机床上下料机械手以及多台机床联机上下料系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种可降低操作人员劳动强度，同时提高上下料定位精度，使产品质量稳定，并能减少安全隐患的机床上下料机械手以及多台机床联机上下料系统和方法。所述机械手包括安装柜、X方向滑轨、Y方向骨架、滑架、Z方向滑轨和控制系统。通过采用本发明所述的机械手可自动的实现对零件的加上料和下料，这样，无需人工进行上下料操作，同时通过将多台机床并列设置，可由一台机械手实现同时为多台机床进行上下料操作，可大大的降低人工劳动强度，提高工作效率；另外，本发明采用机械手进行上下料后，其可提高上下料的位置精度，进而提高产品加工品质，并可降低安全隐患。
【专利说明】
机床上下料机械手以及多台机床联机上下料系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及自动化设备领域，尤其涉及一种CNC机床用的机床上下料机械手以及多台机床联机上下料系统和方法。
【背景技术】
[0002]目前CNC机床在加工零件产品时，需要操作人员长时间不定时的上料与下料，而且一个操作人员一般只能操作1-2台CNC机床，不但人力成本较高，而且增加了操作人员的劳动强度，并且存在较大的安全隐患。另外，从产品加工品质上，由于人工上下料，因而其上下料的精度控制较差，造成产品质量不稳定，从而影响产品品质。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:现有的CNC机床采用人工上下料，因而存在劳动强度大，效率低，人力成本高，上下料精度差从而影响产品加工品质等问题;本发明提供一种可降低操作人员劳动强度，同时提高上下料定位精度，使产品质量稳定，并能减少安全隐患的机床上下料机械手以及采用该机械手组成的多台机床联机上下料系统和相应的方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:机床上下料机械手，包括安装柜，在安装柜上设置有水平的X方向滑轨，在X方向滑轨上设置有水平的并且可通过驱动机构驱动后沿着X方向滑轨滑动的Y方向骨架，所述Y方向骨架与X方向滑轨垂直，并且Y方向骨架位于X方向滑轨的一侧;在Y方向骨架上设置有滑架，在滑架上安装有竖向设置的Z方向滑轨，所述Z方向滑轨可通过驱动机构驱动后在竖向上升降移动，在Z方向滑轨的一端设置有旋转机构，在旋转机构上设置有送毛坯件机构和取成品件机构，并且通过旋转机构可切换送毛坯件机构和取成品件机构的位置;还包括控制系统，所述控制系统分别与驱动Y方向骨架滑动的驱动机构、驱动Z方向滑轨滑动的驱动机构、旋转机构、取成品件机构和送毛坯件机构连接。
[0005]进一步的是:所述Y方向骨架为Y方向滑轨，所述滑架可通过驱动机构驱动后沿着Y方向滑轨滑动设置在Y方向滑轨上;所述驱动滑架滑动的驱动机构与控制系统连接。
[0006]进一步的是:所述控制系统设置在安装柜内，所述控制系统包括设置在安装柜外部的控制器。
[0007]进一步的是:所述控制器为触摸屏显示器。
[0008]本发明还提供一种多台机床联机上下料系统，其包括上述的机床上下料机械手，还包括多台CNC机床，所述多台CNC机床沿X方向滑轨间隔设置，每台CNC机床均与控制系统连接，所述送毛坯件机构和取成品件机构可分别与每台CNC机床上的卡盘相对应。
[0009 ]进一步的是，该多台机床联机上下料系统中所述CNC机床的数量为2台以上。
[0010]另外，本发明还提供一种多台机床联机上下料方法，其包括上述的多台机床联机上下料系统，并包括如下步骤:
[0011]当其中一台CNC机床完成加工产品后，控制系统接收到该CNC机床加工零件完成信号后控制机械手由待机状态进入工作状态，并依次控制机械手进行如下步骤:
[0012]A、控制机械手移动，使机械手上的送毛坯件机构移动至取毛坯件位置;然后再控制送毛坯件机构抓取待加工的毛坯件；
[0013]B、控制Z方向滑轨上升至上限位置；
