车架自动加工系统的制作方法

本实用新型涉一种自行车技术领域，特别是指一种车架自动加工系统。

背景技术：

传统的碳纤自行车车架机械加工都是通过多个工序进行加工，每个工序都需要对车架进行固定定位，然后由工人操作加工机床对车架不同位置进行机械加工，主要为钻孔加工，加工过程中需要对车架进行多次存储、搬运，占用空间，耗费时间，对工人的加工技术要求高，耗费人工，且多次定位存在累积误差，容易导致加工精度低，给车架后续组装埋下隐患，车架加工成本居高不下。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种车架自动加工系统及其制作方法和使用的成型模具，该车架自动加工系统能够对碳纤车架进行多个位置全自动机械加工，加工精度高，加工效率高，节省人工，加工成本大大降低。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案：一种车架自动加工系统，包括工业机器人、刀架、工作台、车架定位装置和控制系统，所述车架定位装置设于工作台上，车架定位装置能够对待加工车架进行固定定位，工业机器人固定设于工作台一侧，刀架包括旋转主轴、刀库、刀具夹头、旋转驱动装置和刀具驱动装置，所述旋转主轴能够转动的安装于工业机器人上(可以通过旋转法兰实现连接和安装)，刀库固定安装于旋转主轴上，至少一个用于安装加工刀具的刀具夹头能够绕自身转轴转动的设于刀库上，工业机器人能够带动刀架到达工作台上指定区域的任意位置，控制系统控制工业机器人、旋转驱动装置和刀具驱动装置工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述刀库呈三角形结构，三个刀具夹头分别位于刀库三个角上。

作为本实用新型的进一步改进，还设有安全屋和安全防护门，所述安全屋固定包覆于工作台外围，工作屋一侧墙面上设有供工业机器人手臂伸入的窗口，工作屋另一侧墙面上设有能够开关的安全防护门。

作为本实用新型的进一步改进，所述工作台上还设有水平滑轨、滑座和滑座驱动装置，所述滑轨沿垂直安全防护门方向延伸的设于工作台上，滑座能够沿水平滑轨延伸方向滑动的定位于工作台上，车架定位装置位于滑座上，滑座驱动装置驱动滑座往复滑动，控制系统控制滑座驱动装置工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述车架定位装置包括水平设置的五通定位销、五通夹紧机构、横管径向卡槽、横管轴向顶杆、竖管夹紧机构、五通夹紧驱动装置、横管顶紧驱动装置和竖管夹紧驱动装置，所述五通定位销恰能够插设于车架五通孔内，五通夹紧机构能够夹紧车架五通两端端面，车架的横管恰能够卡设于横管径向卡槽内，横管轴向顶杆能够沿水平方向滑动的定位于工作台上，横管轴向顶杆恰能够顶紧车架横管背向五通一端的轴向端面上，竖管夹紧机构能够夹紧车架竖管圆周外侧壁，控制系统控制五通夹紧驱动装置、横管顶紧驱动装置和竖管夹紧驱动装置动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述五通夹紧机构包括摆臂、夹紧头和夹紧驱动装置，五通定位销为根部直径增大的t形结构，车架五通轴向一端端面恰止挡于五通定位销根部台阶面上，摆臂能够绕平行于五通定位销的转轴转动的安装于工作台上，夹紧头恰能够紧密接触车架五通轴向另一端端面，夹紧驱动装置驱动摆臂往复摆动，控制系统控制夹紧驱动装置工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述夹紧头为弹性材料制成，夹紧头边缘形成有倒角结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述竖管夹紧机构包括固定挡板、水平滑道、滑块、夹紧块、水平夹紧驱动装置和旋转夹紧驱动装置，所述固定挡板固定安装于工作台上，车架竖管恰能够紧抵固定挡板表面，平行于工作台上水平滑轨的水平滑道固定安装于固定挡板上，滑块能够滑动的安装于水平滑道上，夹紧块能够绕平行于水平滑轨的转轴转动的安装于滑块上，夹紧块和固定挡板能够夹紧车架竖管圆周外侧壁，水平夹紧驱动装置和旋转夹紧驱动装置分别驱动夹紧块往复转动和滑块水平滑动，控制系统控制水平夹紧驱动装置和旋转夹紧驱动装置工作。

作为本实用新型的进一步改进，所述安全防护门能够沿纵向滑动的安装于安全屋另一侧墙面上，还设有安全驱动装置，安全驱动装置驱动安全防护门沿纵向滑动将安全屋封闭或打开。

作为本实用新型的进一步改进，还设有车架感应装置、滑座位置感应装置和车架定位状态感应装置，所述滑座位置感应装置能够感应滑座位置信息并传信于控制系统，车架感应装置能够感应到车架定位装置上有车架放入并传信于控制系统，车架定位状态感应装置能够感应车架定位状态信息并传信于控制系统，控制系统控制安全驱动装置启停。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过采用工业机器人配合车架定位装置实现了车架全自动多工位加工，避免了多个工序加工中周转空间的占用，大大减少了工人工作量，降低了人工成本，提高了加工效率和加工精度。

