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描述

[0001] 本發(fā)明用于門窗幕墻、太陽能、和其它工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)，特別是對相關(guān)鋁型材或UPVC型材鉆銑加工的臥式雙頭加工中心。

背景

[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，人力資源的成本也在快速增長，開發(fā)一些高效同時(shí)節(jié) 省人力資源的自動(dòng)線或流水線就成了一些企業(yè)的迫切需求。根據(jù)市場需求，需要開發(fā)如圖 11所示的型材切割加工流水線，該流水線采用龍門式輸送單元，從設(shè)備上方由機(jī)械手傳遞型材，實(shí)現(xiàn)了型材加工的無人化操作。

[0003] 但是，目前工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)中的加工中心都是立式的，其典型結(jié)構(gòu)為單個(gè) 機(jī)頭在上方，這種由立式機(jī)頭構(gòu)成的加工中心存在以下問題：

(1) 由于立式機(jī)頭的機(jī)頭位置在上部，則型材在完成一個(gè)工序轉(zhuǎn)往下一道工序時(shí)就必須翻過機(jī)頭，從結(jié)構(gòu)上很難實(shí)現(xiàn)，即使能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作也會(huì)很復(fù)雜，制造成本會(huì)很高，工作效率也會(huì)降低，所以難以組成流水線作業(yè)；

(2) —般采用立式機(jī)頭的加工中心都是單機(jī)頭作業(yè)，工作效率低下；

(3) 采用立式機(jī)頭加工型材，型材加工過程中定位困難；

(4) 工件加工定位需采用人工方式，如果設(shè)計(jì)機(jī)械手送料定位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差大。

[0004] 基于上述缺陷，很有必要開發(fā)出一種高效的適用于流水線作業(yè)的加工中心。

內(nèi)容

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的提供一種可以運(yùn)用于流水線生成的能夠準(zhǔn)確定位的臥式雙頭加工中心。

[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種臥式雙頭加工中心，包括：床身、工作臺(tái)和機(jī)頭；所述工作臺(tái)安裝于床身上，所述機(jī)頭為臥式機(jī)頭，安裝于工作臺(tái)一側(cè)。本發(fā)明中采用臥式機(jī) 頭替代傳統(tǒng)的立式機(jī)頭，解決了型材加工流轉(zhuǎn)困難的問題，在組成流水線時(shí)，只要將型材稍向上提起離開夾具，就可以快速送往下道工序，實(shí)現(xiàn)了工件從流水線送料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向工作臺(tái) 的快速流轉(zhuǎn)，無需翻越機(jī)頭，簡化了加工中心的結(jié)構(gòu)和流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速度，降低了產(chǎn)品的制造成本和設(shè)計(jì)成本，提高了工作效率，使臥式雙頭加工中心適應(yīng)流水線作業(yè)。

[0007] 本發(fā)明中所述臥式機(jī)頭至少為兩個(gè)，通過設(shè)置至少兩個(gè)機(jī)頭，實(shí)現(xiàn)型材的雙頭加工，提高加工效率，特別適用于兩頭都需要加工的工件。

[0008] 本發(fā)明中所述機(jī)頭包括：底板、底座、X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主軸電機(jī)、刀具和重力平衡氣缸；所述底板固定在底座前方，所述X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和Y向驅(qū)動(dòng) 電機(jī)固定于底座側(cè)面；所述X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)底板在X向運(yùn)動(dòng)，所述Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)底座在Y向運(yùn)動(dòng)；所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主軸電機(jī)在Z向上運(yùn)動(dòng)；所述刀具安裝在主軸電機(jī) 上；所述重力平衡氣缸固定于底座前端。本發(fā)明所述機(jī)頭實(shí)現(xiàn)了臥式設(shè)計(jì)，送料機(jī)構(gòu)只需直接將工件送入工作臺(tái)后機(jī)頭就能對工件進(jìn)行加工，機(jī)頭通過X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和 Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)的三向移動(dòng)，使加工過程更靈活，方便，對于加工不同角度的孔位，只需將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)過對應(yīng)角度即可，無需重新調(diào)整定位工件，減少了工件的重復(fù)定位，提高了加工效率。

[0009] 本發(fā)明中所述工作臺(tái)為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括：橫梁、夾具和用于探測待加工工件原點(diǎn)的比較探測器；所述橫梁安裝于床身上；所述夾具安裝在橫梁上，所述比較探測器安裝于橫梁一側(cè)或一端。本發(fā)明中引入了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中采用比較探測器用于探測工件的實(shí)際原點(diǎn)位置，解決了工件放料必須采用人工定位的問題，通過增加比較探測器，能夠快速尋找到工件的實(shí)際原點(diǎn)，無需提高機(jī)械手送料精度，降低了機(jī)械手的設(shè)計(jì)難度，降低了后期的調(diào)試和維修成本。

