CN104400232A - 激光精密钣金加工工艺及其实现系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光精密钣金加工工艺及其实现系统。本发明的工艺包括：S10、自动立体仓自动出料，将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位；S20、自动上料装置动作，吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位；S30、激光切割单元工作，对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位；S40、分选码垛单元工作，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。本发明还提供了实现上述工艺的系统。本发明实现了出料、上料、切割和分选的自动化过程，降低了劳动强度且提高了工作效率。

Description

激光精密钣金加工工艺及其实现系统
技术领域
本发明涉及钣金加工技术领域，更具体地说，特别涉及一种带有激光切割单元的激光精密钣金加工工艺及其实现系统。 
背景技术
目前钣金设计、冲模设计、成形分析、模具加工整个的生产过程在国内企业基本处在一个传统的效率低下的、信息脱节的工作环境。如何提供一种激光精密钣金加工工艺及其实现系统，通过对激光等加工设备硬件升级及软件系统的开发，实现钣金设计、冲模设计、成形分析、模具加工整体生产过程高效、信息共享的工作环境，实现从数据源头到模具加工提供完整的数字化“系统解决方案”，成为技术难题。 
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种劳动强度小、工作效率高的激光精密钣金加工工艺。 
本发明的另一个目的在于提供一种实现上述工艺的系统。 
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下： 
激光精密钣金加工工艺，包括采用计算机自动控制实现以下步骤： 
S10、自动立体仓自动出料，将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位； 
S20、自动上料装置动作，吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位； 
S30、激光切割单元工作，对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位； 
S40、分选码垛单元工作，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。 
优选地，所述步骤S10具体包括以下步骤： 
S110、升降机自动升到与立体仓的仓位相同的高度，该仓位内的输送链将托盘移动到升降机上； 
S120、升降机下降到托盘托出口处，托盘通过托盘出口处的输送装置运送到吸盘上料位上。 
优选地，所述步骤S20具体包括以下步骤： 
S210、自动上料装置上的气嘴吸附住钣金的表面； 
S220、自动上料装置上的旋转气缸动作，对气嘴上吸附的钣金进行摆动； 
S230、自动上料装置将钣金移动至切割加工位。 
优选地，所述步骤S30具体包括以下步骤： 
S310、通过直线移动机构移动第一反射镜以实现不同的激光输出； 
S320、开启激光切割单元中的激光器，实现对切割加工位上的工件进行激光切割加工。 
优选地，所述步骤S40具体包括以下步骤： 
S410、对切割后的工件及废料进行去除毛刺和碎削处理； 
S420、对去除毛刺和碎削后的工件及废料进行分选码垛处理，以将工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。 
本发明还提供一种实现上述的激光精密钣金加工工艺的系统，包括： 
自动立体仓，用于将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位上； 
设于自动立体仓一侧的自动上料装置，用于吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位； 
设于自动上料装置一侧的激光切割单元，用于对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位； 
以及设于激光切割单元一侧的分选码垛单元，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。 
所述自动立体仓、自动上料装置激光切割单元和分选码垛单元依次配合。 
优选地，所述自动立体仓包括相对设置的两个堆叠货架，设于两个堆叠货架之间的升降机，垂直的设于每个堆叠货架内的多个仓位，设于每个仓位底部的输送链，设于输送链上的托盘，设于升降机顶部的托盘放置平台，设于任意一个堆叠货架底部的托盘出口，设于堆叠货架外侧并与所述托盘出口相对应的托盘固定平台，以及设于托盘出口内的输送装置，该输送装置用于将位于托盘放置平台上的托盘运送到托盘固定平台上。 
优选地，所述自动上料装置包括支架，安装于支架上的面板，设于面板上的直线移动平台，安装于面板上用于驱动直线移动平台动作的电机，设于直线移动平台上并与直线移动平台配合的移动基座，安装于移动基座上的悬臂，安装于悬臂上的用于驱动所述气嘴夹持臂转动的旋转气缸，安装于旋转气缸的输出端的气嘴夹持臂，以及安装于气嘴夹持臂上的至少一个气嘴。 
优选地，所述激光切割单元包括激光器，与激光器的输出光路对应的第一反射镜，设于第一反射镜的反射光路一侧的第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，设于第二反射镜的反射光路上的第一输出镜，设于第三反射镜的反射光路上的第二输出镜和设于第四反射 镜的反射光路上的第三输出镜，以及用于安装第一反射镜的直线移动机构，所述直线移动机构用于驱动第一反射镜的反射光路于第二反射镜的入射光路或第三反射镜的入射光路或第四反射镜的入射光路之间切换. 