[0014]C、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨移动至与上述已完成产品加工的CNC机床对应的第一指定位置后停止；
[0015]D、控制Z方向滑轨下降，并直到取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上时停止；
[0016]E、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨移动至于上述已完成产品加工的CNC机床对应的第二指定位置后停止;该第二指定位置比上述第一指定位置更靠近所述已完成产品加工的CNC机床；
[0017]F、控制机械手上的取成品件机构将上述已完成产品加工的CNC机床上已完成加工后的成品取下；
[0018]G、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨移动至上述第一指定位置后停止；
[0019]H、通过旋转机构使取成品件机构和送毛还件机构位置切换；
[0020]1、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨移动至上述已完成产品加工的CNC机床附近的第二指定位置后停止；
[0021]J、控制送毛坯件机构将其抓取的待加工的毛坯件送入上述卡盘中，并控制卡盘将毛还件夹紧；
[0022]K、控制机械手移动，使机械手上的取成品件机构移动至回收成品件位置;然后再控制取成品件机构松开对成品的夹持，使成品回收；
[0023]L、之后控制机械手复位，并有工作状态进入待机状态。
[0024]进一步的是:在步骤D中，当Y方向骨架为Y方向滑轨时，通过控制滑架沿着Y方向滑轨移动使取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上。
[0025]进一步的是:在步骤H中，通过控制Z方向滑轨升降移动，以使送毛坯件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上。
[0026]进一步的是:在步骤L中，控制机械手复位，包括通过旋转机构使取成品件机构和送毛坯件机构位置切换。
[0027]本发明的有益效果是:通过采用机械手自动的实现对零件的加上料和下料，这样，无需人工进行上下料操作，同时通过将多台机床并列设置，可由一台机械手实现同时为多台机床进行上下料操作，可大大的降低人工劳动强度，提高工作效率；另外，本发明采用机械手进行上下料后，其可提高上下料的位置精度，进而提高产品加工品质，并可降低安全隐患。另外，本发明所述的上下料系统和方法，其机械手在一个操作过程中通过控制Z方向滑轨发生旋转，由取成品件机构取下加工完成的成品后，紧接着即可通过送毛坯件机构将新的待加工的毛坯送入机床内开始新的加工，因此进一步提高了加工效率，简化了控制过程。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的主视图；
[0029]图2为本发明的俯视图；
[0030]图3为本发明的侧视图；
[0031 ]图中标记为:安装柜1、X方向滑轨2、Y方向滑轨3、滑架4、Z方向滑轨5、控制器6。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0033]如图1至图3中所示，本发明所述的机床上下料机械手，包括安装柜1，在安装柜I上设置有水平的X方向滑轨2，在X方向滑轨2上设置有水平的并且可通过驱动机构驱动后沿着X方向滑轨2滑动的Y方向骨架，所述Y方向骨架与X方向滑轨2垂直，并且Y方向骨架位于X方向滑轨2的一侧;在Y方向骨架上设置有滑架4，在滑架4上安装有竖向设置的Z方向滑轨5，所述Z方向滑轨5可通过驱动机构驱动后在竖向上升降移动，在Z方向滑轨5的一端设置有旋转机构，在旋转机构上设置有送毛坯件机构和取成品件机构，并且通过旋转机构可切换送毛坯件机构和取成品件机构的位置;还包括控制系统，所述控制系统分别与驱动Y方向骨架滑动的驱动机构、驱动Z方向滑轨5滑动的驱动机构、旋转机构、取成品件机构和送毛坯件机构连接。