[0010] 本發(fā)明中所述比較探測器包括：支架、支撐板、導(dǎo)軸、軸擋、彈簧、定位擋塊、導(dǎo)軸位移測量裝置和伺服電機(jī)；所述支架側(cè)面固定所述支撐板；支撐板上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸穿過穿孔在軸向滑動(dòng)；所述軸擋固定在導(dǎo)軸上，防止導(dǎo)軸從支撐板上滑出；所述彈簧套在支撐板外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板外側(cè)面導(dǎo)軸的頂端固定所述定位擋塊；所述導(dǎo)軸位移測量裝置固定在支架上端與導(dǎo)軸位置相對；所述伺服電機(jī)與支架連接，帶動(dòng)支架位移。本發(fā)明中的比較探測器通過定位擋塊和待加工的工件前端接觸后反推導(dǎo)軸，在測量出導(dǎo)軸的后退距離后能夠快速的得知工件的初始原點(diǎn)位置，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡單且能夠快速得出結(jié)果，解決工件定位難的問題。本發(fā)明巧妙的設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)現(xiàn)探測工件原點(diǎn)的比較探測器，通過簡單的測量和比較，能夠?qū)崿F(xiàn)工件基準(zhǔn)原點(diǎn)快速定位，簡化了流水線設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

[0011] 本發(fā)明所述比較探測器中的所述導(dǎo)軸位移測量裝置包括磁柵和位移傳感器；所述磁柵沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸的側(cè)面，所述位移傳感器固定在支架上；磁柵和位移傳感器相對，位移傳感器捕捉磁柵的位移量。本發(fā)明中通過將磁柵巧妙設(shè)置在導(dǎo)軸的側(cè)面，通過位移傳感器感知導(dǎo)軸的位移長度，從而得出工件的實(shí)際原點(diǎn)與理論原點(diǎn)的誤差值，找到工件的實(shí)際原點(diǎn)位置，快速準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)簡單。

[0012] 本發(fā)明中所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)還包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸；該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸的底端固定在床身上，伸縮桿與橫梁一端連接，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸帶動(dòng)橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度范圍，從而使加工更靈活，工件夾裝后無需重復(fù)定位，加快了加工的效率，同時(shí)也降低了工件的損耗。

[0013] 本發(fā)明中采用所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)檢測待加工工件原點(diǎn)的具體步驟如下：

(1) 先假設(shè)送料機(jī)構(gòu)將待加工的工件送過來時(shí)有一個(gè)理論位置，即工件有一個(gè)理論原點(diǎn)位置，并預(yù)先設(shè)定比較探測器從初始位置走到該理論原點(diǎn)后繼續(xù)走過一個(gè)沖過量L1 ;

(2) 將待加工的工件送至夾具夾緊；

(3) 啟動(dòng)比較探測器，由伺服電機(jī)帶動(dòng)比較探測器從初始位置向工件方向行走到理論原點(diǎn)位置并繼續(xù)走過一個(gè)沖過量L1 ;

(4) 當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)與理論原點(diǎn)位置重合時(shí)，比較探測器走到理論原點(diǎn)位置時(shí)，比較探測器上端的定位擋塊剛好接觸到工件；此時(shí)當(dāng)伺服電機(jī)帶動(dòng)比較探測器繼續(xù)走一個(gè)沖過量 L1時(shí)，比較探測器內(nèi)的導(dǎo)軸在工件壓力的作用下會(huì)往后退，通過導(dǎo)軸位移測量裝置得知導(dǎo) 軸向后退的距離L2 ;此時(shí)L1=L2,即差值L=L1-L2=0 ;

同理，當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)在理論原點(diǎn)的右側(cè)時(shí)，由于定位擋塊會(huì)后接觸到工件，所以導(dǎo)軸的后退距離L2<L1,于是就會(huì)有L=L1_L2>0 ;同理，當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)在理論原點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，由于定位擋塊會(huì)先接觸到工件，所以導(dǎo)軸的后退距離L2>L1,于是就會(huì)有L=L1-L2〈0 ;

通過計(jì)算L1和L2的差值L，就可以根據(jù)此差值判定型材的實(shí)際原點(diǎn)的位置： L=L1_L2>0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置偏右；

L=L1-L2=0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置一致；

L=L1-L2〈0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置偏左；

(5) 完成判定后比較探測器由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)退回到初始位置；

(6) 加工中心的機(jī)頭即以上述測定的型材實(shí)際原點(diǎn)位置為基準(zhǔn)對工件進(jìn)行加工。

[0014] 本發(fā)明中通過設(shè)定預(yù)先量L1，避免了工件直接送至比較探測器初始位置，能夠有效的避免工件與比較探測器的撞擊，有效的保護(hù)了工件和比較探測器，延長了設(shè)備的使用壽命和工件的成品率；采用本發(fā)明所述方法能夠快速準(zhǔn)確的計(jì)算出工件的實(shí)際原點(diǎn)的位置，無需增加機(jī)械手?jǐn)[放的精度，可適用于各種不同類型的型材，無需根據(jù)不同的類型的工件設(shè)計(jì)機(jī)械手的傳送精度，適用范圍廣，后期維修調(diào)試成本低，使用壽命長。

[0015] 本發(fā)明中還包括安裝于床身上的刀具庫；所述刀具庫包括：盒體、盒門、刀柄、氣缸；刀柄連同刀具裝在刀卡上，盒門安裝在盒體上。本發(fā)明中當(dāng)?shù)毒咝枰鼡Q時(shí)，只需將床身側(cè)面的刀具盒打開隨時(shí)更換，操作簡單，節(jié)約時(shí)間。