附图说明

图1为本实用新型的工业机器人与刀架结构原理图；

图2为本实用新型的刀架主视图；

图3为本实用新型的刀架仰视图；

图4为本实用新型的工作台及时上的车架定位装置主视图；

图5为本实用新型的工作台及时上的车架定位装置俯视图；

图6为本实用新型的工作台及时上的车架定位装置右视图。

具体实施方式

实施例：一种车架自动加工系统，包括工业机器人1、刀架、工作台5、车架定位装置和控制系统，所述车架定位装置设于工作台5上，车架定位装置能够对待加工车架进行固定定位，工业机器人1固定设于工作台5一侧，刀架包括旋转主轴2、刀库3、刀具夹头4、旋转驱动装置和刀具驱动装置，所述旋转主轴2能够转动的安装于工业机器人1上(可以通过旋转法兰实现连接和安装)，刀库3固定安装于旋转主轴2上，至少一个用于安装加工刀具6的刀具夹头4能够绕自身转轴转动的设于刀库3上，工业机器人1能够带动刀架到达工作台5上指定区域的任意位置，控制系统控制工业机器人1、旋转驱动装置和刀具驱动装置工作。

加工时，将车架固定安装在工作台5上的车架定位装置上，然后由工业机器人1带动刀架按照预先编程的指令顺序到达车架需要加工的位置，刀架根据控制系统指令通过旋转主轴2旋转，选择不同刀具夹头4上的刀具6对车架上不同位置进行加工，对于车架侧面加工则通过工业机器人1手臂翻转90度使刀具与车架侧面正对，进行车架侧面加工，其中工业机器人1可以为多关节机器人，也可以为桁架机械手机构等等，该自动加工系统，实现了车架多个位置全自动化加工，加工精度和加工效率高，节省人工。

所述刀库3呈三角形结构，三个刀具夹头4分别位于刀库3三个角上。通过三角形的刀库3实现了多把刀具的安装和独立工作，互不干涉，当然除了三角形结构对三把刀具的安装结构外，还可以通过四边形、五边长条形等等形状的刀库3，对不同数量的刀具的安装，实现多个位置的加工，此为基本领域技术人员根据本专利很容易想到的等同替换结构，属于本专利的保护范围。

还设有安全屋和安全防护门，所述安全屋固定包覆于工作台5外围，工作屋一侧墙面上设有供工业机器人1手臂伸入的窗口，工作屋另一侧墙面上设有能够开关的安全防护门。在对车架进行加工的过程中，车架被封闭为安全屋内，避免了加工过程中产生的切屑散落，污染环境，且由于提高生产安全性，安全屋内还可以设置吸尘装置，对机加工产生的碎屑和粉尘进行吸除，保证加工环境良好。

所述工作台5上还设有水平滑轨9、滑座10和滑座驱动装置11，所述滑轨沿垂直安全防护门方向延伸的设于工作台5上，滑座10能够沿水平滑轨9延伸方向滑动的定位于工作台5上，车架定位装置位于滑座10上，滑座驱动装置11驱动滑座10往复滑动，控制系统控制滑座驱动装置11工作。通过滑座10滑动使其接近安全屋的安全防护门位置和安全屋的加工位置，便于车架加工上料和安全加工两个位置的快速更换。

所述车架定位装置包括水平设置的五通定位销12、五通夹紧机构、横管径向卡槽14、横管轴向顶杆15、竖管夹紧机构、五通夹紧驱动装置17、横管顶紧驱动装置16和竖管夹紧驱动装置17，所述五通定位销12恰能够插设于车架五通孔内，五通夹紧机构能够夹紧车架五通两端端面，车架的横管恰能够卡设于横管径向卡槽14内，横管轴向顶杆15能够沿水平方向滑动的定位于工作台5上，横管轴向顶杆15恰能够顶紧车架横管背向五通一端的轴向端面上，竖管夹紧机构能够夹紧车架竖管圆周外侧壁，控制系统控制五通夹紧驱动装置17、横管顶紧驱动装置16和竖管夹紧驱动装置17动作。车架定位时，通过五通定位销12和横管径向卡槽14对车架进行初步定位，然后通过五通夹紧机构、横管轴向顶杆15和竖管夹紧机构对车架进行固定定位，该车架定位装置只需将车架的五通套在五通定位销12上，并将车架横管推入横管径向卡槽14内即可，五通夹紧机构、横管轴向顶杆15和竖管夹紧机构自动对车架进行夹紧固定，上料效率高，车架定位速度块，上料省时省力，除了该种定位装置外，也可以采用人工锁紧螺栓的方式对车架的横管、竖管和斜管分别夹紧的方式等进行定位，都是本领域技术人员看到本专利结构很容易想到的等同替换结构。

