基于传感器定位的车床上料方法及其上料装置与流程

本发明涉及机械生产加工技术领域，特别是一种用于车床的上料方法和装置。

背景技术

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。现有的车削加工中，对尺寸较大的零件加工时，将工件装入卡盘较为麻烦，影响加工效率。

技术实现要素：

本发明的一个目的就是提供一种基于传感器定位的车床上料方法，它可以实现自动化精确上料。

本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：

1)对物料传输的空间建立空间坐标系，定义x、y、z坐标轴，x为横向坐标，y为竖向坐标，z为纵向坐标，确定三系坐标均为0的原点；

2)确定上料夹具的当前空间坐标(x1、y1、z1)；

3)确定物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)和车床的当前空间坐标(x3、y3、z3)；

4)计算上料夹具的移动数据，控制上料夹具移动至物料的当前空间坐标抓起物料，并移动至车床的当前空间坐标放下物料。

进一步，步骤1)中所述x坐标、y坐标和z坐标的基本单位为米或厘米或分米。

进一步，步骤2)中所述上料夹具通过三个激光传感器确定当前空间坐标(x1、y1、z1)，在物料传输空间的空间壁均设置有用于激光反射的反射体。

进一步，步骤3)中所述物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)和车床的当前空间坐标(x3、y3、z3)为人为测量。

进一步，步骤3)中所述物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)和车床的当前空间坐标(x3、y3、z3)为激光传感器测量，在物料传输空间的空间壁上设置有x轴方向、y轴方向和z轴方向的两组激光传感器，两组激光传感器分别射向物料和车床的当前位置。

本发明的另一个目的就是提供一种基于传感器定位的车床上料装置，显著提高了车床上料的效率，节省了人工成本。

本发明的该目的是通过这样的技术文案实现的，所述装置包括有桁架、x向移动单元、y向移动单元、z向移动单元和夹持结构，所述桁架包括横梁和立柱，两个所述立柱固接在横梁的两端，所述x向移动单元安装在所述横梁上，所述y向移动单元安装在所述横梁的下方，所述y向移动单元与所述x向移动单元滑动配合，所述夹持装置固接在所述y向移动单元的底端，所述z向移动单元安装在所述立柱的底端；

所述x向移动单元包括电机、减速器、丝杆、橡胶套、载物台、第一激光传感器和端件，所述电机固接在横梁的一端，所述端件固接在横梁的另一端，所述电机的输出端固接所述减速器的输入端，所述丝杆的一端与所述减速器的输出端固接，所述丝杆的另一端转动连接所述端件，所述载物台与所述横梁滑动配合，所述丝杆与所述载物台螺纹配合，第一激光传感器安装在端件上，激光于平行丝杆射向载物台；

所述y向移动单元包括有电动缸、安装架、转盘、轴承、固定环和第二激光传感器，所述安装架安装在所述载物台底端，所述电动缸通过法兰固接在安装架上，所述电动缸的推杆依次穿设所述安装架和转盘，所述推杆与所述转盘通过轴承转动连接，所述推杆顶端固接固定环，所述固定环位于所述转盘底端，所述夹持装置固接所述转盘，第二激光传感器安装在转盘上，并垂直射向地面；

所述z向移动单元包括有滑轨、电动滑块和第三激光传感器，所述电动滑块固接在所述立柱底端，所述电动滑块与所述滑轨滑动配合，第三激光传感器安装在滑轨端头，沿滑块滑动方向射向电动滑块；

第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器将采集到的数据发送至控制主机，控制主机控制电机、电动缸和电动滑块工作。

进一步，所述载物台包括u型件和滚轮，所述u型件倒扣在横梁上，所述滚轮铰接在所述u型件内，所述u型件的相对内侧设置有梯形槽，所述横梁的两侧设置有梯形条，所述梯形条与所述梯形槽间隙配合，所述丝杆与所述u型件螺纹配合，所述安装架固接所述u型件。

进一步，所夹持装置包括有直杆、弧形杆和铰接板，两个所述直杆相对固接在所述转盘上，所述弧形杆固接所述直杆，所述直杆和所述弧形杆的横截面为2/3圆面，所述弧形杆连接有铰接板，所述铰接板设置有螺纹孔，两个所述铰接板通过螺栓固接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

