一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的方法及设备与流程

本发明涉及板材拉槽加工技术领域，更具体地说，涉及一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的方法及设备。

背景技术：

在定制家具板材加工过程中，拉槽加工是一个必不可少且加工任务繁重的工序。为了能使板材与板材之间进行装配，通常需要在板材上的不同位置切割出相同或不相同的拉槽，如一个抽屉就需要在多块板材上进行拉槽。拉槽加工的位置及尺寸精度直接影响最终装配质量。

随着工业4.0的发展，数控排钻加工中心作为自动化板式生产线的核心设备，可自动完成板材的打孔和拉槽加工。对于占了加工总量80％以上的小尺寸板材，尤其是尺寸在80mm×200mm至400mm×700mm之间的小尺寸板材，需要拉槽的数量非常多。由于数控排钻中心尺寸庞大，加工行程长，加工耗时长；因此将这类小尺寸板材放于数控排钻加工中心加工并不利于提高生产效率和降低生产成本。目前生产企业为提高效率，这类小尺寸板材拉槽加工通常采用人工通过木工加工机床进行加工生产，相对数控排钻加工中心加工而言，加工效率有了明显的提升，但是缺点同样明显，这样拉槽加工方式经常是人工目测去定位，加工精度低，容易出现返工甚至废板，另外人工连续加工作业工作强度大易疲劳，使用普通木工机床还容易出现安全事故。

因此，现需提供一种专门针对中小尺寸板材拉槽加工、加工效率高的拉槽加工方法和设备，在板件自动化生产线中搭配数控排钻加工中心解决生产瓶颈问题，解决人工加工的弊端且有效降低生产成本。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的方法及设备；该方法可实现板材在传输线上直接完成拉槽自动化加工，节省加工时间和提高生产效率，节省人力成本和提高生产质量，板材加工精度高。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的方法，其特征在于：

扫描板材标签以获取板材信息和板材拉槽信息；

将板材置于皮带输板机构上以从上料区直线传输至出料区，板材传输过程途经拉槽工位；在板材进入拉槽工位时，由皮带压板机构压持着板材，并且皮带压板机构协同皮带输板机构作业，使板材在压持定位的状态下，上下底面受到同步摩擦作用的带动来实现板材传输；根据板材拉槽信息对板材进行拉槽加工。

与现有将板材从传输线用机械手搬到加工工位再进行加工、加工后又从加工工位搬到传输线的方式相比，本发明方法可实现板材在传输线上直接完成拉槽自动化加工，不需要将板材从传输线移动至其它位置加工，可节省加工时间和提高生产效率，还可节省人力成本和提高生产质量；由于该过程中皮带压板装置一直压持着板材，可防止板材在移动和加工过程中出现位置移动，提高板材加工精度。

一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备，其特征在于：包括：

用于读取板材标签的扫码装置；

用于将板材进行传输的皮带输板机构；

用于在传输过程中压持板材并与皮带输板机构协同带动板材传输的皮带压板机构；

用于对板材进行拉槽加工的拉槽加工机构；

以及用于根据板材标签得到的板材信息和板材拉槽信息，控制皮带输板机构、皮带压板机构和拉槽加工机构一起协同进行拉槽加工的控制装置；

所述控制装置分别与皮带输板机构、皮带压板机构、拉槽加工机构和扫码装置信号连接；

所述皮带输板机构上依次设有上料区、拉槽工位和出料区；皮带压板机构和拉槽加工机构分别设置在拉槽工位中；皮带压板机构位于皮带输板机构的上方，并与皮带输板机构之间留有间距，以实现板材夹持传输。