优选地，所述分选码垛单元通过一输送带与激光切割单元连通，所述分选码垛单元包括依次设于输送带上的托辊和横梁，设于托辊上的柔性带刷，安装于横梁上的第一码垛机械手和第二码垛机械手，设于输送带两侧的废料箱和工件箱并且废料箱与第一码垛机械手相对应以及工件箱与第二码垛机械手相对应，以及设于输送带尾端的工件平台，且所述第一码垛机械手通过一第一移动机构安装于横梁上，第二码垛机械手通过一第二移动机构安装于横梁上。 
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一方面采用自动立体仓自动出料，另一方面采用自动上料装置吸取托盘并移动至切割加工位；再一方面通过分选码垛单元工作将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱，使用激光进行代加工物料的切割，实现了出料、上料、切割和分选的自动化过程，降低了劳动强度且提高了工作效率。 
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1是本发明所述激光精密钣金加工工艺的流程图。 
图2是本发明所述激光精密钣金加工工艺中步骤S10的流程图。 
图3是本发明所述激光精密钣金加工工艺步骤S20的具体流程图。 
图4是本发明所述激光精密钣金加工工艺步骤S30的具体流程图。 
图5是本发明所述激光精密钣金加工工艺步骤S40的具体流程图。 
图6是本发明所述激光精密钣金加工工艺实现系统的框架图。 
图7是本发明所述激光精密钣金加工工艺实现系统中自动立体仓的结构示意图。 
图8是本发明所述激光精密钣金加工工艺实现系统中自动上料装置的结构示意图。 
图9是本发明图8中A处的放大图。 
图10是本发明所述激光精密钣金加工工艺实现系统中激光切割单元的结构示意图。 
图11是本发明所述激光精密钣金加工工艺实现系统中分选码垛单元的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 
参阅图6所示，本发明提供一种激光精密钣金加工系统，包括：自动立体仓1，用于将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位上；设于自动立体仓1一侧的自动上料装置2，用于吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位；设于自动上料装置2一侧的激光切割单元3，用于对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位；以及设于激光切割单元3一侧的分选码垛单元4，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱，其中，自动立体仓1、自动上料装置2激光切割单元3和分选码垛单元4依次配合。 
参阅图7所示，本发明中的自动立体仓1包括相对设置的两个堆叠货架，设于两个堆叠货架之间的升降机13，垂直的设于每个堆叠货架内的多个仓位11，设于每个仓位11底部的输送链，设于输送链上的托盘12，设于升降机13顶部的托盘放置平台14，设于任意一个堆叠货架底部的托盘出口15，设于堆叠货架外侧并与所述托盘出口15相对应的托盘固定平台16，以及设于托盘出口15内的输送装置10，该输送装置10用于将位于托盘放置平台14上的托盘12运送到托盘固定平台16上。 
作为优选，所述的自动立体仓1还包括安装于托盘固定平台16两侧的托盘固定侧板17，以及设于托盘固定平台16外侧的挡板18，所述托盘固定平台16、托盘固定侧板17和挡板18共同围成一容纳托盘12的腔体，以及所述自动立体仓11还包括设于所述挡板18内侧的磁力块19。 
作为优选，所述的输送装置10为链条式输送机构。 
参阅图8和图9所示，本发明中的自动上料装置2包括支架21，安装于支架21上的面板22，设于面板22上的直线移动平台24，安装于面板22上用于驱动直线移动平台24动作的电机23，设于直线移动平台24上并与直线移动平台24配合的移动基座25，安装于移动基座25上的悬臂27，安装于悬臂27上的旋转气缸28，安装于旋转气缸28的输出端的气嘴夹持臂29，以及安装于气嘴夹持臂29上的至少一个气嘴211，所述旋转气缸28用于驱动所述气嘴夹持臂29转动。 
