一种自动化小刀上下料加工装置、系统和方法

本发明涉及机器人自动化，具体而言，涉及一种自动化小刀上下料加工装置、系统和方法。

背景技术：

1、小刀又被称为户外刀，因其独特的外形备受市场的青睐，目前已成为刀具行业的主力产品。但小刀样式和品类繁多，且每种规格的订单需求量相对较少，需要频繁地更换刀具铣削夹具，同时刀具需要进行装夹、上料、下料、翻转、上料、下料等操作步骤，依靠单一设备或夹具难以完成。另外为了达到刀具所需的结构造型，单把刀具cnc铣削加工的时间较长，利用人工进行上下料，会造成人力资源的浪费，同时刀具的正反面需要加工的时间存在不一致，因此刀具加工在同一台设备上完成，或者两台设备上完成，均可能造成正反面加工节拍不一致，导致不必要的停机等待。

2、cn201720870603.6公开了一种数控刀具自动上料机的取放机构，包括底座，所述底座上安装有旋转电机，所述底座上设有l形转板，所述底座设有两个限位块，且两个限位块对称设置，所述旋转电机的输出轴与l形转板的拐角处固定连接，所述l形转板上安装有两个推杆电机，且两个推杆电机以l形转板的拐角处为中心对称设置，所述推杆电机的输出端固定连接有连接杆。解决了传统人工对刀具上下料的时间较长，降低了生产过程中的安全性、人工利用率等问题，但面对多样性产品、精密性加工的需求，该专利表现出严重的不足。cn202010072063.3公开了一种上下料设备，包括机架、载具流转装置、治具机械手、料盘流转装置和刀具上下料装置，载具流转装置安装于机架上并用于来回循环输送装载治具的载具；治具机械手安装于机架上并用于将治具于加工设备与载具流转装置之间来回移动；料盘流转装置安装于机架上并位于载具流转装置的侧方并用于将料盘从载具流转装置上刀具的上料处输送到载具流转装置上刀具的下料处；刀具上下料装置安装于机架上，刀具上下料装置包括上料机械手和下料机械手。该设备实现了刀具自动化上下料，以及实现料盘和治具的自动化流转，降低了劳动强度，生产效率高，适应多样性产品，但未考虑到双面加工及加工设备配置，只适用于单一加工机台。

3、如何在加工过程中，改善正反面加工节拍匹配问题和人工上下料成本问题，是本领域待以解决的问题。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供一种自动化小刀上下料加工装置、系统和方法，其能够改善正反面加工节拍匹配问题和人工上下料成本问题。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种自动化小刀上下料加工装置，包括上下料机械臂、往复驱动机构、导轨、胚料工作台、成品工作台和翻转装置；

4、所述胚料工作台和所述成品工作台分别位于所述导轨的两端，所述翻转装置设置于所述导轨的侧面，所述上下料机械臂安装于所述导轨上且在所述往复驱动机构的驱动下于所述导轨上往复运动；

5、所述上下料机械臂上转动设置有上下料抓手，所述上下料抓手包括法兰、用于交替对胚料进行上下料的第一夹爪和第二夹爪，所述法兰与所述上下料机械臂连接，所述第一夹爪和所述第二夹爪沿着所述法兰的轴向两侧对称设置。

6、在可选的实施方式中，所述胚料工作台上设置有物料盘和二次定位装置，所述上下料抓手还包括用于将待加工胚料从所述物料盘中移动至所述二次定位装置中的定位夹爪，所述定位夹爪沿着所述法兰的轴向设置。

7、在可选的实施方式中，所述物料盘包括底板和多个轮廓定位销，所述轮廓定位销连接于所述底部上，多个所述轮廓定位销围成供待加工胚料放置的区间，所述轮廓定位销的高度大于所述待加工胚料的厚度。

8、在可选的实施方式中，所述二次定位装置包括定位板、定位销、横向顶紧机构和纵向顶紧机构，所述定位销分布于所述定位板相邻的两个侧面，所述横向顶紧机构和所述纵向顶紧机构分别位于所述定位板另外两个相邻的侧面且由压缩空气驱动。

9、在可选的实施方式中，所述定位夹爪为真空吸盘夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪均为气缸夹爪。

10、在可选的实施方式中，所述翻转装置包括固定支架和旋转框架，所述固定支架上设置有旋转电机和随动电机，所述旋转框架的两端分别通过所述旋转电机和所述随动电机转动安装于所述固定支架，所述旋转框架上设置有用于夹持所述上下料抓手输送的单面加工完成的半成品胚料的多个气动夹位。

