶出油缸用于工件加工后工件前移，便于机器人卸件，采用接近开关和液压阀控制活塞杆停止位置；

6) 侧移气缸实现液压钳移出工件位置，实现机器人上下料；

7) 两件同时加工，节省生产节拍。

上述技术方案中，工件旋转定位台用于工件位置识别、定位及工件标识位置判断；工件旋转定位台由基座及旋转平台组成，旋转平台采用伺服电机驱动，高精度交叉滚子轴承支承，具有极佳的刚性连接，搭配伺服电机驱动控制可发挥极佳加速及运动的平衡性。

上述技术方案中，所述的工业智能相机采用美国康耐视产品，In-Sight 5000 系列视觉系统是目前全球市场上唯一一款能够提供工业级功能标准的工业智能相机， 坚固的压铸铝 (IP67) 外壳，封装的 M12 连接器和防护镜头盖，具有卓越的性能和可靠性。

上述技术方案中，所述检验滑台是各工序加工零件的检验平台，采用上银直线导轨滑块，气缸驱动；滑台将工件送出加工区域，到达人工检测位置，避免人机交互，保障人员安全。

一种特高压变压器专用阀门机器人加工流水线的加工方法，工作前，操作人员确认配料位置工件类型，料车摆放位置，工件摆放方向是否正确，确认各设备状态，确认各设备夹具状态是否和加工工件匹配，人工选好各加工机床与工件匹配的加工程序，接通系统中所有电源和气源；具体步骤如下：

