一种一体化集成加工机床的制作方法

本发明涉及自动加工设备领域，尤其涉及一种一体化集成加工机床。

背景技术：

传统加工机床，机床仅作产品的加工处理，产品上、下料、加工质量检测都由外部辅助机构处理，并且多为单产品加工设计，机床加工效率低，系统自动化占地大，设备间的通讯控制稳定性无法保证。因此，现有技术需要进一步改进和完善。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一体化集成加工机床。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种一体化集成加工机床，该加工机床主要包括机架、背板、壳罩、电气柜、上料机构、卸料机构、检测机构、定位机构、以及加工机构。所述背板安装在机架的一侧，所述检测机构安装在背板上。所述机架水平设置并划分为两层，分别是位于上层的上料定位平台和位于下层的加工平台。所述上料机构、定位机构和卸料机构依次安装在上料定位平台上。所述加工机构安装在加工平台上。所述电气柜安装在机架底部，分别与上料机构、卸料机构、检测机构、定位机构和加工机构电连接。所述壳罩设置在机架上，将机架四周均包围。

具体的，所述上料机构主要包括上料底座、上料机械臂、上料夹具、以及上料储料仓。所述上料底座固定设置在上料定位平台上。所述上料机械臂安装在上料底座上，所述上料夹具固定安装在上料机械臂末端。所述上料储料仓安装在上料定位平台上，位于上料底座的一侧。所述上料机械臂驱动上料夹具夹取上料储料仓内的工件，并放到定位机构内。

具体的，所述定位机构主要包括加工转盘、加工夹具、定位气缸、推块、以及转动电机。所述加工转盘竖直安装在背板上，所述转动电机安装在背板的后侧，并与加工转盘连接，驱动加工转盘沿竖直方向旋转。所述加工夹具安装在加工转盘上，与定位气缸相对。所述定位气缸固定在上料定位平台上，其活塞端与推块连接，驱动推块对工件进行定位和卡紧。

具体的，所述加工机构主要包括加工底座、第一直线导轨、第一电机、第一丝杆、第二直线导轨、第二电机、第二丝杆、加工电机、以及刀具。所述加工底座固定安装在加工平台上。所述第一直线导轨安装在加工底座上，其进给方向与背板平行。所述第一电机和第一丝杆均安装在第一直线导轨上，且第一电机与第一丝杆传动连接，驱动第一丝杆转动。所述第二直线导轨安装在第一直线导轨上，与第一直线导轨垂直设置，并与第一丝杆传动连接。所述第二电机和第二丝杆均安装在第二直线导轨上，且第二电机与第二丝杆传动连接，驱动第二丝杆转动。所述加工电机安装在第二直线导轨上，其输出端朝向背板；所述刀具安装在加工电机的输出轴上。

具体的，所述卸料机构主要包括卸料底座、卸料机械臂、卸料夹具、以及卸料储料仓。所述卸料底座固定设置在卸料定位平台上。所述卸料机械臂安装在卸料底座上，所述卸料夹具固定安装在卸料机械臂末端。所述卸料储料仓安装在卸料定位平台上，位于卸料底座的一侧。所述卸料机械臂驱动卸料夹具将定位机构上的工件取下检测并放入卸料储料仓内。

具体的，所述检测机构主要包括用于检测产品缺陷的视觉相机、以及定位治具。所述视觉相机朝下安装在背板上，与电气柜电连接。所述定位治具水平安装在背板上，位于视觉相机的下方。优选的，所述视觉相机采用ccd视觉相机。

进一步的，为了提高上料机构的效率，本发明所述上料储料仓包括料仓安装板、料仓载板、把手、抽屉层板、以及第三直线导轨。所述料仓安装板设为两块，且互相平行设置。所述料仓载板位于两料仓安装板之间。所述抽屉层板对称安装在料仓安装板上，位于料仓载板底部，并将料仓载板承托。所述第三直线导轨安装在抽屉层板上，并与料仓载板连接，使其能够直线往复运动。所述把手安装在料仓载板端部。

进一步的，为了避免料仓载板超出工作行程，防止意外的发生，本发明所述上料储料仓还包括用于限定料仓载板工作范围的缓冲块和缓冲固定块。所述缓冲固定块分别安装在第三直线导轨的两端。所述缓冲块固定在缓冲固定块上，并朝向第三直线导轨内安装。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高上料机构的效率，节省等待时间，本发明所述上料储料仓采用多层层级结构设计，每层均放有工件。

