加工定位装置、加工机床及加工方法与流程

文档序号:12789188阅读:291来源:国知局
加工定位装置、加工机床及加工方法与流程

本发明涉及数控机床加工技术领域,具体涉及一种用于板类工件加工的加工定位装置、加工机床及加工方法。



背景技术:

目前的数控机床加工领域主要为在加工前需要对工件进行精确定位,一般定位装置与加工机床为一体设置,这样导致整个数控机床的结构较为复杂,也限制了加工台的工作尺寸。另外还有加工过程中产生的切屑,也不可避免的会对定位装置的定位夹具产生干涉及污染,从而影响定位精度。

并且,目前的加工工序基本为每个工件加工前都需要进行一次定位,每次定位需要一定的时间,定位时占用了机床的加工时间,使机床加工头闲置。特别对于加工余量较小的板材类工件,有时机床加工时间比工件定位时间还短,这样使机床加工生产率很低。



技术实现要素:

本发明提供一种加工定位装置、加工机床及加工方法以解决上述问题。

本发明提供的加工定位装置,包括用于装载待加工件的集料盒及用于承载该集料盒并对集料盒内装载的待加工件进行定位的定位台,所述定位台上设置至少一组定位机构,每组定位机构对应一个集料盒,所述定位机构包括有:对待加工件左右方向定位的右定位杆与浮动定位机构、对待加工件上下方向定位的下定位杆。

优选地,所述浮动定位机构包括操纵导杆,活动连接于操纵导杆上的左定位杆,导杆轴承及连接于操纵导杆另一端、用于驱动左定位杆径向移动的驱动机构。

优选地,所述集料盒包括对待加工件上下方向限位的下托运条,对待加工件左右方向限位的左托运条及右托运条。

优选地,待加工件垂直于水平面方向放置于集料盒内,所述左托运条及右托运条分别对应位于待加工件的左右两边,对待加工件的左、右边缘进行限位,左托运条及右托运条所设置的水平位置均高于下托运条。

优选地,所述左托运条及右托运条对应设有至少一组凹槽条,用于对一块或多块待加工件的左右两边进行限位,左托运条及右托运条的对应凹槽条底面距离大于待加工件的长度。

优选地,下定位杆对应位于下托运条的邻侧,所述下定位杆的水平高度高于集料盒放置于定位台上的下托运条的水平高度,使得集料盒内的待加工件在重力作用下被下定位杆向上抬起一定高度。

优选地,所述左定位杆和/或右定位杆上设有保护组件。

优选地,所述定位机构上固定设有限位组件,集料盒通过所述限位组件置于定位台上,定位机构上还设有可对集料盒可拆固定的锁合组件。

本发明提供的加工机床,包括上述加工定位装置,还包括数控机床及用于在所述加工定位装置及数控机床之间取换料的机械手。

本发明提供的加工方法,包括如下步骤:

a:集料盒置于定位台上后,集料盒内的待加工件受下定位杆的作用被向上抬起一定高度,随后左定位杆径向移动,与右定位杆共同对待加工件的左右方向精确定位;

b:定位完成后,机械手抓取待加工件并将其放至数控机床的加工台,待加工台完成对待加工件的夹紧后,数控机床的加工头对待加工件进行加工;

c:加工完成后,机械手抓取已加工件并将其放置集料盒内。

d:机械手抓取下一个待加工件、或是返回步骤a。

优选地,在步骤c之前还包括:

在加工头对待加工件进行加工的同时,机械手返回至加工定位装置,机械手抓取下一个待加工件并将其转送至加工台附近等候,直至上一个待加工件加工完成后,机械手的其它空闲抓取组件抓取已加工完成的工件,旋转后将第二次抓取的下一个待加工件放至加工台,随后将其它抓取组件抓取的已加工件放置集料盒内,再抓取下一个待加工件并将其转送至加工台附近等候,直至集料盒内不再有待加工件。

本发明提供的加工定位装置、加工机床及加工方法,其具有如下有益效果:

由于将加工定位装置设置在非加工区,实现了加工定位功能与加工台夹紧功能的区域分离,并且将多数个待加工件集中装入集料盒,以及在定位台上一次性装入多数个集料盒进行定位,可以一次性完成多个待加工件的定位,不再需要在每个待加工件加工前进行单独定位,从而减少机床加工头由于等待待加工件定位的停机占用时间、有效提高了机床的整体加工效率,而且简化了夹具结构,提高了加工的稳定可靠性,减少了加工区域的尺寸占用,释放了加工台的空间尺寸,同时也避免了切屑对定位夹具产生干扰,影响定位精度,最终提升良品率和扩大机床加工尺寸范围。

