加工定位裝置、加工工具機及加工方法與流程

2023-10-05 19:25:59 2

本發明涉及數控工具機加工技術領域，具體涉及一種用於板類工件加工的加工定位裝置、加工工具機及加工方法。

背景技術：

目前的數控工具機加工領域主要為在加工前需要對工件進行精確定位，一般定位裝置與加工工具機為一體設置，這樣導致整個數控工具機的結構較為複雜，也限制了加工臺的工作尺寸。另外還有加工過程中產生的切屑，也不可避免的會對定位裝置的定位夾具產生幹涉及汙染，從而影響定位精度。

並且，目前的加工工序基本為每個工件加工前都需要進行一次定位，每次定位需要一定的時間，定位時佔用了工具機的加工時間，使工具機加工頭閒置。特別對於加工餘量較小的板材類工件，有時工具機加工時間比工件定位時間還短，這樣使工具機加工生產率很低。

技術實現要素：

本發明提供一種加工定位裝置、加工工具機及加工方法以解決上述問題。

本發明提供的加工定位裝置，包括用於裝載待加工件的集料盒及用於承載該集料盒並對集料盒內裝載的待加工件進行定位的定位臺，所述定位臺上設置至少一組定位機構，每組定位機構對應一個集料盒，所述定位機構包括有：對待加工件左右方向定位的右定位杆與浮動定位機構、對待加工件上下方向定位的下定位杆。

優選地，所述浮動定位機構包括操縱導杆，活動連接於操縱導杆上的左定位杆，導杆軸承及連接於操縱導杆另一端、用於驅動左定位杆徑向移動的驅動機構。

優選地，所述集料盒包括對待加工件上下方向限位的下託運條，對待加工件左右方向限位的左託運條及右託運條。

優選地，待加工件垂直於水平面方向放置於集料盒內，所述左託運條及右託運條分別對應位於待加工件的左右兩邊，對待加工件的左、右邊緣進行限位，左託運條及右託運條所設置的水平位置均高於下託運條。

優選地，所述左託運條及右託運條對應設有至少一組凹槽條，用於對一塊或多塊待加工件的左右兩邊進行限位，左託運條及右託運條的對應凹槽條底面距離大於待加工件的長度。

優選地，下定位杆對應位於下託運條的鄰側，所述下定位杆的水平高度高於集料盒放置於定位臺上的下託運條的水平高度，使得集料盒內的待加工件在重力作用下被下定位杆向上抬起一定高度。

優選地，所述左定位杆和/或右定位杆上設有保護組件。

優選地，所述定位機構上固定設有限位組件，集料盒通過所述限位組件置於定位臺上，定位機構上還設有可對集料盒可拆固定的鎖合組件。

本發明提供的加工工具機，包括上述加工定位裝置，還包括數控工具機及用於在所述加工定位裝置及數控工具機之間取換料的機械手。

本發明提供的加工方法，包括如下步驟：

a：集料盒置於定位臺上後，集料盒內的待加工件受下定位杆的作用被向上抬起一定高度，隨後左定位杆徑向移動，與右定位杆共同對待加工件的左右方向精確定位；

b：定位完成後，機械手抓取待加工件並將其放至數控工具機的加工臺，待加工臺完成對待加工件的夾緊後，數控工具機的加工頭對待加工件進行加工；

c:加工完成後，機械手抓取已加工件並將其放置集料盒內。

d：機械手抓取下一個待加工件、或是返回步驟a。

優選地，在步驟c之前還包括：

在加工頭對待加工件進行加工的同時，機械手返回至加工定位裝置，機械手抓取下一個待加工件並將其轉送至加工臺附近等候，直至上一個待加工件加工完成後，機械手的其它空閒抓取組件抓取已加工完成的工件，旋轉後將第二次抓取的下一個待加工件放至加工臺，隨後將其它抓取組件抓取的已加工件放置集料盒內，再抓取下一個待加工件並將其轉送至加工臺附近等候，直至集料盒內不再有待加工件。