本发明设备的工作原理：扫码装置扫描板材标签以获取板材信息和板材拉槽信息；板材置于皮带输板机构上进行传输；当板材进入到皮带压板机构的下方时，皮带压板机构下移以压持板材；之后皮带压板机构和皮带输板机构协同作业，板材上下底面受到同步摩擦作用的带动来实现传输，在传输过程中完成拉槽加工。本发明设备可实现板材在传输线上直接完成拉槽自动化加工，不需要将板材从传输线移动至其它位置加工，可节省加工时间和提高生产效率，还可节省人力成本和提高生产质量；由于该过程中皮带压板装置一直压持着板材，可防止板材在移动和加工过程中出现位置移动，提高板材加工精度。本发明设备结构简单，自动化程度高，加工效率高，体积紧凑和成本低。

优选地，所述皮带压板机构包括皮带压板装置和至少一个升降支撑装置；所述皮带压板装置包括带有压板皮带的压板同步带传动组件和压板同步带驱动组件；所述升降支撑装置通过压带横梁与压板同步带传动组件连接，以实现皮带压板装置升降；所述压板同步带传动组件与压板同步带驱动组件连接以实现压板皮带转动；压板同步带传动组件内部设有用于对压板皮带的压持板材部分施加压力的压力止回组件。该皮带压板机构可有效压持板材并带动板材移动；压力止回组件能给板材提供稳定的正压力，实现板材有效定位。

优选地，所述压力止回组件包括若干并排布设的压轮和弹性摆动机构；各个压轮分别与弹性摆动机构连接，以使弹性摆动机构施压压轮从而使压轮对压板皮带的压持板材部分施加压力。

优选地，所述弹性摆动机构包括支撑板、若干并排布设的压轮安装架和弹性元件；各个压轮安装架分别通过转轴与支撑板铰接；各个压轮分别可转动地设置在各个压轮安装架下方；各个弹性元件的一端分别与支撑板相抵，各个弹性元件的另一端与压轮安装架相抵；弹性元件和压轮安装架相抵处与所述转轴之间的连线，与弹性元件的轴线方向成夹角。该压力止回组件对板材施加柔性压力，可以保证板材与压板皮带之间存在足够摩擦力来有效防止加工过程中板材与压板皮带之间出现相对滑动，同时也不会由于过大的压力造成板材损伤。

优选地，所述压带横梁为两个，且分别位于压板皮带两侧；两个压带横梁均与升降支撑装置连接；升降支撑装置通过两个压带横梁带动压板皮带平衡地升降，从而对板材施加均匀的压力，确保压板皮带不会在施压过程倾侧，与板材之间保持足够大的接触面积，既可以确保有效压持板材，又可以防止板材损伤；

所述支撑板固定设置在两个压带横梁之间；各个压轮安装架分别设有带有无油衬套的安装孔；所述转轴可转动地设置在无油衬套中；

所述压板皮带用于与板材贴合的面设有防滑层；防滑层可采用现有技术，例如防滑胶；可增加压板皮带的耐磨性和与板材面间的摩擦力。

优选地，所述升降支撑装置为至少两个；各个升降支撑装置分别通过压带横梁与压板同步带传动组件连接；所有升降支撑装置同步升降；采用多个升降支撑装置对皮带压板装置同步升降，可使皮带压板装置各个位置均具有均匀的压持力，可进一步提高板材压持的有效性和可靠性；

所述升降支撑装置包括压板支撑架、压板升降组件、压板升降导向组件和连接块；所述压板升降组件和压板升降导向组件设置在压板支撑架上；所述连接块设置在压板升降组件和压板升降导向组件的底端；所述连接块与压带横梁连接；

所述连接块与压板升降组件之间通过浮动接头连接。

优选地，所述皮带输板机构包括带有输板皮带的输板同步带传动组件和输板同步带驱动组件；输板同步带传动组件和输板同步带驱动组件连接以实现输板皮带转动；输板皮带和压板皮带位置相对，且输板皮带和压板皮带之间留有所述间距，以实现板材夹持传输；工作时，压板皮带与输板皮带转速相同、转动反向相反，以协同压紧板材传输。

优选地，所述皮带输板机构还包括位于输板皮带一侧的靠挡和用于检测板材是否到达拉槽工位的到位传感模块。板材可贴合靠挡传输来定位。到位传感模块可检测板材是否到达拉槽工位，为皮带输板机构、皮带压板机构和拉槽加工机构的运作提供板材位置信息。