数控机床在加工前或加工过程中,在非加工区域一次性或在加工的同时完成多数个或数盘待加工件的自动定位,取换料机械手自动完成待加工件与已加工件的更换,整过加工过程更加自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为集料盒的主视图;

图2为集料盒的左视图;

图3为集料盒的俯视图;

图4为定位台的主视图;

图5为定位台的俯视图;

图6为定位台的左视图;

图7为加工定位装置的主视图;

图8为加工定位装置的俯视图;

图9为加工定位装置的左视图及局部放大图;

图10为加工机床的主视图;

图11为加工机床的俯视图。

附图标记:

1集料盒,11下托运条,12左托运条,13右托运条,14支板,141限位槽;

2定位台,21下定位杆,22右定位杆,23浮动定位机构,231左定位杆,232操纵导杆,233导杆轴承,234驱动机构,24限位销,25锁合组件,26限位杆;

3机械手,31取放部;

4数控机床,41加工台,42加工头;

6待加工件;7已加工件。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1:

本发明优选的实施例提供一种加工定位装置,结合图1-9所示,包括用于装载板材的集料盒1及用于承载该集料盒并对集料盒内装载的板材进行定位的定位台2,所述定位台上设置至少一组定位机构,每组定位机构对应一个集料盒,所述定位机构包括有:对板材左右方向定位的右定位杆22与浮动定位机构23、对板材上下方向定位的下定位杆21。

所述浮动定位机构23包括操纵导杆232,活动连接于操纵导杆上的左定位杆231,用于对操纵导杆径向限定的导杆轴承233及连接于操纵导杆另一端、用于驱动左定位杆径向移动的驱动机构234,导杆轴承233与驱动机构234固定连接于定位台上。本实施例的驱动机构为驱动气缸,气缸反应灵敏,易于控制,位移精度高,可以有效降低该加工定位装置的定位误差。左定位杆可由多根操纵导杆连接和导向,本实施例的多组左定位杆231由共同的两个操纵导杆232连接和导向,每一组的定位机构配备有独立的导杆轴承233,用于对连接指定左定位杆的操纵导杆的径向限位,本实施例多组定位机构的左定位杆的径向移动由设置于操纵导杆一端部的同一驱动机构234驱动。在一些实施例中,每组定位机构的操纵导杆可通过独立的构件来实现操纵与导杆功能,如每组定位机构的操纵导杆都配有独立的操纵轴承和驱动电机。

定位机构上还设有用于对集料盒限位的限位组件,集料盒通过所述限位组件置于定位台上。限位组件包括设于定位台上的限位杆26及限位销24,本实施例的限位杆26平行于下定位杆,用以与下文将要讲述到的限位槽141相配合,从而实现定位台对集料盒的上下及左右方向的定位。本实施例的两个限位销24位于定位机构的同一侧,用于对集料盒的前后方向进行限位,当然在其他实施例中,限位销可以多于或少于两个,其分布的位置也可设于定位机构的另一侧或分别设于定位机构的两侧。限位组件可以精确集料盒的放置位置,有利于对集料盒内待加工件的精确定位。每组定位机构上还设有可对集料盒可拆固定的锁合组件25,可用于定位台对集料盒的固定或松开。

集料盒包括对待加工件上下方向限位的下托运条11,对板材左右方向限位的左托运条12及右托运条13。本实施例中的待加工件6为板材,当然在其他实施例中待加工件可以为其他工件,相应的集料盒作出调整即可。一个集料盒内可同时放置多个待加工件,待加工件的放置可垂直于水平线方向或平行于水平线方向。在本实施例中,待加工件通过人工或机械垂直于水平面装入集料盒内。结合图1及图3,在此将垂直待加工件的方向定义为前后方向,将平行于待加工件,且与水平线垂直的方向定义为上下方向,将平行于待加工件,且与水平线平行的方向定义为左右方向。集料盒的左托运条12及右托运条13平行设置于下托运条两侧,设置方向与待加工件6垂直。下托运条、左、右托运条均固定在与待加工件平行的前后两块支板14上,本实施例的支板14上设有与限位杆26相配合的限位槽141,用于对集料盒在定位台上的左右、上下方向限位。为了提高集料盒对待加工件的限定效果,本实施例设有两根下托运条,左托运条及右托运条分别对应位于待加工件的左右两边,对待加工件的左、右边缘进行限位,并且其所设置的水平位置均高于下托运条,左托运条或右托运条与下托运条的高度差以高于下定位杆与下托运条的高度差为宜。