[0034]其中，取成品件机构被构造为可从CNC机床上取下已加工好的成品的机构；而送毛坯件机构则被构造为可将待加工的毛坯件送入至上述取下成品后的CNC机床上进行加工。至于取成品件机构和送毛坯件机构的具体结构，可采用常规的设置，并且可通过与控制系统连接，由控制系统控制其进行相应动作。
[0035]另外，上述控制系统通过分别与驱动Y方向滑架滑动的驱动机构、驱动Z方向滑轨5旋转的旋转机构、取成品件机构和送毛坯件机构连接，以实现对上述各机构的动作控制;例如，通过控制系统发出控制信号，以控制旋转机构驱动Z方向滑轨5旋转。另外，更具体的，本发明中可将所述控制系统设置在安装柜I内，此时，安装柜I应当具有可容纳控制系统安装的空间，当然，控制系统本身可以采用PLC控制系统或者PC系统等。
[0036]另外，为了便于实时观测控制系统的工作状态以及控制控制系统本身，本发明进一步在所述控制系统设置有控制器，通过控制器6—方面可控制系统的工作状态，另外也可通过控制器对控制系统进行相应的操作。一般的，在上述将控制系统设置在安装柜I内时，可将控制器6设置在安装柜I外部，具体如图1所示。另外，控制器6可优选为触摸屏显示器。
[0037]另外，上述Y方向滑架可设置为Y方向滑轨3，同时将所述滑架4可通过驱动机构驱动后沿着Y方向滑轨3滑动设置在Y方向滑轨3上;所述驱动滑架4滑动的驱动机构与控制系统连接。这样，可实现滑架4在Y方向滑轨3上滑动。当然，通过将相应的驱动机构与控制系统连接，以由控制系统实现自动控制。
[0038]本发明所述的多台机床联机上下料系统，其包括上述本发明所述的机床上下料机械手，还包括多台CNC机床，通过将多台CNC机床沿X方向滑轨2间隔设置，同时将每台CNC机床均与控制系统连接，这样实现了每台CNC机床与控制系统的信号连通；当然，为了通过机械手实现对上述每台CNC机床进行上下料操作，因此要求机械手中的送毛坯件机构和取成品件机构可分别与每台CNC机床上的卡盘相对应，既通过机械手中的送毛坯件机构和取成品件机构可分别对每台CNC机床上的卡盘进行上下料操作。
[0039]一般的，根据实际情况，一台机械手可同时处理多台CNC机床的上下料操作，相应的将多台CNC机床间隔的安装到沿X方向滑轨2的方向上，并位于机械手的可操作范围内即可。一般的，可设置CNC机床的数量为2台以上，例如可优选设置4-8台CNC机床。
[0040]上述多台机床联机上下料系统具体进行上下料的方法如下:由于机械手对每台CNC机床进行上下料的动作过程一样，因此，下面描述机械手对一台CNC机床进行上下料操作的过程:
[0041 ]当其中一台CNC机床完成加工产品后，控制系统接收到该CNC机床加工零件完成信号后控制机械手由待机状态进入工作状态，并依次控制机械手进行如下步骤:
[0042]A、控制机械手移动，使机械手上的送毛坯件机构移动至取毛坯件位置;然后再控制送毛坯件机构抓取待加工的毛坯件；
[0043]B、控制Z方向滑轨5上升至上限位置；
[0044]C、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨2移动至与上述已完成产品加工的CNC机床对应的第一指定位置后停止；
[0045]D、控制Z方向滑轨5下降，并直到取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上时停止；
[0046]E、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨2移动至于上述已完成产品加工的CNC机床对应的第二指定位置后停止;该第二指定位置比上述第一指定位置更靠近所述已完成产品加工的CNC机床；
[0047]F、控制机械手上的取成品件机构将上述已完成产品加工的CNC机床上已完成加工后的成品取下；