优选地，所述拉槽加工机构包括：用于实现垂直于传输方向水平运动的y向运动装置、用于实现垂直升降运动的z向运动装置和用于对板材进行拉槽加工的主轴加工装置；所述主轴加工装置通过z向运动装置与y向运动装置连接；主轴加工装置的底端设有拉槽刀具；

所述拉槽加工机构还包括：用于清理拉槽加工废屑的吸尘装置和吹尘装置。在加工过程中同时进行吹屑和吸屑，大幅减少了加工过程中对生产环境的污染。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明针对定制家具板材进行数控拉槽加工特点，针对加工数量众多的中小尺寸板材，采用传送带流水加工作业，对比排钻中心加工效率极高，能有效解决生产线上的瓶颈，满足定制家具订单大规模生产的需求；

2、本发明结构简单、可靠性高、设备体积小，相对数控排钻加工中心价格低廉，能有效减少生产成本和生产占用面积；

3、本发明压针对开发了流水拉槽作业的加工工艺：采用内置压力止回组件的同步皮带传输装置，和皮带输板机构共同作用对板材进行压紧并移动加工，生产效率极高，能提供稳定的正压力以确保给板材足够的摩擦力，同时不会对板材造成损伤。

附图说明

图1是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备的结构示意图；

图2是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备中皮带压板机构的结构示意图；

图3是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备中皮带压板装置的内部结构示意图之一；

图4是图3中a部放大图；

图5是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备中皮带压板装置的内部结构示意图之二；

图6是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备中皮带输板机构的结构示意图；

图7是本发明用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备中拉槽加工机构的结构示意图；

其中，1为皮带压板机构、11为升降支撑装置、111为压板支撑架、112为压板升降组件、113为压板升降导向组件、114为连接块、12为皮带压板装置、121为压板皮带、122为压板同步带驱动组件、123为压带横梁、13为压力止回组件、131为压轮、132为压轮安装架、133为转轴、134为弹性元件、135为无油衬套、136为支撑板、2为皮带输板机构、21为输板同步带传动组件、22为行星减速机构、23为伺服电机、24为靠挡、25为到位传感模块、26为皮带支撑架、3为拉槽加工机构、31为y向运动装置、32为y向支撑架、33为z向运动装置、34为主轴加工装置、35为拉槽刀具、36为吹尘装置、361为喷口、362为吹气外接口、37为吸尘装置、371为吸尘罩、372为吸气外接口、4为机架、5为板材。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的方法：

扫描板材标签以获取板材信息和板材拉槽信息；

将板材置于皮带输板机构上以从上料区直线传输至出料区，板材传输过程途经拉槽工位；在板材进入拉槽工位时，由皮带压板机构压持着板材，并且皮带压板机构协同皮带输板机构作业，使板材在压持定位的状态下，上下底面受到同步摩擦作用的带动来实现板材传输；根据板材拉槽信息对板材进行拉槽加工。

本发明方法，可实现板材在传输线上直接完成拉槽自动化加工，不需要将板材从传输线移动至其它位置加工，可节省加工时间和提高生产效率，还可节省人力成本和提高生产质量；由于该过程中皮带压板装置一直压持着板材，可防止板材在移动和加工过程中出现位置移动，提高板材加工精度。

为实现上述方法，本实施例提供一种用于定制家具中小尺寸板材拉槽加工的设备，如图1至图7所示，包括：

用于读取板材标签的扫码装置；

用于将板材进行传输的皮带输板机构2；

用于在传输过程中压持板材并与皮带输板机构2协同带动板材传输的皮带压板机构1；

用于对板材进行拉槽加工的拉槽加工机构3；

以及用于根据板材标签得到的板材信息和板材拉槽信息，控制皮带输板机构2、皮带压板机构1和拉槽加工机构3一起协同进行拉槽加工的控制装置；

控制装置分别与皮带输板机构2、皮带压板机构1、拉槽加工机构3和扫码装置信号连接；

皮带输板机构2上依次设有上料区、拉槽工位和出料区；皮带压板机构1和拉槽加工机构3分别设置在拉槽工位；皮带压板机构1位于皮带输板机构2的上方，并与皮带输板机构2之间留有间距，以实现板材夹持传输。

