数控机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种数控机床，包括机床主体、机械臂、RFID阅读器和控制系统，所述机床主体、机械臂、RFID阅读器分别与所述控制系统电连接，其中，所述机床主体包括工作台，所述工作台具有放置工件的工位，所述工件贴有RFID标签，所述RFID标签通过磁性吸附在工件的表面，所述RFID标签包括卡槽，所述机械臂为圆柱坐标型机械臂，包括手部和臂部，所述机械臂的手部具有匹配所述卡槽的突起部。本实用新型提供的数控机床可以自动识别待加工的工件，使得自动调取相应的加工程序成为可能。另外，本实用新型所提供数控机床还通过机械臂自动取下RFID标签，进一步提高了效率。
【专利说明】
数控机床
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及数控机床。
【背景技术】
[0002]机械臂是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域迅速发展的一门新兴技术。
[0003]机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械臂已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械臂的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
[0004]综上所述，有效的应用机械臂，是发展机械工业的必然趋势。机械臂的意义可以简单概括如下:
[0005]I)可以提高生产过程中的自动化程度。应用机械臂有利于实线材料的传送、共建的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
[0006]2)可以改善劳动条件，避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用忍受直接操作时有危险或根本不可能的，应用机械臂即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械臂代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
[0007]3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产。应用机械臂代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械臂可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没用机械臂，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
[0008]射频识别，RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
[0009]无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池;也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。
[0010]许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
[0011]目前，在国内的机械制造行业中，机床的上下料大都是使用人工进行，生产效率低，人工成本高，工作人员的劳动强度大，产品的加工精度和质量不稳定易受工作人员操作能力的影响，而且在工作人员疲劳时，容易发生生产事故，威胁工作人员的身体健康。
【实用新型内容】
[0012]有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种数控机床，要解决的技术问题是使得数控机床自动识别待加工的工件，自动调取相应的加工程序成为可能。
[0013]为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案是:一种数控机床，数控机床包括机床主体、机械臂、RFID阅读器和控制系统，所述机床主体、机械臂、RFID阅读器分别与所述控制系统电连接，其中，所述机床主体包括工作台，所述工作台具有放置工件的工位，所述工件贴有RFID标签，所述RFID标签通过磁性吸附在工件的表面，所述RFID标签包括卡槽，所述机械臂为圆柱坐标型机械臂，包括手部和臂部，所述机械臂的手部具有匹配所述卡槽的突起部。
[0014]优选地，所述数控机床为钻床。
[0015]优选地，所述臂部至少具有升降、旋转、伸缩三个自由度。
[0016]优选地，所述第机械臂的手部为气动夹爪。更优选地，所述RFID阅读器安装于所述气动夹爪的端部。
[0017]优选地，所述RFID标签包括磁体和RFID芯片。
[0018]本实用新型的有益效果为:本实用新型所提供数控机床通过给待加工的工件接合一个RFID标签，在数控机床上设置RFID阅读器，以及在数控机床的数据库中存储多个与一个或多个RFID标签的编码相对应的加工程序，实现了自动识别待加工的工件以及自动调取该待加工的工件的加工程序。由此提高了数控机床工作的自动化程度，进一步地减少了人工，提升了效率。另外，本实用新型所提供数控机床还通过机械臂自动取下RFID标签，进一步提尚了效率。
[0019]以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型所提供的数控机床的一种优选的【具体实施方式】的结构示意图；
[0021]图2是图1所示出的数控机床的机床主体的结构示意图；
[0022]图3是图1所示出的数控机床的机械臂的结构示意图；
[0023]图4是图1所示出的数控机床所使用的RFID标签结构示意图；
[0024]图中:
[0025]机床主体1、机械臂2、RFID标签3;
[0026]工作台1-1、工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3、机架1-4、主轴z向升降滑板1-
5、主轴z向升降电机1-6、主轴1-7 ；
[0027]底座2_l，y向螺杆2_2，y向导向柱2_3，y向滑块2_4，RFID阅读器2-5，气动夹爪2-6，z向导向柱2-7，z向螺杆2-8，z向升降电机2-9，z向升降支架2-10，z向升降滑块2-11，旋转台2-12，旋转电机2-13，y向进给电机2-14;
[0028]标签壳体3-1 ； RFID芯片3-2 ；磁体3-3 ；卡槽3-4 ；突起部3-5。
【具体实施方式】