本發明提供的加工定位裝置、加工工具機及加工方法，其具有如下有益效果：

由於將加工定位裝置設置在非加工區，實現了加工定位功能與加工臺夾緊功能的區域分離，並且將多數個待加工件集中裝入集料盒，以及在定位臺上一次性裝入多數個集料盒進行定位，可以一次性完成多個待加工件的定位，不再需要在每個待加工件加工前進行單獨定位，從而減少工具機加工頭由於等待待加工件定位的停機佔用時間、有效提高了工具機的整體加工效率，而且簡化了夾具結構，提高了加工的穩定可靠性，減少了加工區域的尺寸佔用，釋放了加工臺的空間尺寸，同時也避免了切屑對定位夾具產生幹擾，影響定位精度，最終提升良品率和擴大工具機加工尺寸範圍。

數控工具機在加工前或加工過程中，在非加工區域一次性或在加工的同時完成多數個或數盤待加工件的自動定位，取換料機械手自動完成待加工件與已加工件的更換，整過加工過程更加自動化。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為集料盒的主視圖；

圖2為集料盒的左視圖；

圖3為集料盒的俯視圖；

圖4為定位臺的主視圖；

圖5為定位臺的俯視圖；

圖6為定位臺的左視圖；

圖7為加工定位裝置的主視圖；

圖8為加工定位裝置的俯視圖；

圖9為加工定位裝置的左視圖及局部放大圖；

圖10為加工工具機的主視圖；

圖11為加工工具機的俯視圖。

附圖標記：

1集料盒，11下託運條，12左託運條，13右託運條，14支板，141限位槽；

2定位臺，21下定位杆，22右定位杆，23浮動定位機構，231左定位杆，232操縱導杆，233導杆軸承，234驅動機構，24限位銷，25鎖合組件，26限位杆；

3機械手，31取放部；

4數控工具機，41加工臺，42加工頭；

6待加工件；7已加工件。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例1:

本發明優選的實施例提供一種加工定位裝置，結合圖1-9所示，包括用於裝載板材的集料盒1及用於承載該集料盒並對集料盒內裝載的板材進行定位的定位臺2，所述定位臺上設置至少一組定位機構，每組定位機構對應一個集料盒，所述定位機構包括有：對板材左右方向定位的右定位杆22與浮動定位機構23、對板材上下方向定位的下定位杆21。

所述浮動定位機構23包括操縱導杆232，活動連接於操縱導杆上的左定位杆231，用於對操縱導杆徑向限定的導杆軸承233及連接於操縱導杆另一端、用於驅動左定位杆徑向移動的驅動機構234，導杆軸承233與驅動機構234固定連接於定位臺上。本實施例的驅動機構為驅動氣缸，氣缸反應靈敏，易於控制，位移精度高，可以有效降低該加工定位裝置的定位誤差。左定位杆可由多根操縱導杆連接和導向，本實施例的多組左定位杆231由共同的兩個操縱導杆232連接和導向，每一組的定位機構配備有獨立的導杆軸承233，用於對連接指定左定位杆的操縱導杆的徑向限位，本實施例多組定位機構的左定位杆的徑向移動由設置於操縱導杆一端部的同一驅動機構234驅動。在一些實施例中，每組定位機構的操縱導杆可通過獨立的構件來實現操縱與導杆功能，如每組定位機構的操縱導杆都配有獨立的操縱軸承和驅動電機。

定位機構上還設有用於對集料盒限位的限位組件，集料盒通過所述限位組件置於定位臺上。限位組件包括設於定位臺上的限位杆26及限位銷24，本實施例的限位杆26平行於下定位杆，用以與下文將要講述到的限位槽141相配合，從而實現定位臺對集料盒的上下及左右方向的定位。本實施例的兩個限位銷24位於定位機構的同一側，用於對集料盒的前後方向進行限位，當然在其他實施例中，限位銷可以多於或少於兩個，其分布的位置也可設於定位機構的另一側或分別設於定位機構的兩側。限位組件可以精確集料盒的放置位置，有利於對集料盒內待加工件的精確定位。每組定位機構上還設有可對集料盒可拆固定的鎖合組件25，可用於定位臺對集料盒的固定或鬆開。