作为优选，本发明中的自动上料装置2中的气嘴夹持臂29上设有两个对称的气嘴夹腔20，每个气嘴夹腔20内安装有一个气嘴211。 
作为优选，本发明中的悬臂27通过一固定机构26安装于移动基座25上，所述固定机构26包括安装于悬臂27一端的第一固定板212，安装于移动基座25外端的第二 固定板214，以及连接在第一固定板212与第二固定板214之间的L形连接板213。 
参阅图10所示，本发明中的激光切割单元3包括激光器31，与激光器31的输出光路对应的第一反射镜32，设于第一反射镜32的反射光路一侧的第二反射镜33、第三反射镜34和第四反射镜35，设于第二反射镜33的反射光路上的第一输出镜36，设于第三反射镜34的反射光路上的第二输出镜37和设于第四反射镜35的反射光路上的第三输出镜38，以及用于安装第一反射镜32的直线移动机构311，所述直线移动机构311用于驱动第一反射镜32的反射光路于第二反射镜33的入射光路或第三反射镜34的入射光路或第四反射镜35的入射光路之间切换； 
作为优选，本发明中的激光切割单元3还包括设于第三反射镜34的反射光路与第二输出镜37之间的第一倍频晶体39，以及设于第四反射镜35的反射光路与第三输出镜38之间的第二倍频晶体30。 
作为优选，本发明中的直线移动机构311为由电机驱动的齿轮齿条机构、由油缸或气缸驱动的滑块导轨式移动机构或线性模组。 
为了实现不同的激光输出，第二至第四反射镜33、34、35的反射面可分别涂有不同的反射膜，例如：1064nm、532nm和355nm反射膜，在第一输出镜36、第二输出镜37和第三输出镜38上再涂有不同的增透膜，例如1064nm、532nm和355nm增透膜。 
参阅图11所示，本发明中的分选码垛单元4通过一输送带41与激光切割单元3连通，所述分选码垛单元包括依次设于输送带41上的托辊42和横梁44，设于托辊42上的柔性带刷43，安装于横梁44上的第一码垛机械手45和第二码垛机械手46，设于输送带41两侧的废料箱47和工件箱48并且废料箱47与第一码垛机械手45相对应以及工件箱48与第二码垛机械手46相对应，以及设于输送带41尾端的工件平台49，且所述第一码垛机械手45通过一第一移动机构安装于横梁44上，第二码垛机械手46通过一第二移动机构安装于横梁44上。 
作为优选，本发明中的分选码垛单元4中的柔性带刷43的宽度与输送带41的宽度相等，且所述柔性带刷43的底部与输送带41之间的距离小于输送带41上钣金的厚度。 
作为优选，本发明中的分选码垛单元4还包括设于工件平台49端部的多个可旋转的定位柱40，以及设于每个定位柱40外侧的柔性定位套。 
作为优选，本发明中的横梁44上设有齿条411，所述第一移动机构包括设于第一码垛机械手45上的第一电机412，设于第一电机412输出轴的第一齿轮413，所述第二移动机构包括设于第二码垛机械手46上的第二电机414，设于第二电机414输出轴上的第二齿轮415，且所述第一齿轮413和第二齿轮415均与齿条411相配合。 
参阅图1-图5所示，本发明提供的激光精密钣金加工工艺，包括采用计算机自动控制实现以下步骤： 
第一步、自动立体仓1自动出料，将自动立体仓1内放置钣金的托盘12移动到吸盘上料位(即托盘固定平台16上)；具体为：首先、升降机自动升到与立体仓的仓位相同的高度，该仓位内的输送链将托盘移动到升降机上；然后、升降机13下降到托盘托出口15处，托盘12通过托盘出口处15的输送装置10运送到吸盘上料位上。 
第二步、自动上料装置2动作，吸取吸盘上料位上的托盘12，并移动至切割加工位；具体为：首先、自动上料装置上的气嘴211吸附住钣金的表面；然后、自动上料装置上的旋转气缸28动作，对气嘴211上吸附的钣金进行摆动，防止吸附双料；最后、自动上料装置将钣金移动至切割加工位。 
第三步、激光切割单元3工作，对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位；具体为：首先、通过直线移动机构311移动第一反射镜32以实现不同的激光输出；然后、开启激光切割单元中的激光器31，实现对切割加工位上的工件进行激光切割加工。 
第四步、分选码垛单元4工作，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱47和工件箱48，具体为：首先、对切割后的工件及废料进行去除毛刺和碎削处理，即采用托辊42上的柔性带刷43进行去除毛刺和碎削处理；然后、对去除毛刺和碎削后的工件及废料进行分选码垛处理，以将工件和废料分别移动到废料箱47和工件箱48。 