所述五通夹紧机构包括摆臂13、夹紧头18和夹紧驱动装置17，五通定位销12为根部直径增大的t形结构，车架五通轴向一端端面恰止挡于五通定位销12根部台阶面上，摆臂13能够绕平行于五通定位销12的转轴转动的安装于工作台5上，夹紧头18恰能够紧密接触车架五通轴向另一端端面，夹紧驱动装置17驱动摆臂13往复摆动，控制系统控制夹紧驱动装置17工作。车架五通套在五通定位销12外侧后，通过摆臂13带着夹紧头18转动一定的角度后，夹紧头18夹住车架五通另一端端面，实现车架五通轴向两端的夹紧，该结构不会对车架上料造成干涉，结构简单，此外还可以是沿车架五通轴向滑动的结构实现对车架五通轴向端面的夹紧，或者通过垂直五通轴向的水平转轴转动实现对五通轴向端面的夹紧，等等。

所述夹紧头18为弹性材料制成，夹紧头18边缘形成有倒角结构。通过弹性材料制作夹紧头18，避免损伤车架五通表面，同时有利于夹紧力的保持，通过其边缘设置倒角结构实现夹紧导向，避免发生卡置。

所述竖管夹紧机构包括固定挡板19、水平滑道20、滑块21、夹紧块22、水平夹紧驱动装置23和旋转夹紧驱动装置24，所述固定挡板19固定安装于工作台5上，车架竖管恰能够紧抵固定挡板19表面，平行于工作台5上水平滑轨9的水平滑道20固定安装于固定挡板19上，滑块21能够滑动的安装于水平滑道20上，夹紧块22能够绕平行于水平滑轨9的转轴转动的安装于滑块21上，夹紧块22和固定挡板19能够夹紧车架竖管圆周外侧壁，水平夹紧驱动装置23和旋转夹紧驱动装置24分别驱动夹紧块22往复转动和滑块21水平滑动，控制系统控制水平夹紧驱动装置23和旋转夹紧驱动装置24工作。当滑座10带着车架滑动到位后，车架竖管刚好接触固定挡板19，并被固定挡板19挡住，然后夹紧块22转动一定的角度，挡住车架竖管背向固定挡板19一侧表面，接着滑块21带动夹紧块22朝向固定挡板19方向滑动，最终将车架竖管夹紧，该结构实现了车架在竖直方向的定位和固定，结构简单，不会发生干涉，同时还实现了对滑座10的限位，确保车架加工位置精确，固定挡板19可以通过升降驱动装置驱动其升降，进行高度调节，适用不同规格的车辆竖管加紧。

所述安全防护门能够沿纵向滑动的安装于安全屋另一侧墙面上，还设有安全驱动装置，安全驱动装置驱动安全防护门沿纵向滑动将安全屋封闭或打开。通过安全驱动装置驱动安全防护门的开闭，实现自动化开关门，避免人工操作。

还设有车架感应装置、滑座位置感应装置25和车架定位状态感应装置，所述滑座位置感应装置25能够感应滑座10位置信息并传信于控制系统，车架感应装置能够感应到车架定位装置上有车架放入并传信于控制系统，车架定位状态感应装置能够感应车架定位状态信息并传信于控制系统，控制系统控制安全驱动装置启停。

本专利的工作流程为：安全屋的安全防护门初始状态为打开状态，滑座10位于接近安全防护门一侧，由工人或自动上料机器将车架上料，车架的五通套在五通定位销12上，车架横管放入横管径向卡槽14内，车架定位装置此时感应到车架已放入定位装置的信心，控制系统则开始控制五通夹紧驱动装置17、横管顶紧驱动装置16顺序夹紧车架五通和车架横杆，当车架横杆被顶紧后，车架定位状态感应装置感应到车架初步定位完成并通知控制系统，控制系统则控制安全防护门关闭同时滑座10向安全屋内部的加工位置滑动，当滑座10滑到加工位置后，滑座位置感应装置25通知控制系统，控制系统控制滑座10停止滑动，同时控制竖管夹紧机构的旋转夹紧驱动装置24和水平夹紧驱动装置23顺序启动将车架竖管夹紧定位，并控制工业机器人1带动刀架开始按编程顺序对车架进行加工，当工业机器人1加工一个循环完成后，控制系统根据工业机器人1反馈的信息控制竖管夹紧机构复位松开竖管，滑座10复位到安全屋的安全防护门侧，当滑座位置感应装置25感到滑座10到达位置后，安全防护门打开，车架五通夹紧机构和横管轴向顶紧机构复位松开车架，工人即可下料，完成了整个流程。