11、在可选的实施方式中，所述旋转框架对应于所述半成品胚料的位置设置有供所述上下料抓手夹持的贯穿开口。

12、在可选的实施方式中，所述物料盘、所述二次定位装置、所述定位夹爪、所述第一夹爪、所述第二夹爪和所述气动夹位均呈阵列排布。

13、第二方面，本发明提供一种自动化小刀上下料加工系统，包括正面加工机床、反面加工机床以及如前述实施方式任一项所述的自动化小刀上下料加工装置，所述正面加工机床加工的时间为t1，所述反面加工机床加工的时间为t1，所述正面加工机床和所述反面加工机床的数量比例为1：n，所述n为t2/t1比值的最大整数；所述正面加工机床和所述反面加工机床均安装于所述导轨的侧面。

14、第三方面，本发明提供一种自动化小刀上下料加工方法，其包括采用如前述实施方式任一项所述的自动化小刀上下料加工系统进行，所述自动化小刀上下料加工方法包括：

15、s1、所述上下料机械臂运动至所述胚料工作台利用所述第一夹爪抓取待加工胚料，并移动至所述正面加工机床，将待加工胚料放置于所述正面加工机床进行正面加工；

16、s2、加工过程中，所述上下料机械臂运动至所述胚料工作台，利用所述第二夹爪抓取待加工胚料，并移动至所述正面加工机床等待；

17、s3、正面加工完成后，所述第一夹爪从所述正面加工机床抓取半成品工件，旋转180°，将所述第二夹爪夹取的待加工胚料放入所述正面加工机床中进行正面加工；

18、s4、加工过程中，所述上下料机械臂运动至所述翻转装置，所述第一夹爪将所述半成品工件放置于所述翻转装置上，所述翻转装置完成翻转后，所述第一夹爪重新夹取所述半成品工件；

19、s5、所述上下料机械臂运动至第一个反面加工机床，所述第一夹爪将翻转后的所述半成品工件放入第一个反面加工机床上进行反面加工；

20、s6、加工过程中，所述上下料机械臂运动至所述胚料工作台，所述第一夹爪抓取待加工胚料后，移动至所述正面加工机床侧边等待，前述加工完成后，所述第二夹爪夹取所述半成品工件，旋转180°，将所述第一夹爪夹取的待加工胚料放入所述正面加工机床中进行正面加工；

21、s7、加工过程中，所述上下料机械臂运动至所述翻转装置，所述第二夹爪将所述半成品工件放置于所述翻转装置上，所述翻转装置完成翻转后，所述第二夹爪重新夹取所述半成品工件；

22、s8、所述上下料机械臂运动至第二个反面加工机床，所述第二夹爪将翻转后的所述半成品工件放入第二个反面加工机床上进行反面加工；

23、s9、重复步骤s2-s5，第一个反面加工机床内的所述半成品工件加工完成，所述第二夹爪将加工完成的工件抓取后，旋转180°，利用第一夹爪将正面加工完成的半成品工件放入第一个反面加工机床进行反面加工，然后所述上下料机械臂运动成品工作台，放置工件；

24、s10、再重复步骤s2-s5，第二个反面加工机床内的所述半成品工件加工完成，所述第一夹爪将加工完成的工件抓取后，旋转180°，利用第二夹爪将正面加工完成的半成品工件放入第二个反面加工机床进行反面加工，然后所述上下料机械臂运动成品工作台，放置工件；

25、s11、重复步骤s10和s11，直到第n台反面加工机床开始工作，重复前述工作直至所有需要加工的胚料完成加工。

26、在可选的实施方式中，所述胚料工作台上设置有物料盘和二次定位装置，所述上下料抓手还包括用于将待加工胚料从所述物料盘中移动至所述二次定位装置中的定位夹爪，所述定位夹爪沿着所述法兰的轴向设置；所述第一夹爪或所述第二夹爪在抓取所述胚料工作台上的待加工胚料之前，均包括先利用所述定位夹爪抓取待加工胚料放入所述二次定位装置内进行定位；所述第一夹爪或所述第二夹爪抓取所述二次定位装置内的所述待加工胚料。

27、本发明实施例提供的自动化小刀上下料加工装置、系统和方法的有益效果包括：

28、本发明实施例提供的自动化小刀上下料加工装置、系统和方法，其利用上下料机械臂在导轨上进行往复运动来实现对多个工序的操作，其中，上下料机械臂上的上下料抓手设置有第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪和第二夹爪对称设置且能够交替进行上下料，实现了小刀加工系统的全自动上下料，减少了人工上下料的劳动成本的浪费，提高了生产效率。同时单独设置了物料盘、二次定位装置、上下料抓手和翻转机构，在刀具胚料更换时，更换对应的配套装置即可，适用于刀具多样性加工要求。