[0048]G、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨2移动至上述第一指定位置后停止；
[0049]H、通过旋转机构使取成品件机构和送毛还件机构位置切换；
[0050]1、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨2移动至上述已完成产品加工的CNC机床附近的第二指定位置后停止；
[0051]J、控制送毛坯件机构将其抓取的待加工的毛坯件送入上述卡盘中，并控制卡盘将毛还件夹紧；
[0052]K、控制机械手移动，使机械手上的取成品件机构移动至回收成品件位置;然后再控制取成品件机构松开对成品的夹持，使成品回收；
[0053]L、之后控制机械手复位，并有工作状态进入待机状态。
[0054]自然，当机械手操作完一台CNC机床的上下料后，其重新进入待机状态，待下一台CNC机床向控制系统发出零件加工完成信号后，机械手在进入下一个上下料操作过程中。这样，本发明所述的多台机床联机上下料方法实际可对系统内的多台CNC机床实现自动上下料的操作。
[0055]—般的，在沿X方向滑轨附近设置有可夹取毛坯的取毛坯件位置，以为机械手上送毛坯件机构在步骤A中移动至该位置后能夹取毛坯件。同理，在沿X方向滑轨附近设置有可回收成品的回收成品件位置，使机械手上的取成品件机构在步骤K中移动至该位置后，可将从CNC机床上取下的成品件放下，以实现成品的回收操作。
[0056]上述第一指定位置和第二指定位置，实际为根据CNC机床实际安装空间而设定的两个位置，其中，第一指定位置，主要是用于对取成品件机构和送毛坯件机构的位置调整过程，其对该位置的空间具有一定要求，既需要满足方便调整取成品件机构和送毛坯件机构的位置;而第二指定位置，则主要是用于将毛坯件安装到CNC机床的卡盘中以将将加工好的零件从CNC机床的卡盘中取下来。因此，上述两个位置，其需要根据实际情况设定。
[0057]更具体的，在步骤D中，有时可能仅通过控制Z方向滑轨5下降，无法实现将取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上，此时，当Y方向骨架为Y方向滑轨3时，可同时控制滑架4沿着Y方向滑轨3移动来协同实现。
[0058]另外，在步骤H中，通过旋转机构以使取成品件机构和送毛坯件机构位置切换;这样即可在由取成品机构取走成品后，通过切换取成品件机构和送毛坯件机构的位置，使送毛坯机构与取走成品后的卡盘对应，以将毛坯送入卡盘中；当然，一般要求切换取成品件机构和送毛坯件机构位置后，送毛坯件机构与卡盘位于同一轴线上。至于旋转机构的具体结构，以及旋转方式和角度，可根据实际情况而定，只要满足旋转后可切换取成品件机构和送毛坯件机构的位置即可。例如根据取成品件机构和送毛坯件机构的相对位置的不同，可通过旋转180°或者通过翻转90°等方式后实现上述对取成品件机构和送毛坯件机构的位置切换。
[0059]考虑到有时可能仅通过旋转机构还无法实现上述要求，因此可进一步配合控制Z方向滑轨5升降移动等方式，以使送毛坯件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上。
[0060]另外，上述步骤L，是实现对机械手的复位操作，以使机械手为下一次上下料操作做准备。一般的，在步骤L中控制机械手复位过程中，包括通过旋转机构使取成品件机构和送毛坯件机构位置切换。以达到复位的效果。
【主权项】
1.机床上下料机械手，其特征在于:包括安装柜(I)，在安装柜(I)上设置有水平的X方向滑轨(2)，在X方向滑轨(2)上设置有水平的并且可通过驱动机构驱动后沿着X方向滑轨(2)滑动的Y方向骨架，所述Y方向骨架与X方向滑轨(2)垂直，并且Y方向骨架位于X方向滑轨(2)的一侧;在Y方向骨架上设置有滑架(4)，在滑架(4)上安装有竖向设置的Z方向滑轨(5)，所述Z方向滑轨(5)可通过驱动机构驱动后在竖向上升降移动，在Z方向滑轨(5)的一端设置有旋转机构，在旋转机构上设置有送毛坯件机构和取成品件机构，并且通过旋转机构可切换送毛坯件机构和取成品件机构的位置;还包括控制系统，所述控制系统分别与驱动Y方向骨架滑动的驱动机构、驱动Z方向滑轨(5)滑动的驱动机构、旋转机构、取成品件机构和送毛坯件机构连接。