[0016] 有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的臥式雙頭加工中心具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中采用了臥式結(jié)構(gòu)的機(jī)頭，在組成流水線時(shí)，只要將型材稍向上提起離開夾具，就可以快速送往下道工序；簡化了型材加工的流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速度。

[0017] 2、本發(fā)明中通過引入回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)型材的夾緊和精確定位，該回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 可帶動(dòng)型材旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)型材不同面的加工，其中比較探測器是利用差值法確定型材的原始位置，為后續(xù)加工提供準(zhǔn)確的型材位置信息。

附圖說明

[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用立式機(jī)頭的單頭加工中心的示意圖。

[0019] 圖2為本發(fā)明所述臥式雙頭加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0020] 圖3為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0021] 圖4為本發(fā)明中床身的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0022] 圖5為圖4中床身A處的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0023] 圖6為本發(fā)明中機(jī)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0024] 圖7為本發(fā)明中機(jī)頭的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

[0025] 圖8為本發(fā)明中刀具庫的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0026] 圖9是本發(fā)明中比較探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0027] 圖10是本發(fā)明中所述工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0028] 圖11是本發(fā)明構(gòu)成流水線的示意圖。

[0029] 圖中：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、機(jī)頭3、刀具庫4、待加工的工件5,其中，床身1中包括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2包括：橫梁21、夾具22、比較探測器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)氣缸24 ;比較探測器23包括：支架231、支撐板232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機(jī)238、軸擋239 ;所述機(jī)頭3包括：底板31、底座32、X向驅(qū) 動(dòng)電機(jī)33、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)34、Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)35、主軸電機(jī)36、刀具37、重力平衡氣缸38 ;刀具庫4包括：盒體41、盒門42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫驅(qū)動(dòng)氣缸44。

實(shí)施

[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

實(shí)施例

[0031] 如圖2-9所示的一種臥式雙頭加工中心，包括：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、機(jī)頭3和刀

具盒4 ;所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2安裝于床身1上，所述機(jī)頭3為臥式機(jī)頭，安裝于工作臺(tái)一側(cè)；所述刀具盒4固定在床身（1)上。

[〇〇32] 本實(shí)施例中，所述床身1中包括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2包括：

橫梁21、夾具22、比較探測器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24 ;比較探測器23包括：支架231、支撐板 232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機(jī)238、軸擋239 ; 刀具庫4包括：盒體41、盒門42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫驅(qū)動(dòng)氣缸44。

[0033] 上述各部件的連接關(guān)系如下：

所述機(jī)頭（3)通過床身1上的直線導(dǎo)軌11和直線齒條12在傳送上進(jìn)行X向的往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭沿著X向的直線導(dǎo)軌和直線齒條運(yùn)動(dòng)的目的；所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2中所述橫梁 21安裝于床身1上；所述夾具22安裝在橫梁21上，可沿著橫梁上設(shè)置的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)到預(yù)定位置夾具22鎖定，所述比較探測器23安裝于橫梁21的一端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24的底端固定在床身1上，伸縮桿與橫梁21 —端連接；所述比較探測器中支架231側(cè)面固定所述支撐板232 ;支撐板232上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸233穿過穿孔在軸向滑動(dòng)；所述軸擋239固定在導(dǎo)軸233上；所述彈簧234套在支撐板232外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板232外側(cè)面導(dǎo)軸的頂端固定所述定位擋塊235 ;所述導(dǎo)軸位移測量裝置固定在支架231上端與導(dǎo)軸位置相對；所述伺服電機(jī)238與支架231連接，帶動(dòng)支架231位移，所述磁柵236沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸的側(cè)面，所述位移傳感器237固定在支架231上；磁柵236和位移傳感器237相對，位移傳感器237捕捉磁柵236的位移量。

[0034] 本實(shí)施例的工作過程如下：

(1) 將待加工型材的長度、加工孔槽的形狀和位置等數(shù)據(jù)輸入臥式雙頭加工中心的控制程序中；

(2) 放好型材，啟動(dòng)夾具夾緊型材；

(3) 啟動(dòng)加工程序，采用比較探測器探測出型材的實(shí)際位置（基準(zhǔn)），并將該位置與理論基準(zhǔn)的差值發(fā)送給臥式雙頭加工中心的控制程序進(jìn)行補(bǔ)償，兩個(gè)機(jī)頭從兩端同時(shí)對型材進(jìn)行加工；當(dāng)需要加工多個(gè)面時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24帶動(dòng)型材旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后再進(jìn)行加工；

(4) 待材料加工完畢，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回到原始角度后，松開夾具，取走型材，更換一根

繼續(xù)加工。

[0035] 上述實(shí)施例為單機(jī)版操作方式，如果組成流水線作業(yè)，則上述上下料動(dòng)作等都由龍門式輸送單元的機(jī)械手進(jìn)行，而程序指令也由流水線整體的電腦控制臺(tái)發(fā)出。

[〇〇36] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本描述的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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