作为本发明的优选方案，为了最大程度利用料仓载板的空间，提高其利用率，本发明所述料仓载板的长度不超过第三直线导轨行程的一半。

作为本发明的优选方案，为了提高上料机械臂的工作效率，本发明所述把手设为两个，对称安装在料仓载板的两侧。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高上料储料仓的利用率，本发明所述上料储料仓采用三层结构设计。

作为本发明的优选方案，为了提高卸料机构的效率，本发明所述卸料储料仓采用与上料储料仓相同的结构设计。

进一步的，为了实时了解机床内部加工情况，本发明所述壳罩还包括用于观察内部加工情况的观察窗。所述观察窗设置在壳罩上，位于加工机床的正面。

进一步的，为了便于工人操作机床，提高机床的便利性，本发明所述壳罩还包括便于维护的前窗门、便于控制加工机床的操控面板、便于上料和卸料的侧门。所述前窗门和操控面板设置在壳罩的正面。所述操控面板与电气柜电连接。所述侧门分别设置在壳罩的两侧。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高加工机床的效率，缩短加工时间，本发明所述加工机床采用双进双出机制，同时加工两个工件，其内部部件均采用两组设计，如上料夹具、加工机构、加工转盘、定位气缸、检测机构、以及卸料夹具，以此来达到快速、高质量的加工目的。

作为本发明的优选方案，为了提高加工机构的加工效率，本发明所述加工夹具设为四组，且沿圆周方向等间距设置。加工转盘为间歇180度转动，每次转动会将两个加工好的工件换位出来，并将待加工的两个工件送入加工工位上，从而实现加工效率的成倍提高。

进一步的，为了方便收集和清理加工后的铁屑，本发明所述加工机床还包括便于收集铁屑的集屑箱，所述集屑箱设置在机架底部，位于加工工位下方。

本发明的工作过程和原理是：使用时，先将工件从壳罩的侧门放入上料储料仓内，并在操控面板上设定要加工的参数；然后上料机械臂通过上料夹具将上料储料仓内的工件夹起并放到加工转盘的加工夹具上；接着定位气缸启动，将工件推入加工夹具内，并进行锁紧；接着加工转盘转动180度，将两个待加工工件送入加工工位上；接着加工机构对工件进行加工，加工完毕后加工转盘再旋转180度将加工好的工件与后续待加工工件进行换位；接着卸料机械臂通过卸料夹具将工件从加工夹具上取下，并放到定位治具上，视觉相机通过图像识别方式对工件是否存在缺陷进行检测，检测好的工件通过卸料机械臂夹取并放到卸料储料仓上；最后由工人从壳罩的侧门处将加工后的工件取走。另外，由于上料机构于卸料机构采用几乎相同的工作模式，因此，在使用上料储料仓时，工人将工件摆满储料仓并将全部料仓载板移到一侧，上料机械臂上完一层料后，通过把手将该层料仓载板移动到另一侧，使下层工件露出，从而使机械臂能取到下层放置的工件，实现储料仓的高效利用。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的一体化集成加工机床具有自动储料、自动上下料、多工位加工、视觉检测产品质量、高度一体化集成机床设计等优点，有效节省人工，提高产品加工效率和产品质量，同时一体化设计，信号自动交互，可大大提高系统的稳定性能。