[0029]图1示出了本实用新型所提供的数控机床的一种优选的【具体实施方式】。
[0030]如图1所示，该【具体实施方式】中的数控机床为钻床，包括机床主体1、机械臂2和控制系统(图中未示出)。其中，机床主体I及机械臂都通过电子通信线路与控制系统相连接，控制系统可同时控制机床主体I的工件加工操作及机械臂2的运动。
[0031]如图2所示，机床主体I包括工作台1-1、工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3、机架1-4、主轴z向升降滑板1-5、主轴z向升降电机1-6、主轴1-7。其中，机架1_4固定安装于工作平台上，工作台1-1与机架1-4连接，可由工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3带动分别沿X轴及y轴运动；主轴1-7安装于主轴z向升降滑板1-5上，主轴z向升降滑板1-5可由主轴z向升降电机1- 6带动沿z轴运动。
[0032]图3示出了以上【具体实施方式】的数控机床的机械臂的结构。
[0033]如图3所示，机械臂2包括底座2_l，y向螺杆2_2，y向导向柱2_3，y向滑块2_4，RFID阅读器2-5，气动夹爪2-6，z向导向柱2-7，z向螺杆2_8，z向升降电机2_9，z向升降支架2_10，z向升降滑块2-11，旋转台2-12，旋转电机2-13，y向进给电机2-14。其中，底座2-1安装于工作平台上，y向滑块2-4通过y向导向柱2-3及y向螺杆2-3与底座2-1连接;旋转台2-11安装于Y向滑块2-4上，旋转电机2-12安装于旋转台2-12上，可控制旋转台2-12旋转;z向升降支架2-10安装于旋转台2-12上，z向升降滑块2-11通过z向导向柱2-7及z向螺杆2-8与z向升降支架2-10连接，气动夹爪2-6安装于z向升降滑块2-11上，气动夹爪2-6前端安装有RFID阅读器2-5，RFID阅读器2-5可阅读工件上的RFID标签信息；z向升降电机2-9安装于z向升降支架2-10上，可通过z向螺杆2-8带动z向升降滑块2-11作升降运动;y向进给电机2-14安装于底座
2-1上，可通过y向螺杆2-2带动y向滑块2-4沿y轴运动。
[0034]机械臂的主要作用是:I)通过RFID标签阅读器读取工件上的RFID标签的信息；2)取下工件上的RFID标签以便于数控机床主体对工件的加工。
[0035]图4示出了该【具体实施方式】中的数控机床所使用的RFID标签结构。
[0036]如图4所示，该【具体实施方式】中的RFID标签3包括标签壳体3-1、RFID芯片3-2、磁体
3-3;其中RFID芯片3-2和磁体3-3安装于标签壳体3-1的内部，磁体3-3的作用是将标签吸附到铁质工件上，RFID芯片3-2的作用是储存和发射信号。标签壳体3-1上具有卡槽3-4，机械臂气动夹爪2-6包括卡槽3-4匹配的突起部3-5，当机械臂气动夹爪2-6合上时，突起部3-5嵌入卡槽3-4中，然后械臂回缩，即可将RFID标签3从工件上取下。
[0037]在该【具体实施方式】中，RFID芯片3-2优选为无源RFID芯片。此处所说的无源RFID芯片指的能是能够感应RFID阅读器并将储存的信息通过无线方式发射给RFID阅读器所必要的电路部分，包括储存及处理芯片、相应的电路及电线。关于无源RFID芯片的具体配置属于本领域所熟知的技术，在此不再详述。
[0038]作为该【具体实施方式】的改进，该【具体实施方式】中的用于数控机床加工工件的RFID标签还可以包括磁屏蔽部件，位于RFID芯片3-2和磁体3-3之间，用于减少磁体3-3对于RFID芯片3-2的干扰。磁屏蔽部件的材料要根据需要进行选择，例如含80%的镍的铁镍合金或者超低碳钢(ULCS)。
[0039]机械臂可以按如下步骤进行操作:
[0040]I)工作台回到原点，使得工件的RFID标签在垂直方向上正对机械臂的气动夹爪；
[0041]2)机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动，使得机械臂的气动夹爪在水平方向上对应工件的RFID标签的位置；
[0042]3)机械臂向工件的RFID标签移动，使得气动夹爪的突起部对应RFID标签的卡槽；
[0043]4)机械臂的气动夹爪合上，气动夹爪的突起部嵌入RFID标签的卡槽；
[0044]5)机械臂的向远离工件的RFID标签移动，取下RFID标签；
[0045]6)机械臂的臂部根据预定的坐标进行升降运动和旋转运动，使得气动夹爪对于收纳RFID标签的容器的上方；
[0046]7)机械臂的气动夹爪松开，释放RFID标签；
[0047]8)机械臂根据预定的坐标进行旋转运动和升降运动，回到原位。
[0048]以上只是提供了机械臂的结构和操作的一种【具体实施方式】。很显然，本领域的技术人员可以根据现有技术设计更为复杂的机械臂，例如，本领域的技术人员可以根据现有技术和实际需求设计关节式机械臂。
[0049]在以上【具体实施方式】中，RFID标签阅读器被安装到机械臂上，很显然，本领域的技术人员也可以依据本实用新型的原理对RFID标签阅读器进行其它设置。RFID标签阅读器射频天线是具有一定的信号接收范围的，距离过远的信号它是不能接收到的，这个范围就是RFID标签阅读器的读取距离。只有进入RFID标签阅读器的读取距离的RFID标签才能被读取、识别。RFID标签阅读器除了可以设置在机械臂上，也可以单独设置。
[0050]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种数控机床，其特征在于，数控机床包括机床主体、机械臂、RFID阅读器和控制系统，所述机床主体、机械臂、RFID阅读器分别与所述控制系统电连接，其中，所述机床主体包括工作台，所述工作台具有放置工件的工位，所述工件贴有RFID标签，所述RFID标签通过磁性吸附在工件的表面，所述RFID标签包括卡槽，所述机械臂为圆柱坐标型机械臂，包括手部和臂部，所述机械臂的手部具有匹配所述卡槽的突起部。2.如权利要求1所述的数控机床，其特征在于，所述数控机床为钻床。3.如权利要求1所述的数控机床，其特征在于，所述臂部至少具有升降、旋转、伸缩三个自由度。4.如权利要求1所述的数控机床，其特征在于，所述机械臂的手部为气动夹爪。5.如权利要求4所述的数控机床，其特征在于，所述RFID阅读器安装于所述气动夹爪的端部。6.如权利要求1所述的数控机床，其特征在于，所述RFID标签包括磁体和RFID芯片。
【文档编号】B23Q7/00GK205552098SQ201620183875
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】谭勇
【申请人】上海诺倬力机电科技有限公司