本发明设备的工作原理：扫码装置扫描板材标签以获取板材信息和板材拉槽信息；板材置于皮带输板机构2上进行传输；当板材进入到皮带压板机构1的下方时，皮带压板机构1下移以压持板材；之后皮带压板机构1和皮带输板机构2协同作业，板材上下底面受到同步摩擦作用的带动来实现传输，在传输过程中完成拉槽加工。本发明设备可实现板材在传输线上直接完成拉槽自动化加工，不需要将板材从传输线移动至其它位置加工，可节省加工时间和提高生产效率，还可节省人力成本和提高生产质量；由于该过程中皮带压板装置一直压持着板材，可防止板材在移动和加工过程中出现位置移动，提高板材加工精度。

具体地说，皮带输板机构2包括带有输板皮带的输板同步带传动组件21和输板同步带驱动组件；输板同步带传动组件21和输板同步带驱动组件连接以实现输板皮带转动。

皮带输板机构2还包括位于输板皮带一侧的靠挡24；板材可贴合靠挡24传输来定位。皮带输板机构2还包括用于检测板材是否到达拉槽工位的到位传感模块25。到位传感模块25可为皮带输板机构2、皮带压板机构1和拉槽加工机构3的运作提供板材位置信息。

皮带压板机构1包括皮带压板装置12和两个升降支撑装置11。升降支撑装置11包括压板支撑架111、压板升降组件112、压板升降导向组件113和连接块114；压板升降组件112和压板升降导向组件113设置在压板支撑架111上；连接块114设置在压板升降组件112和压板升降导向组件113的底端。压板升降组件可采用现有技术，例如气缸等。连接块114与压板升降组件112之间优选通过浮动接头连接。

皮带压板装置12包括带有压板皮带121的压板同步带传动组件和压板同步带驱动组件122；连接块114通过压带横梁123与压板同步带传动组件连接，以实现皮带压板装置12升降。压板同步带传动组件与压板同步带驱动组件122连接以实现压板皮带121转动。

输板皮带和压板皮带121位置相对，且输板皮带和压板皮带121之间留有间距，以实现板材夹持传输；工作时，压板皮带121与输板皮带转速相同、转动反向相反，以协同压紧板材传输。

优选的方案是：压带横梁123为两个，且分别位于压板皮带121两侧；两个压带横梁123均与升降支撑装置11连接。升降支撑装置11通过两个压带横梁123带动压板皮带121平衡地升降，从而对板材施加均匀的压力，确保压板皮带121不会在施压过程倾侧，与板材之间保持足够大的接触面积，既可以确保有效压持板材，又可以防止板材损伤。

压板同步带传动组件内部设有用于对压板皮带121的压持板材部分施加压力的压力止回组件13。

压力止回组件13包括若干并排布设的压轮131和弹性摆动机构；各个压轮分别与弹性摆动机构连接。弹性摆动机构包括支撑板136、若干并排布设的压轮安装架132和弹性元件134。支撑板136固定设置在两个压带横梁123之间；各个压轮安装架132分别通过转轴133与支撑板136铰接。具体地说，各个压轮安装架132分别设有带有无油衬套135的安装孔；转轴133可转动地设置在无油衬套135中。各个压轮131分别可转动地设置在各个压轮安装架132下方。优选的方案是：各个压轮安装架132分别设有对称设置的两个压轮。各个弹性元件134的一端分别与支撑板136相抵，各个弹性元件134的另一端与压轮安装架132相抵；弹性元件134和压轮安装架132相抵处与转轴133之间的连线，与弹性元件134的轴线方向成夹角。