集料盒包括對待加工件上下方向限位的下託運條11，對板材左右方向限位的左託運條12及右託運條13。本實施例中的待加工件6為板材，當然在其他實施例中待加工件可以為其他工件，相應的集料盒作出調整即可。一個集料盒內可同時放置多個待加工件，待加工件的放置可垂直於水平線方向或平行於水平線方向。在本實施例中，待加工件通過人工或機械垂直於水平面裝入集料盒內。結合圖1及圖3，在此將垂直待加工件的方向定義為前後方向，將平行於待加工件，且與水平線垂直的方向定義為上下方向，將平行於待加工件，且與水平線平行的方向定義為左右方向。集料盒的左託運條12及右託運條13平行設置於下託運條兩側，設置方向與待加工件6垂直。下託運條、左、右託運條均固定在與待加工件平行的前後兩塊支板14上，本實施例的支板14上設有與限位杆26相配合的限位槽141，用於對集料盒在定位臺上的左右、上下方向限位。為了提高集料盒對待加工件的限定效果，本實施例設有兩根下託運條，左託運條及右託運條分別對應位於待加工件的左右兩邊，對待加工件的左、右邊緣進行限位，並且其所設置的水平位置均高於下託運條，左託運條或右託運條與下託運條的高度差以高於下定位杆與下託運條的高度差為宜。

左託運條12及右託運條13對應設有一組或多組凹槽條，本實施例的凹槽條為垂直水平面方向設置，用於對一塊或多塊待加工件的左右兩邊進行限位。左託運條及右託運條的對應凹槽條底面距離大於待加工件的長度，凹槽條設置的寬度亦大於待加工件的厚度，即集料盒內的待加工件左右兩邊置於左、右託運條的對應凹槽條內，其左右兩邊緣與左、右託運條的凹槽底面及兩側面都有一定的間隙，並不是完全貼合，有利於待加工件裝入或抽取出集料盒，減少託運條對待加工件的摩擦。另外，下託運條11與左、右託運條的對應位置設有一段或多段凹槽，下託運條與左、右託運條的凹槽/凹槽條可以實現對待加工件在前後方向上的限位，有利於待加工件在集料盒內的整齊排放。

人工或機器人將集料盒1放置定位臺2上，每個集料盒對應一個定位機構。本實施例的定位機構設有兩根平行設置的下定位杆21，兩根下定位杆平行於下託運條且分別對應位於下託運條11的鄰側，而下定位杆21的水平高度高於集料盒放置於定位臺上的下託運條11的水平高度。因此，集料盒內的待加工件在定位臺上的上下方向受到下定位杆的限定，當集料盒放置在定位臺上時，待加工件6在重力的作用下被下定位杆21向上略微抬起一定高度，從而脫離集料盒下託運條凹槽底面的限定，使機械手3能更為順利地抓取待加工件，待加工件的上下方向由下定位杆即可完成定位，不需配備專用的驅動機構，設備結構簡單，減少能源消耗。在左右方向上，左定位杆231通過徑向移動，與右定位杆22對待加工件的左右方向進行精確定位。