1）机器人对料车上工件扫描定位，抓取毛坯件；摆放方向错误发出报警讯号；

2）第一序数控车床车端面、内孔、密封槽，根据系统信号，机床门自动打开；

3）机器人取下加工完毕工件，装夹毛坯件；

4）机器人将工件放置到翻转台上，机器人将工件翻转180度；

5）机器人从翻转台上抓取工件；

6）第二序数控车床车端面、内孔、密封槽，根据系统信号，机床门自动打开；

7）机器人取下加工完毕工件，装夹毛坯件；上一道工序工件为下一道工序毛坯；

8）机器人将工件放置到旋转定位平台上，视觉定位；或者机器人将工件放置到旋转定位平台上，旋转定位平台按90°旋转，视觉识别logo位置及方向；

9）机器人抓取定位好工件，放置到下道工序工件周转台上；

10）机器人回到原始上料位置，重复以上1）—9）动作一次；

11）机器人从周转台上抓取2件工件，放置到第三序加工中心机床夹具上钻铣安装孔或中心孔，孔口去毛刺，根据系统信号，机床门自动打开；

12）机器人取下加工完毕2件工件，放置到第四序加工中心机床夹具上；

13）机器人再从本工序周转台上抓取暂存2件工件安装到机床夹具上；

14）第四序加工中心机床铣周边，倒角，根据系统信号，机床门自动打开；

15）机器人取下加工完毕2件工件，放置到第五序方形工件加工中心或第五序圆形工件加工中心的机床夹具上；

16）机器人回到原始上料位置，按以上顺序重复以上1）­—15）动作一次；

17）第五序方形工件加工中心或第五序圆形工件加工中心的机床钻铣中心孔，根据系统信号，机床门自动打开；

18）机器人取下加工完毕工件；

19）机器人将工件放置到成品料车。

20）机器人回到原始上料位置，循环往复。

上述技术方案中，所述的加工方法加工方形工件和/或圆形工件，加工方形工件又区分为加工带logo标志的方形工件和不带logo标志的方形工件。

本发明突出的特点和显著效果是：

1.采用机器人流水线生产，无需人工操作，减轻了劳动者的工作强度；

2.工作效率高，提高了企业生产效率；

3.整个生产流程稳定，产品质量可靠；

4.适合大批量生产，降低了企业生产成本。

附图说明：

图1为本发明平面示意图；

图2为方形工件加工工艺流程图；

图3为圆形工件加工工艺流程图。

附图标注说明：

1-毛坯料车；2-机器人控制柜及电气柜；3-第一序数控车床；4-机器人及夹具；

5-工件旋转定位台；6-工件周转台；7-第三序加工中心；8-成品料车； 9-安全围栏；

10-检验滑台；11-机器人导轨；12-第五序方形工件加工中心； 13-第四序周转台；

14-第三序周转台；15-第四序加工中心； 16-工件翻转台；17-第二序数控车床；

18-第五序圆形工件加工中心；

具体实施方式：

参见图1，本发明的特高压变压器专用阀门机器人加工流水线，由两条生产线组成，两条生产线的相同之处都是在机器人导轨上安装机器人及夹具，在机器人导轨两旁分别设有第一序数控车床3、工件旋转定位台5、工件周转台6、第三序加工中心7和第二序数控车床17、工件翻转台16、第四序加工中心15、第五序方形工件加工中心12；两条生产线的不同之处是；其中有一条生产线的一旁还增设有第五序圆形工件加工中心18；增设有第五序圆形工件加工中心的生产线既能加工方形工件又能加工圆形工件，在两条生产线上还安装有工业智能相机和检验滑台、安全围栏、气动系统、机床夹具、机床门自动开关系统和机器人控制柜。

参见图2，不带logo方形工件的加工：

工作前，操作人员确认配料位置工件类型，毛坯料车1摆放位置，工件摆放方向是否正确，确认各设备状态，确认各设备夹具状态是否和加工工件匹配，人工选好各加工机床与工件匹配的加工程序，接通系统中所有电源和气源。机器人4对毛坯料车1上工件扫描定位，抓取毛坯件，摆放方向错误发出报警讯号；第一序数控车床3车端面、内孔、密封槽；根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件，装夹毛坯件；机器人4将工件放置到翻转台16上，机器人4将工件翻转180度；机器人4从翻转台16上抓取工件；第二序数控车床17车端面、内孔、密封槽；根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件，装夹毛坯件；机器人4将工件放置到旋转定位台5上，视觉定位；机器人4抓取定位好工件，放置到下道工序工件周转台6上；机器人4回到原始上料位置，重复以上动作一次； 第三序加工中心7钻铣安装孔，孔口去毛刺，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件，放置到第四序加工中心15夹具上；机器人4再从本序周转台6抓取暂存工件2件安装到机床夹具上；第四序加工中心15铣四面、倒角根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件，放置到第五序方形工件加工中心12夹具上；机器人4回到原始上料位置，按以上顺序重复以上动作一次；第五序方形工件加工中心12钻铣中心孔，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件；机器人4将2件工件放置到成品料车8上，机器人4回到原始上料位置，循环往复。

参见图2，带logo方形工件的加工：

工作前，操作人员确认配料位置工件类型，毛坯料车1摆放位置，工件摆放方向是否正确，确认各设备状态，确认各设备夹具状态是否和加工工件匹配，人工选好各加工机床与工件匹配的加工程序，接通系统中所有电源和气源。机器人4对毛坯料车1上工件扫描定位，抓取毛坯件，摆放方向错误发出报警讯号；第一序数控车床3车端面、内孔、密封槽，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件，装夹毛坯件；机器人4将工件放置到翻转台16上，机器人4将工件翻转180度；机器人4从翻转台16上抓取工件；第二工序数控车床17车端面、内孔、密封槽，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件，装夹毛坯件；机器人4将工件放置到旋转定位平台5上，视觉定位，旋转平台按90度旋转，视觉识别logo位置及方向；机器人4抓取定位好工件，放置到下道工序工件周转台6上；机器人4回到原始上料位置，重复以上动作一次； 第三工序加工中心7钻铣安装孔，孔口去毛刺，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件，放置到第四工序加工中心15夹具上；机器人4再从本工序周转台6抓取暂存工件2件安装到机床夹具上；第四工序加工中心15铣四面，倒角，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件，放置到第五工序方形工件加工中心12夹具上；机器人4回到原始上料位置，按以上顺序重复以上动作一次；第五工序方形工件加工中心12钻铣中心孔，根据系统信号，机床门自动打开；机器人4取下加工完毕工件2件；机器人4将2件工件放置到成品料车8上，机器人4回到原始上料位置，循环往复。

参见图3，加工圆形工件与加工方形工件工艺流程基本相同，只是加工圆形工件的工艺流程省去铣四面和倒角工位。

方形工件的型号为Φ40、Φ50、Φ80（是指方形工件的内孔直径），圆形工件为Φ100、Φ125、Φ200（是指圆形工件的内孔直径），Φ150工件双面加工安装孔，在工件翻转台16和工件旋转定位台5上完成二次翻转定位，放置到第四序加工中心15上加工。

圆形工件钻中心孔在第五序圆形工件加工中心上18上加工。