本发明通过建立坐标系，可以精确测量出物料、上料夹具和车床的位置，并通过控制主机实现自动化上料。机械部分通过桁架包括横梁和立柱，两个所述立柱固接在横梁的两端，所述x向移动单元安装在所述横梁上，所述y向移动单元安装在所述横梁的下方，所述y向移动单元与所述x向移动单元滑动配合，所述夹持装置固接在所述y向移动单元的底端，所述z向移动单元安装在所述立柱的底端；可便捷将工件装入卡盘中，灵活度高，便于调节，提高加工效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明所述方法的流程示意图；

图2为本发明所述装置的主体结构示意图；

图3为本发明所述装置的主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种基于传感器定位的车床上料方法，具体步骤为：

1)对物料传输的空间建立空间坐标系，定义x、y、z坐标轴，x为横向坐标，y为竖向坐标，z为纵向坐标，确定物料传输空间的其中一个边界点为原点；

2)通过第一、第二和第三激光传感器确定上料夹具的当前空间坐标(x1、y1、z1)；

3)人工测量确定物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)和车床的当前空间坐标(x3、y3、z3)；

4)上料夹具的当前空间坐标(x1、y1、z1)减去物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)，计算出上料夹具的移动距离并夹取物料的移动距离，控制主机控制上料夹具夹取物料；

5)物料的当前空间坐标(x2、y2、z2)减去车床的当前空间坐标(x3、y3、z3)，计算出上料夹具的移动距离，控制主机控制上料夹具将物料放置在车床上。

一种基于传感器定位的车床上料装置，如图2和图3所示，包括有桁架、x向移动单元、y向移动单元、z向移动单元和夹持结构2，所述桁架1包括横梁101和立柱102，两个所述立柱102固接在横梁101的两端，所述x向移动单元安装在所述横梁101上，所述y向移动单元安装在所述横梁101的下方，所述y向移动单元与所述x向移动单元滑动配合，所述夹持装置2固接在所述y向移动单元的底端，所述z向移动单元安装在所述立柱的底端；本实施例中，横梁101方向为x向，立柱102方向为y向，滑轨15方向为z向。

所述x向移动单元包括电机3、减速器4、丝杆5、橡胶套6、载物台、第一激光传感器和端件9，所述电机3固接在横梁101的一端，所述端件9固接在横梁的另一端，所述电机3的输出端固接所述减速器4的输入端，所述丝杆5的一端与所述减速器4的输出端固接，所述丝杆5的另一端转动连接所述端件9，所述载物台与所述横梁101滑动配合，所述丝杆5与所述载物台螺纹配合，第一激光传感器安装在端件9上，激光平行丝杆5射向载物台；通过丝杆5进行传动，载物台下端与横梁101滑动配合，使得载物台平稳运行。

所述y向移动单元包括有电动缸10、安装架11、转盘12、轴承、固定环和第二激光传感器，所述安装架11安装在所述载物台底端，所述电动缸10通过法兰固接在安装架11上，所述电动缸10的推杆依次穿设所述安装架11和转盘12，所述推杆与所述转盘12通过轴承转动连接，所述推杆顶端固接固定环，所述固定环位于所述转盘12底端，所述夹持装置固接所述转盘12，第二激光传感器安装在转盘12上，并垂直射向地面。

所述z向移动单元包括有滑轨15、滑块和第三激光传感器，所述滑块固接在所述立柱底端，所述滑块与所述滑轨15滑动配合，第三激光传感器安装在滑轨端头，沿滑块滑动方向射向电动滑块；

第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器将采集到的数据发送至控制主机，控制主机控制电机、电动缸和电动滑块工作。

所述载物台包括u型件7和滚轮，所述u型件7倒扣在横梁101上，所述滚轮铰接在所述u型件7内，所述u型件7的相对内侧设置有梯形槽，所述横梁的两侧设置有梯形条，所述梯形条17与所述梯形槽间隙配合，所述丝杆5与所述u型件7螺纹配合，所述安装架11固接所述u型件7。

工件通过夹持装置固定，通过滑轨15使得桁架实现z向滑动，使得夹持装置夹持待加工件进入车床内，再通过x向移动单元对夹持装置进行x向调节，使得工件靠近车床卡盘，通过电动缸10在y向调节，夹持装置固接在转盘12上，转盘12可自由转动，便于调节位置，辅助车床上料，取代传统人工上料。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。