该皮带压板机构1的工作原理是：当板材进入到皮带压板机构1的下方时，升降支撑装置11带动皮带压板装置12下移以压持板材；之后皮带压板装置12的压板同步带驱动组件122带动压板皮带121转动，由于摩擦作用，板材随压板皮带121转动而移动。由于该过程中皮带压板装置12一直压持着板材，可防止板材在移动和加工过程中出现位置移动，提高板材加工精度。压力止回组件13能给板材提供稳定的正压力，可以保证板材与压板皮带121之间存在足够摩擦力来有效防止加工过程中板材与压板皮带121之间出现相对滑动，同时也不会由于过大的压力造成板材损伤。实现板材有效定位。

本实施例采用两个升降支撑装置；实际应用中也可以采用更多的升降支撑装置；多个升降支撑装置对皮带压板装置同步升降，可使皮带压板装置各个位置均具有均匀的压持力，可进一步提高板材压持的有效性和可靠性。此外，升降支撑装置也可以为一个，一个升降支撑装置与压带横梁多点连接。

压板皮带121用于与板材贴合的面设有防滑层。防滑层可采用现有技术，例如防滑胶；可增加压板皮带121的耐磨性和与板材面间的摩擦力。

拉槽加工机构3包括：用于实现垂直于传输方向水平运动的y向运动装置31、用于实现垂直升降运动的z向运动装置33和用于对板材进行拉槽加工的主轴加工装置34；主轴加工装置34通过z向运动装置33与y向运动装置31连接；主轴加工装置34的底端设有拉槽刀具35。

拉槽加工机构3还包括：用于清理拉槽加工废屑的吸尘装置37和吹尘装置36。吸尘装置37包括设置在主轴加工装置34上的吸尘罩371；吸尘罩371呈盒状，顶部设有外接真空吸废料管道的吸气外接口372；吸尘罩371下端设有吸尘孔。吹尘装置36设置在吸尘盒371一侧，设有外接鼓风气管的吹气外接口362和用于吹屑的喷口361，喷口361对准拉槽刀具35所在位置。在加工过程中同时进行吹屑和吸屑，大幅减少了加工过程中对生产环境的污染。

本发明设备的工作原理是这样的：

在板材拉槽加工前，先使用扫描装置扫描板材的标签信息，控制装置从云端获得板材信息和板材拉槽信息；操作人员将待拉槽板材上料到皮带输板机构2的上料区并通过靠挡定位；控制装置根据板材拉槽信息，通过y向运动装置将主轴加工装置的拉槽刀具对准板材预设的拉槽位置；

假如待拉槽板材是通槽作业加工：

通过z向运动装置将拉槽刀具落下到板材预设拉槽深度；

板材通过皮带输板机构2传输到拉槽工位，被皮带输板机构2和皮带压板机构1夹紧并继续匀速前进，在前进过程中，拉槽刀具在板材上沿传输方向完成通槽作业，最后传输到出料区进行出料；

假如待拉槽板材是非通槽作业加工：

通过z向运动装置将拉槽刀具升高；板材通过皮带输板机构2传输到拉槽工位，被皮带输板机构2和皮带压板机构1夹紧并继续匀速前进；根据到位传感模块检测到板材的时间节点、皮带输板机构2的传输速度以及板材槽位数据计算出板材到位时间节点，当板材拉槽起始位置对准拉槽刀具的时候，皮带输板机构2和皮带压板机构1中止传输，z向运动装置将拉槽刀具落下到拉槽加工深度；皮带输板机构2和皮带压板机构1继续传输板材，板材匀速前行以进行拉槽作业；根据传输速度和拉槽长度计算时间节点，当拉槽完成的同时，皮带输板机构2和皮带压板机构1再次中止传输，z向运动装置将拉槽刀具升起；皮带输板机构2和皮带压板机构1再次运行将板材传输到出料区进行下料。

本发明设备还可以搭配全自动上料机、排板机和全自动下料机等进一步提升自动化水平。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。