為了保證能夠順利抽取出待加工件，也為了減少定位時定位杆對工件的磨損，本實施例的下定位杆及左、右定位杆上均設有保護組件，在本實施例中，所述保護組件為可繞中心軸轉動的轉動輥，轉動輥的外圓表面還包裹有軟體材料，用以形成工件定位及取放工件時對工件的碰傷保護，當然在其他一些實施例當中，僅僅在左定位杆或者右定位杆上設有可繞中心軸轉動的轉動輥或是其他形狀的長條形杆，或是轉動輪，當然，為了確保碰傷保護的效果，長條形杆或是轉動輪的外表面均可包裹軟體材料。本實施例的右定位杆22上的不同高度共設有兩個轉動輥，左定位杆的轉動輥的水平高度對應於右定位杆兩個轉動輥的中間位置，有利於實現對待加工件在左右方向上的精準定位。在進行左右方向定位時，集料盒內的待加工件6在左定位杆231向右定位杆22方向移動的過程中，受到左定位杆轉動輥的推力向右定位杆的方向進行調整，直至待加工件受到右定位杆轉動輥的作用力與受到左定位杆轉動輥的作用力相平衡時，完成左右方向的定位，即完成本次對待加工件的精確定位。此時的待加工件由下定位杆及左、右定位杆共同定位，待加工件的兩邊分別與左、右託運條的凹槽底部有一定的間隙，從而脫離左、右託運條凹槽底部的限制。

本發明適用於多種規格的待加工件，當待加工件尺寸規格變化時，通過調整集料盒上的左、右託運條和下託運條，以及相應的調整定位臺上的右定位杆以及左定位杆來適應尺寸變化。

實施例2:

本實施例還提供一種加工工具機，結合圖10及圖11，包括上述加工定位裝置，還包括數控工具機4及用於在所述加工定位裝置及數控工具機之間取換料的機械手3。數控工具機可以是任一現有公知結構的數控工具機，通過在數控工具機工作檯或加工臺前方設置以上加工定位裝置，以及在該加工定位裝置與加工臺之間設置工件搬運機械手，機械手能來回對已加工件及待加工件進行搬運取換，形成一自動化加工工具機。

數控工具機上的工作檯可為移動工作檯，也可為固定工作檯，工作檯上安裝有用於裝夾待加工件的夾具，優選吸附夾具，在夾具上方,還設置有一個或數個加工頭42，加工頭是能實現多自由度運動的加工頭，也可以通過與不同形式的工作檯配合，形成各種所需運動軸的加工工具機。

集料盒內的待加工件數量可根據加工需求進行設置，集料盒及定位機構的數量也可以根據加工臺及加工頭的數量進行合理配置，以此形成多線操作，成倍提高加工效率。

本實施例將定位臺設置在非加工區，即遠離加工臺的前方，通過機械手來完成定位臺與加工臺之間的工件搬運。實現了定位區域與加工區域的分離，並且可以一次性完成對多個待加工件的精確定位，簡化設備的結構，提升加工穩定可靠性，避免了切屑對定位夾具產生幹擾，提高定位精度，從而提升良品率和擴大工具機加工尺寸範圍，最終提高整體加工效率。

實施例3:

本實施例提供一種加工方法，包括如下步驟：

a：集料盒1置於定位臺2上後，集料盒內的待加工件6受下定位杆21的作用被向上抬起一定高度，隨後左定位杆231徑向移動，與右定位杆22共同對待加工件的左右方向精確定位；

b：定位完成後，機械手3抓取待加工件並將其放至數控工具機4的加工臺41，待加工臺完成對待加工件的夾緊後，數控工具機的加工頭42對待加工件進行加工；

c:加工完成後，機械手抓取已加工件7並將其放置集料盒1內。

d：機械手抓取下一個待加工件、或是返回步驟a。

在步驟c之前還包括：

在加工頭對待加工件進行加工的同時，機械手3返回至加工定位裝置，機械手抓取下一個待加工件6並將其轉送至加工臺41附近等候，直至上一個待加工件加工完成後，機械手的其它空閒抓取組件抓取已加工完成的工件，旋轉後將第二次抓取的下一個待加工件放至加工臺，隨後將其它抓取組件抓取的已加工件放置集料盒內，再抓取下一個待加工件並將其轉送至加工臺附近等候，直至集料盒內不再有待加工件。