(2)本发明所提供的一体化集成加工机床集成自动化上下料、加工、检测功能于一体，高度集成，控制方便、系统稳定。

(3)本发明所提供的一体化集成加工机床带有自动化上下料仓，机器人自动取放料，有效节省人工，提升自动化程度。

(4)本发明所提供的一体化集成加工机床采用大转台设计，产品双进双出，同时加工多个产品，有效提升加工效率。

(5)本发明所提供的一体化集成加工机床带有ccd视觉检测系统，可自动检测产品加工质量，有效提升产品加工良率和加工系统的检测反馈

附图说明

图1是本发明所提供的一体化集成加工机床的等轴测图。

图2是本发明所提供的一体化集成加工机床的背部等轴测图。

图3是本发明所提供的一体化集成加工机床的内部结构示意图。

图4是本发明所提供的上料机械臂的立体图。

图5是本发明所提供的上料储料仓的立体图。

图6是本发明所提供的上料储料仓的主视图。

图7是本发明所提供的定位机构和加工机构的等轴侧图。

图8是本发明所提供的定位机构和加工机构的背部等轴测图。

图9是本发明所提供的定位机构和加工机构的结构示意图。

图10是本发明所提供的加工转盘的机构示意图。

上述附图中的标号说明：

1-机架，2-背板，3-壳罩，4-上料机构，5-卸料机构，6-检测机构，7-定位机构，8-加工机构；

11-电气柜，31-观察窗，32-前窗门，33-操控面板，34-侧门；

41-上料机械臂，42-上料夹具，43-上料储料仓，431-料仓安装板，432-料仓载板，433-把手，434-抽屉层板，435-第三直线导轨，436-缓冲块；

71-加工转盘，72-加工夹具，73-定位气缸，74-推块，75-转动电机；

81-加工底座，82-第一直线导轨，83-第一电机，84-第一丝杆，85-第二直线导轨，86-第二电机，87-第二丝杆，88-加工电机，89-刀具；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图10所示，本实施例公开了一种一体化集成加工机床，该加工机床主要包括机架1、背板2、壳罩3、电气柜11、上料机构4、卸料机构5、检测机构6、定位机构7、以及加工机构8。所述背板2安装在机架1的一侧，所述检测机构6安装在背板2上。所述机架1水平设置并划分为两层，分别是位于上层的上料定位平台和位于下层的加工平台。所述上料机构4、定位机构7和卸料机构5依次安装在上料定位平台上。所述加工机构8安装在加工平台上。所述电气柜11安装在机架1底部，分别与上料机构4、卸料机构5、检测机构6、定位机构7和加工机构8电连接。所述壳罩3设置在机架1上，将机架1四周均包围。

具体的，所述上料机构4主要包括上料底座、上料机械臂41、上料夹具42、以及上料储料仓43。所述上料底座固定设置在上料定位平台上。所述上料机械臂41安装在上料底座上，所述上料夹具42固定安装在上料机械臂41末端。所述上料储料仓43安装在上料定位平台上，位于上料底座的一侧。所述上料机械臂41驱动上料夹具42夹取上料储料仓43内的工件，并放到定位机构7内。

具体的，所述定位机构7主要包括加工转盘71、加工夹具72、定位气缸73、推块74、以及转动电机75。所述加工转盘71竖直安装在背板2上，所述转动电机75安装在背板2的后侧，并与加工转盘71连接，驱动加工转盘71沿竖直方向旋转。所述加工夹具72安装在加工转盘71上，与定位气缸73相对。所述定位气缸73固定在上料定位平台上，其活塞端与推块74连接，驱动推块74对工件进行定位和卡紧。

具体的，所述加工机构8主要包括加工底座81、第一直线导轨82、第一电机83、第一丝杆84、第二直线导轨85、第二电机86、第二丝杆87、加工电机88、以及刀具89。所述加工底座81固定安装在加工平台上。所述第一直线导轨82安装在加工底座81上，其进给方向与背板2平行。所述第一电机83和第一丝杆84均安装在第一直线导轨82上，且第一电机83与第一丝杆84传动连接，驱动第一丝杆84转动。所述第二直线导轨85安装在第一直线导轨82上，与第一直线导轨82垂直设置，并与第一丝杆84传动连接。所述第二电机86和第二丝杆87均安装在第二直线导轨85上，且第二电机86与第二丝杆87传动连接，驱动第二丝杆87转动。所述加工电机88安装在第二直线导轨85上，其输出端朝向背板2；所述刀具89安装在加工电机88的输出轴上。

具体的，所述卸料机构5主要包括卸料底座、卸料机械臂、卸料夹具、以及卸料储料仓。所述卸料底座固定设置在卸料定位平台上。所述卸料机械臂安装在卸料底座上，所述卸料夹具固定安装在卸料机械臂末端。所述卸料储料仓安装在卸料定位平台上，位于卸料底座的一侧。所述卸料机械臂驱动卸料夹具将定位机构7上的工件取下检测并放入卸料储料仓内。

具体的，所述检测机构6主要包括用于检测产品缺陷的视觉相机、以及定位治具。所述视觉相机朝下安装在背板2上，与电气柜11电连接。所述定位治具水平安装在背板2上，位于视觉相机的下方。优选的，所述视觉相机采用ccd视觉相机。

