CN103692529A

CN103692529A - 一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置

Info

Publication number: CN103692529A
Application number: CN201310643861.7A
Authority: CN
Inventors: 邹湘军; 许奕; 罗承宇; 叶敏; 侯家奇
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: Shunde District of Foshan City Rui Nuo numerical control device Co., Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103692529B

Abstract

本发明公开了一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔，床身设置有导轨，左移动立柱和右移动立柱竖直安装于床身并可沿导轨进行左右移动；所述数控系统用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架、工装夹具、左/右机械手，传送带与导轨的平面平行。本发明具有高精度、高速度、灵活性和柔性，能适应加工对象特异性的要求，可以进行同步或异步工作，满足不同工序、工时的加工要求，实现高效高速加工。

Description

一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置

技术领域

本发明涉及木材加工领域，特别涉及一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置。

背景技术

中国是世界上最大的木业加工、木制品生产基地和最主要的木制品加工出口国，人造板、家具、地板年产量位居世界前列。但是，我国木材加工装置的自动化、柔性化应用水平较低，在进行不同的工序加工时，需将工件移至另一机械设备分别进行加工，影响了加工精度和生产效率。此外，由于木材加工过程中涉及多个加工设备，企业不仅需要花费大量资金分别购置各种加工设备，而且需要提供较大的生产车间放置相关设备，提高了加工成本。因此，研究机械手自动上下木料工件的高速高效的组合式木材复合加工装置及其加工中心机床，不但可以提升行业传统机械装备数字化和智能化水平，还可以满足木工行业规模化高速发展需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种机械加工效率高、加工精度高、成本低的双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，可以一次性同时完成不同工序类型的木材加工。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身1、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔，床身1设置有导轨2，左移动立柱5和右移动立柱8竖直安装于床身1并可沿导轨2进行左右移动；左溜板箱6套装于左移动立柱5并可沿左移动立柱5进行上下移动，左溜板箱6通过轴承固定有左主轴4，左主轴4的一端连接电机，另一端连接左转塔3，左转塔3安装有刀具11；右溜板箱10套装于右移动立柱8并可沿右移动立柱8进行上下移动，右溜板箱10通过轴承固定有右主轴9，右主轴9的一端连接电机，另一端连接右转塔7，右转塔7安装有刀具11；所述数控系统13用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架14、工装夹具15、左/右机械手12，传送带16与导轨2的平面平行；中心架14与床身1平行且相距一定距离；左/右机械手12设置于中心架14上，左/右机械手相互协调配合实现对工件的装夹与卸载；工装夹具15设置于中心架14上，由中心架14支撑并位于机械手12的中前部，用于定位夹紧待加工工件。

所述左转塔3和右转塔7均内置有多个刀具旋转刀轴，每个旋转刀轴上均可安装不同的刀具。在加工过程中，左/右转塔可在加工机床不停机的情况下进行自动转位，实现不同工序的加工。

左转塔3与左溜板箱6通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入左移动立柱5前部的导轨2上，并通过左溜板箱6上的螺杆螺帽将其与左移动立柱5固定。右转塔7与右溜板箱10通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入右移动立柱8前部的导轨2上，并通过右溜板箱10上的螺杆螺帽将其与右移动立柱8固定。

所述机械手12由独立的电机驱动，对工件装载和卸载进行独立控制，提高工作循环速度。

本发明的左/右移动立柱、左/右溜板箱、左/右主轴、左/右转塔、左/右机械手各自相互独立，均可进行同步或异步工作。

所述辅助部件的工作流程为：传送带16将待加工工件运输至加工位置，然后左/右机械手12夹持待加工工件放置到工装夹具15上，同时将已加工完成的工件运回传送带，传送带按照每个工件完成加工所需的工时做间歇式运动。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

（1）本发明的左/右移动立柱、左/右溜板箱、左/右主轴、左/右转塔均相互独立，可以进行同步或异步工作，满足不同工序、工时的加工要求，实现高效高速加工。

（2）左/右转塔的顶端安装有多个刀具旋转刀轴，每个旋转刀轴上均可安装不同的刀具，在加工过程中，左/右转塔的顶端可在加工机床不停机的情况下进行自动转位以转换道具加工，在不需要重新装夹定位的情况下，实现其它工序的加工，提高工件加工精度和加工效率。与传统的机床相比，本发明装有2个转塔和2根主轴的机床，两主轴之间刀具到工件的时间缩短了，从而缩短整个工件加工时间，优于传统加工中心机械换刀和卸料加工。