2.如权利要求1所述的机床上下料机械手，其特征在于:所述Y方向骨架为Y方向滑轨(3)，所述滑架(4)可通过驱动机构驱动后沿着Y方向滑轨(3)滑动设置在Y方向滑轨(3)上；所述驱动滑架(4)滑动的驱动机构与控制系统连接。3.如权利要求1所述的机床上下料机械手，其特征在于:所述控制系统设置在安装柜(I)内，所述控制系统包括设置在安装柜(I)外部的控制器(6)。4.如权利要求3所述的机床上下料机械手，其特征在于:所述控制器(6)为触摸屏显示器。5.多台机床联机上下料系统，其特征在于:包括上述权利要求1至4中任一项所述的机床上下料机械手，还包括多台CNC机床，所述多台CNC机床沿X方向滑轨(2)间隔设置，每台CNC机床均与控制系统连接，所述送毛坯件机构和取成品件机构可分别与每台CNC机床上的卡盘相对应。6.如权利要求5所述的多台机床联机上下料系统，其特征在于:所述CNC机床的数量为2台以上。7.多台机床联机上下料方法，其特征在于:包括上述权利要求5或6所述的多台机床联机上下料系统，并包括如下步骤: 当其中一台CNC机床完成加工产品后，控制系统接收到该CNC机床加工零件完成信号后控制机械手由待机状态进入工作状态，并依次控制机械手进行如下步骤: A、控制机械手移动，使机械手上的送毛坯件机构移动至取毛坯件位置;然后再控制送毛坯件机构抓取待加工的毛坯件； B、控制Z方向滑轨(5)上升至上限位置； C、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨(2)移动至与上述已完成产品加工的CNC机床对应的第一指定位置后停止； D、控制Z方向滑轨(5)下降，并直到取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上时停止； E、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨(2)移动至于上述已完成产品加工的CNC机床对应的第二指定位置后停止;该第二指定位置比上述第一指定位置更靠近所述已完成产品加工的CNC机床； F、控制机械手上的取成品件机构将上述已完成产品加工的CNC机床上已完成加工后的成品取下； G、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨(2)移动至上述第一指定位置后停止； H、通过旋转机构使取成品件机构和送毛坯件机构位置切换； 1、控制Y方向骨架沿着X方向滑轨(2)移动至上述已完成产品加工的CNC机床附近的第二指定位置后停止； J、控制送毛坯件机构将其抓取的待加工的毛坯件送入上述卡盘中，并控制卡盘将毛坯件夹紧； K、控制机械手移动，使机械手上的取成品件机构移动至回收成品件位置;然后再控制取成品件机构松开对成品的夹持，使成品回收； L、之后控制机械手复位，并有工作状态进入待机状态。8.如权利要求7所述的多台机床联机上下料方法，其特征在于:在步骤D中，当Y方向骨架为Y方向滑轨(3)时，通过控制滑架(4)沿着Y方向滑轨(3)移动使取成品件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上。9.如权利要求7所述的多台机床联机上下料方法，其特征在于:在步骤H中，通过控制Z方向滑轨(5)升降移动，以使送毛坯件机构与上述已完成产品加工的CNC机床上的卡盘位于同一轴线上。10.如权利要求7所述的多台机床联机上下料方法，其特征在于:在步骤L中，控制机械手复位，包括通过旋转机构使取成品件机构和送毛坯件机构位置切换。
【文档编号】B23Q7/04GK105945635SQ201610427965
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】张政权
【申请人】苏州红松江精密机械设备有限公司