进一步的，为了提高上料机构4的效率，本发明所述上料储料仓43包括料仓安装板431、料仓载板432、把手433、抽屉层板434、以及第三直线导轨435。所述料仓安装板431设为两块，且互相平行设置。所述料仓载板432位于两料仓安装板431之间。所述抽屉层板434对称安装在料仓安装板431上，位于料仓载板432底部，并将料仓载板432承托。所述第三直线导轨435安装在抽屉层板434上，并与料仓载板432连接，使其能够直线往复运动。所述把手433安装在料仓载板432端部。

进一步的，为了避免料仓载板432超出工作行程，防止意外的发生，本发明所述上料储料仓43还包括用于限定料仓载板432工作范围的缓冲块436和缓冲固定块。所述缓冲固定块分别安装在第三直线导轨435的两端。所述缓冲块436固定在缓冲固定块上，并朝向第三直线导轨435内安装。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高上料机构4的效率，节省等待时间，本发明所述上料储料仓43采用多层层级结构设计，每层均放有工件。

作为本发明的优选方案，为了最大程度利用料仓载板432的空间，提高其利用率，本发明所述料仓载板432的长度不超过第三直线导轨435行程的一半。

作为本发明的优选方案，为了提高上料机械臂41的工作效率，本发明所述把手433设为两个，对称安装在料仓载板432的两侧。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高上料储料仓43的利用率，本发明所述上料储料仓43采用三层结构设计。

作为本发明的优选方案，为了提高卸料机构5的效率，本发明所述卸料储料仓采用与上料储料仓43相同的结构设计。

进一步的，为了实时了解机床内部加工情况，本发明所述壳罩3还包括用于观察内部加工情况的观察窗31。所述观察窗31设置在壳罩3上，位于加工机床的正面。

进一步的，为了便于工人操作机床，提高机床的便利性，本发明所述壳罩3还包括便于维护的前窗门32、便于控制加工机床的操控面板33、便于上料和卸料的侧门34。所述前窗门32和操控面板33设置在壳罩3的正面。所述操控面板33与电气柜11电连接。所述侧门34分别设置在壳罩3的两侧。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高加工机床的效率，缩短加工时间，本发明所述加工机床采用双进双出机制，同时加工两个工件，其内部部件均采用两组设计，如上料夹具42、加工机构8、加工转盘71、定位气缸73、检测机构6、以及卸料夹具，以此来达到快速、高质量的加工目的。

作为本发明的优选方案，为了提高加工机构8的加工效率，本发明所述加工夹具72设为四组，且沿圆周方向等间距设置。加工转盘71为间歇180度转动，每次转动会将两个加工好的工件换位出来，并将待加工的两个工件送入加工工位上，从而实现加工效率的成倍提高。

进一步的，为了方便收集和清理加工后的铁屑，本发明所述加工机床还包括便于收集铁屑的集屑箱，所述集屑箱设置在机架1底部，位于加工工位下方。

本发明的工作过程和原理是：使用时，先将工件从壳罩3的侧门34放入上料储料仓43内，并在操控面板33上设定要加工的参数；然后上料机械臂41通过上料夹具42将上料储料仓43内的工件夹起并放到加工转盘71的加工夹具72上；接着定位气缸73启动，将工件推入加工夹具72内，并进行锁紧；接着加工转盘71转动180度，将两个待加工工件送入加工工位上；接着加工机构8对工件进行加工，加工完毕后加工转盘71再旋转180度将加工好的工件与后续待加工工件进行换位；接着卸料机械臂通过卸料夹具将工件从加工夹具72上取下，并放到定位治具上，视觉相机通过图像识别方式对工件是否存在缺陷进行检测，检测好的工件通过卸料机械臂夹取并放到卸料储料仓上；最后由工人从壳罩3的侧门34处将加工后的工件取走。另外，由于上料机构4于卸料机构5采用几乎相同的工作模式，因此，在使用上料储料仓43时，工人将工件摆满储料仓并将全部料仓载板432移到一侧，上料机械臂41上完一层料后，通过把手433将该层料仓载板432移动到另一侧，使下层工件露出，从而使机械臂能取到下层放置的工件，实现储料仓的高效利用。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。