左托运条12及右托运条13对应设有一组或多组凹槽条,本实施例的凹槽条为垂直水平面方向设置,用于对一块或多块待加工件的左右两边进行限位。左托运条及右托运条的对应凹槽条底面距离大于待加工件的长度,凹槽条设置的宽度亦大于待加工件的厚度,即集料盒内的待加工件左右两边置于左、右托运条的对应凹槽条内,其左右两边缘与左、右托运条的凹槽底面及两侧面都有一定的间隙,并不是完全贴合,有利于待加工件装入或抽取出集料盒,减少托运条对待加工件的摩擦。另外,下托运条11与左、右托运条的对应位置设有一段或多段凹槽,下托运条与左、右托运条的凹槽/凹槽条可以实现对待加工件在前后方向上的限位,有利于待加工件在集料盒内的整齐排放。

人工或机器人将集料盒1放置定位台2上,每个集料盒对应一个定位机构。本实施例的定位机构设有两根平行设置的下定位杆21,两根下定位杆平行于下托运条且分别对应位于下托运条11的邻侧,而下定位杆21的水平高度高于集料盒放置于定位台上的下托运条11的水平高度。因此,集料盒内的待加工件在定位台上的上下方向受到下定位杆的限定,当集料盒放置在定位台上时,待加工件6在重力的作用下被下定位杆21向上略微抬起一定高度,从而脱离集料盒下托运条凹槽底面的限定,使机械手3能更为顺利地抓取待加工件,待加工件的上下方向由下定位杆即可完成定位,不需配备专用的驱动机构,设备结构简单,减少能源消耗。在左右方向上,左定位杆231通过径向移动,与右定位杆22对待加工件的左右方向进行精确定位。

为了保证能够顺利抽取出待加工件,也为了减少定位时定位杆对工件的磨损,本实施例的下定位杆及左、右定位杆上均设有保护组件,在本实施例中,所述保护组件为可绕中心轴转动的转动辊,转动辊的外圆表面还包裹有软体材料,用以形成工件定位及取放工件时对工件的碰伤保护,当然在其他一些实施例当中,仅仅在左定位杆或者右定位杆上设有可绕中心轴转动的转动辊或是其他形状的长条形杆,或是转动轮,当然,为了确保碰伤保护的效果,长条形杆或是转动轮的外表面均可包裹软体材料。本实施例的右定位杆22上的不同高度共设有两个转动辊,左定位杆的转动辊的水平高度对应于右定位杆两个转动辊的中间位置,有利于实现对待加工件在左右方向上的精准定位。在进行左右方向定位时,集料盒内的待加工件6在左定位杆231向右定位杆22方向移动的过程中,受到左定位杆转动辊的推力向右定位杆的方向进行调整,直至待加工件受到右定位杆转动辊的作用力与受到左定位杆转动辊的作用力相平衡时,完成左右方向的定位,即完成本次对待加工件的精确定位。此时的待加工件由下定位杆及左、右定位杆共同定位,待加工件的两边分别与左、右托运条的凹槽底部有一定的间隙,从而脱离左、右托运条凹槽底部的限制。

本发明适用于多种规格的待加工件,当待加工件尺寸规格变化时,通过调整集料盒上的左、右托运条和下托运条,以及相应的调整定位台上的右定位杆以及左定位杆来适应尺寸变化。

实施例2:

本实施例还提供一种加工机床,结合图10及图11,包括上述加工定位装置,还包括数控机床4及用于在所述加工定位装置及数控机床之间取换料的机械手3。数控机床可以是任一现有公知结构的数控机床,通过在数控机床工作台或加工台前方设置以上加工定位装置,以及在该加工定位装置与加工台之间设置工件搬运机械手,机械手能来回对已加工件及待加工件进行搬运取换,形成一自动化加工机床。

数控机床上的工作台可为移动工作台,也可为固定工作台,工作台上安装有用于装夹待加工件的夹具,优选吸附夹具,在夹具上方,还设置有一个或数个加工头42,加工头是能实现多自由度运动的加工头,也可以通过与不同形式的工作台配合,形成各种所需运动轴的加工机床。

集料盒内的待加工件数量可根据加工需求进行设置,集料盒及定位机构的数量也可以根据加工台及加工头的数量进行合理配置,以此形成多线操作,成倍提高加工效率。

本实施例将定位台设置在非加工区,即远离加工台的前方,通过机械手来完成定位台与加工台之间的工件搬运。实现了定位区域与加工区域的分离,并且可以一次性完成对多个待加工件的精确定位,简化设备的结构,提升加工稳定可靠性,避免了切屑对定位夹具产生干扰,提高定位精度,从而提升良品率和扩大机床加工尺寸范围,最终提高整体加工效率。

实施例3:

本实施例提供一种加工方法,包括如下步骤:

a:集料盒1置于定位台2上后,集料盒内的待加工件6受下定位杆21的作用被向上抬起一定高度,随后左定位杆231径向移动,与右定位杆22共同对待加工件的左右方向精确定位;

b:定位完成后,机械手3抓取待加工件并将其放至数控机床4的加工台41,待加工台完成对待加工件的夹紧后,数控机床的加工头42对待加工件进行加工;

c:加工完成后,机械手抓取已加工件7并将其放置集料盒1内。

d:机械手抓取下一个待加工件、或是返回步骤a。

在步骤c之前还包括:

在加工头对待加工件进行加工的同时,机械手3返回至加工定位装置,机械手抓取下一个待加工件6并将其转送至加工台41附近等候,直至上一个待加工件加工完成后,机械手的其它空闲抓取组件抓取已加工完成的工件,旋转后将第二次抓取的下一个待加工件放至加工台,随后将其它抓取组件抓取的已加工件放置集料盒内,再抓取下一个待加工件并将其转送至加工台附近等候,直至集料盒内不再有待加工件。

上述步骤a~步骤c均是本加工方法中的关键步骤,下面将具体介绍本加工方法的全部过程。

(1)精确定位

集料盒1内装满待加工件6,待加工件在集料盒内的上下、左右、前后方向被下托运条11、左托运条12及右托运/13限定,集料盒被人工或机器人放置定位台2上,通过限位销24及限位杆26对集料盒的位置加以确定,并可通过锁合组件25固定集料盒的放置位置。集料盒内的待加工件受到下定位杆21的作用被向上略微抬起一定高度,从而使得待加工件在定位台上的上下方向受到下定位杆的限定,从而完成上下方向的定位。随后左定位杆231在操纵导杆232的驱动下沿径向移动,通过与右定位杆22的配合对待加工件在左右方向上精确定位。此时,待加工件上下、左右两个个方向被精确定位。

(2)转运工件

对待加工件定位完成后,搬运机械手3移至定位台2上方,通过抓取组件抓取集料盒内已完成定位的待加工件6,此时,通过操纵浮动定位机构23松开左定位杆在左右方向上的定位,机械手保持抓取待加工件,从定位台上的集料盒内抽出待加工件,并转运至加工台41上方,直至数控机床4的加工台41将待加工件夹紧,机械手脱离待加工件,离开加工台,完成待加工件的装入,加工头42对待加工件进行数控加工。

(3)循环加工

本实施例的搬运机械手3的取放部31具有多个抓取组件,若该抓取组件为吸附组件,则应当理解为一个取放部31可以具有双面或多面吸附面。机械手3进行取换料时,在装入一个待加工件6到加工台41后,加工头42对待加工件进行数控加工,与此同时,机械手3返回至加工定位装置,通过操纵浮动定位机构23定位和松开,抓取下一个待加工件6,并将其转送至加工台41附近等候,直至上一个工件加工完成后,机械手的其它空闲抓取组件抓取已加工完成的工件,旋转后将第二次抓取的下一个待加工件放至加工台,随后将其它抓取组件抓取的已加工件7放置集料盒内,再抓取下一个待加工件并将其转送至加工台附近等候,直至集料盒内不再有待加工件,人工或机器人将整盘集料盒进行更换。

本实施例提供的加工方法可以使得加工头一直处于加工状态,加工头不需要等待取换料,提高了搬运机械手的运转效率,节省加工取换料时间。从而实现了一种更有效的加工秩序,大大节省了加工时间,提高了加工效率。

当然,在其他实施例中,搬运机械手3的取放部31仅具有一个抓取组件,机械手在加工台41与定位台2之间进行工件搬动,待加工台上的待加工件6加工完成后,机械手将已加工件7放回集料盒内。同时,通过操纵浮动定位机构23定位和松开,取出第二片待加工件装入加工台,加工台配合加工头进行加工,如此不断循环加工,直至定位台上集料盒内的待加工件全部加工完成,人工或机器人进行整盘集料盒的更换。

另外,在另一实施例中,通过合理的尺寸设置和待加工件加工余量计算,可以通过对右定位杆22和左定位杆231相对距离进行精确的设定,通过操纵浮动定位机构23,与右定位杆完成定位后,使待加工件的两边与左、右定位杆具有上有微小的浮动间隙,利于机械手抓取待加工件抽出离开集料盒。如此设计之下,当机械手在集料盒中抓取待加工件,此时不需要再操纵浮动定位机构松开对待加工件的定位,由于存在微小的浮动间隙,机械手可以顺利抽出待加工件而不致于使待加工件与定位台上的右定位杆或左定位杆产生干涉,导致机械手在集料盒内抽出待加工料件时定位精度丢失或待加工件受损。

以上对本发明实施例所提供的加工定位装置、加工机床及加工方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想和方法,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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