上述步驟a～步驟c均是本加工方法中的關鍵步驟，下面將具體介紹本加工方法的全部過程。

(1)精確定位

集料盒1內裝滿待加工件6，待加工件在集料盒內的上下、左右、前後方向被下託運條11、左託運條12及右託運/13限定，集料盒被人工或機器人放置定位臺2上，通過限位銷24及限位杆26對集料盒的位置加以確定，並可通過鎖合組件25固定集料盒的放置位置。集料盒內的待加工件受到下定位杆21的作用被向上略微抬起一定高度，從而使得待加工件在定位臺上的上下方向受到下定位杆的限定，從而完成上下方向的定位。隨後左定位杆231在操縱導杆232的驅動下沿徑向移動，通過與右定位杆22的配合對待加工件在左右方向上精確定位。此時，待加工件上下、左右兩個個方向被精確定位。

(2)轉運工件

對待加工件定位完成後，搬運機械手3移至定位臺2上方，通過抓取組件抓取集料盒內已完成定位的待加工件6，此時，通過操縱浮動定位機構23鬆開左定位杆在左右方向上的定位，機械手保持抓取待加工件，從定位臺上的集料盒內抽出待加工件，並轉運至加工臺41上方，直至數控工具機4的加工臺41將待加工件夾緊，機械手脫離待加工件，離開加工臺，完成待加工件的裝入，加工頭42對待加工件進行數控加工。

(3)循環加工

本實施例的搬運機械手3的取放部31具有多個抓取組件，若該抓取組件為吸附組件，則應當理解為一個取放部31可以具有雙面或多面吸附面。機械手3進行取換料時，在裝入一個待加工件6到加工臺41後，加工頭42對待加工件進行數控加工，與此同時，機械手3返回至加工定位裝置，通過操縱浮動定位機構23定位和鬆開，抓取下一個待加工件6，並將其轉送至加工臺41附近等候，直至上一個工件加工完成後，機械手的其它空閒抓取組件抓取已加工完成的工件，旋轉後將第二次抓取的下一個待加工件放至加工臺，隨後將其它抓取組件抓取的已加工件7放置集料盒內，再抓取下一個待加工件並將其轉送至加工臺附近等候，直至集料盒內不再有待加工件，人工或機器人將整盤集料盒進行更換。

本實施例提供的加工方法可以使得加工頭一直處於加工狀態，加工頭不需要等待取換料，提高了搬運機械手的運轉效率，節省加工取換料時間。從而實現了一種更有效的加工秩序，大大節省了加工時間，提高了加工效率。

當然，在其他實施例中，搬運機械手3的取放部31僅具有一個抓取組件，機械手在加工臺41與定位臺2之間進行工件搬動，待加工臺上的待加工件6加工完成後，機械手將已加工件7放回集料盒內。同時，通過操縱浮動定位機構23定位和鬆開，取出第二片待加工件裝入加工臺，加工臺配合加工頭進行加工，如此不斷循環加工，直至定位臺上集料盒內的待加工件全部加工完成，人工或機器人進行整盤集料盒的更換。

另外，在另一實施例中，通過合理的尺寸設置和待加工件加工餘量計算，可以通過對右定位杆22和左定位杆231相對距離進行精確的設定，通過操縱浮動定位機構23，與右定位杆完成定位後，使待加工件的兩邊與左、右定位杆具有上有微小的浮動間隙，利於機械手抓取待加工件抽出離開集料盒。如此設計之下，當機械手在集料盒中抓取待加工件，此時不需要再操縱浮動定位機構鬆開對待加工件的定位，由於存在微小的浮動間隙，機械手可以順利抽出待加工件而不致於使待加工件與定位臺上的右定位杆或左定位杆產生幹涉，導致機械手在集料盒內抽出待加工料件時定位精度丟失或待加工件受損。

以上對本發明實施例所提供的加工定位裝置、加工工具機及加工方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想和方法，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。