（3）本发明的机械手具有高精度、高速度、灵活性和柔性，夹持力合适，能适应加工对象特异性的要求，可以准确地上料、下料和对中，能迅捷地实现人的意志和熟练操作技能，不损伤木材零件。

（4）本发明的木材柔性复合加工装置采用T型床身的结构设计，改变传统机床设计中X轴和Z轴的层叠布置，变为X、Z轴垂直分开布置，使两轴的运动精度互不影响。

附图说明

图1为本发明木材柔性复合加工装置的加工机床主视示意图。

图2为本发明木材柔性复合加工装置的加工机床俯视示意图。

图3为图1中左/右转塔的结构示意图，其中，a为转塔的俯视示意图、b为转塔的主视示意图。

图4为机械手的结构示意图。

图5为本发明木材柔性复合加工装置的辅助部件示意图。

图6为本发明木材柔性复合加工装置的结构示意图。

其中：1、床身；2、导轨；3、左转塔；4、左主轴；5、左移动立柱；6、左溜板箱；7、右转塔；8、右移动立柱；9、右主轴；10、右溜板箱；11、刀具；12、机械手；13、数控系统；14、中心架；15、工装夹具；16、传动带。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、图2、图5、图6所示，一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，包括加工机床、数控系统及辅助部件。

所述加工机床包括床身1、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔。床身1设置有移动导轨2。左移动立柱5和右移动立柱8竖直安装于床身1。设定平行于导轨2的方向为X轴方向，平行于移动立柱的方向为Z轴方向，垂直于移动立柱且与X轴方向垂直的方向为Y轴方向。移动立柱可沿导轨2进行沿X轴方向的左右移动。左溜板箱6套装于左移动立柱5并可沿左移动立柱5进行Z轴方向的上下移动，左溜板箱6通过轴承固定有左主轴4，左主轴4能够在左溜板箱6上沿Z方向移动；左主轴4的一端连接电机，另一端连接左转塔3，左转塔3安装有刀具11。右溜板箱10套装于右移动立柱8并可沿右移动立柱8进行Z轴方向的上下移动，右溜板箱10通过轴承固定有右主轴9，右主轴9能够在右溜板箱10上沿Z方向移动；右主轴9的一端连接电机，另一端连接右转塔7，右转塔7安装有刀具11。左转塔3和右转塔7均内置有多个刀具旋转刀轴，每个旋转刀轴上均可安装不同的刀具，在加工过程中，左/右转塔可在加工机床不停机的情况下进行自动转位，转塔每次转位就实现了刀轴及其刀具的转换，进而实现不同工序的加工。左/右移动立柱、左/右溜板箱、左/右主轴、左/右转塔、左/右机械手各自相互独立，均可进行同步或异步工作。左转塔3与左溜板箱6通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入左移动立柱5前部的导轨2上，并通过左溜板箱上的螺杆螺帽将其与左移动立柱固定。右转塔7与右溜板箱10通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入右移动立柱8前部的导轨2上，并通过右溜板箱10上的螺杆螺帽将其与右移动立柱8固定。

如图3所示，左/右转塔的转塔头可安装6把或更多把的刀具，刀具安装数量按照工艺要求确定，每把刀具可独立实现同步和异步工作，而且加工过程中，在不停机的情况下，通过转塔转位更换刀具，实现工件多工序的加工，从而一次性完成木材所需的所有加工工序，提高加工精度和加工效率，降低企业的生产成本、节省设备操作与放置的空间。

所述数控系统13用于控制整个加工过程。

所述辅助部件包括中心架14、工装夹具15、左/右机械手12，安装在电机轴上的传送带16与导轨2的平面平行且与床身1相分离。中心架14与床身1平行且相距一定距离；如图4所示，左/右机械手12设置于中心架14上，左机械手与加工机床的左移动立柱5相对应，右机械手与加工机床的右移动立柱8相对应；工装夹具15设置于中心架14上，由中心架14支撑并位于机械手12的中前部，用于定位待加工工件。机械手12由独立的电机驱动，对工件装载和卸载进行独立控制，提高工作循环速度。

双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置的加工流程为：传送带16将待加工工件运输至加工位置，左/右机械手12夹持待加工工件放置到工装夹具15上，然后将已加工完成的工件运回传送带，传送带按照每个工件完成加工所需的工时做间歇式运动，然后左转塔3、右砖塔7上的刀具11对工件进行加工。移动立柱5上装载溜板箱6，溜板箱6可以带动左主轴4实现对转塔Z方向的上下移动，从而能针对不同空间的工件调整左转塔3的位置，满足工件不同工序的加工需求。同理，可实现右转塔7对工件的加工。数控系统13运行加工程序即可实现左砖塔3、右转塔7的同步与异步工作，通过左/右转塔上的12把或更多把不同加工刀具11，可以一次完成镂铣、开榫、开槽、钻孔、锯切等工序。（1）同步工作时：数控系统13运行控制程序，机械手12将工件安放在定位工装夹具上并定位夹紧，左移动立柱5、右移动立柱8、左溜板箱6、右溜板箱10分别移至预定加工位置，两转塔上的刀具11同时对工件进行同种加工。（2）异步工作时：数控系统13控制运行程序，工件通过机械手12安放在工装夹具上并定位夹紧，左移动立柱5、右移动立柱8、左溜板箱6、右溜板箱10分别移至预定加工位置，左转塔3转换使用刀具11如铣刀，右转塔7转换使用另一刀具如榫刀，左右两边对工件分别进行铣削加工和开榫加工。左边铣削工序完毕，左主轴4、左转塔3可以转换刀具进行其他工序加工或者回到加工初始位置，右转塔7上的榫刀继续对工件进行开榫加工，当所有工序完成后，左移动立柱5、左转塔3、右移动立柱8与右转塔7回到初始工作位置，加工完成。刀具11转换工作过程：左移动立柱5、左溜板箱6分别移动到相应加工位置，接着左转塔3转动到所设程序要求的刀具11，同理可实现右转塔7的刀具11转换。在加工过程中，当一个工序完成后，数控系统13控制相应的转塔旋转一定角度就是另一把刀具，准备下一个工序的加工，换刀完成。换刀过程可以两边同步换刀，也可两边异步换刀。（3）左右两边先同步工作、再异步工作过程，如两边同时切端面后再左边开榫、右边镂铣加工的工作过程：数控系统13控制运行加工程序，先由机械手12将工件安放在定位工装夹具上定位夹紧，然后左移动立柱5、右移动立柱8、左溜板箱6、右溜板箱10移动到预设位置，左转塔3、右转塔7转换到锯切刀，端面刀旋转切断工件，该工序完成后，接着左转塔3转动，按所设程序转换到所需榫刀；右转塔7转动，按所设程序转换成所需铣刀，换刀完成，左边进行开榫、右边进行镂铣加工。当榫刀和铣刀完成加工后，左右移动立柱和左右溜板箱回到初始位置，整个加工过程完成。

Claims

1.一种双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，其特征在于：包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔，床身设置有导轨，左移动立柱和右移动立柱竖直安装于床身并可沿导轨进行左右移动；左溜板箱套装于左移动立柱并可沿左移动立柱进行上下移动，左溜板箱通过轴承固定有左主轴，左主轴的一端连接电机，另一端连接左转塔，左转塔安装有刀具；右溜板箱套装于右移动立柱并可沿右移动立柱进行上下移动，右溜板箱通过轴承固定有右主轴，右主轴的一端连接电机，另一端连接右转塔，右转塔安装有刀具；所述数控系统用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架、工装夹具、左/右机械手，传送带与导轨的平面平行；中心架与床身平行且相距一定距离；左/右机械手设置于中心架上，左/右机械手相互协调配合实现对工件的装夹与卸载；工装夹具设置于中心架上，由中心架支撑并位于机械手的中前部，用于定位夹紧待加工工件。

2.根据权利要求1所述的双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，其特征在于：所述左转塔和右转塔均内置有多个刀具旋转刀轴，每个旋转刀轴上均可安装不同的刀具。

3.根据权利要求1所述的双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，其特征在于：左转塔与左溜板箱通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入左移动立柱前部的导轨上，并通过左溜板箱上的螺杆螺帽将其与左移动立柱固定；右转塔与右溜板箱通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入右移动立柱前部的导轨上，并通过右溜板箱上的螺杆螺帽将其与右移动立柱固定。

4.根据权利要求1所述的双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，其特征在于：所述左/右机械手由独立的电机驱动，对工件装载和卸载进行独立控制。

5.根据权利要求1所述的双机械手双主轴组合式的木材柔性复合加工装置，其特征在于：左/右移动立柱、左/右溜板箱、左/右主轴、左/右转塔、左/右机械手各自相互独立，均可进行同步或异步工作。