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种激光精密钣金加工工艺，其特征在于，该工艺包括采用计算机自动控制实现以下步骤：
S10、自动立体仓自动出料，将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位；
S20、自动上料装置动作，吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位；
S30、激光切割单元工作，对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位；
S40、分选码垛单元工作，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。
2.根据权利要求1所述的综合钣金加工工艺，其特征在于，所述步骤S10具体包括以下步骤：
S110、升降机自动升到与立体仓的仓位相同的高度，该仓位内的输送链将托盘移动到升降机上；
S120、升降机下降到托盘托出口处，托盘通过托盘出口处的输送装置运送到吸盘上料位上。
3.根据权利要求1所述的综合钣金加工工艺，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：
S210、自动上料装置上的气嘴吸附住钣金的表面；
S220、自动上料装置上的旋转气缸动作，对气嘴上吸附的钣金进行摆动；
S230、自动上料装置将钣金移动至切割加工位。
4.根据权利要求1所述的综合钣金加工工艺，其特征在于，所述步骤S30具体包括以下步骤：
S310、通过直线移动机构移动第一反射镜以实现不同的激光输出；
S320、开启激光切割单元中的激光器，实现对切割加工位上的工件进行激光切割加工。
5.根据权利要求1所述的综合钣金加工工艺，其特征在于，所述步骤S40具体包括以下步骤：
S410、对切割后的工件及废料进行去除毛刺和碎削处理；
S420、对去除毛刺和碎削后的工件及废料进行分选码垛处理，以将工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。
6.一种实现权利要1至5任意一项所述的综合钣金加工工艺的系统，其特征在于，包括：
自动立体仓(1)，用于将自动立体仓内放置钣金的托盘移动到吸盘上料位上；
设于自动立体仓(1)一侧的自动上料装置(2)，用于吸取吸盘上料位上的托盘，并移动至切割加工位；
设于自动上料装置(2)一侧的激光切割单元(3)，用于对切割加工位上的钣金进行切割加工以形成工件和废料，并采用输送带将工件和废料移动至分选码垛位；
以及设于激光切割单元(3)一侧的分选码垛单元(4)，将分选码垛位内的工件和废料分别移动到废料箱和工件箱。
所述自动立体仓(1)、自动上料装置(2)激光切割单元(3)和分选码垛单元(4)依次配合。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自动立体仓(1)包括相对设置的两个堆叠货架，设于两个堆叠货架之间的升降机(13)，垂直的设于每个堆叠货架内的多个仓位(11)，设于每个仓位(11)底部的输送链，设于输送链上的托盘(12)，设于升降机(13)顶部的托盘放置平台(14)，设于任意一个堆叠货架底部的托盘出口(15)，设于堆叠货架外侧并与所述托盘出口(15)相对应的托盘固定平台(16)，以及设于托盘出口(15)内的输送装置(10)，该输送装置(10)用于将位于托盘放置平台(14)上的托盘(12)运送到托盘固定平台(16)上。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自动上料装置(2)包括支架(21)，安装于支架(21)上的面板(22)，设于面板(22)上的直线移动平台(24)，安装于面板(22)上用于驱动直线移动平台(24)动作的电机(23)，设于直线移动平台(24)上并与直线移动平台(24)配合的移动基座(25)，安装于移动基座(25)上的悬臂(27)，安装于悬臂(27)上的用于驱动所述气嘴夹持臂(29)转动的旋转气缸(28)，安装于旋转气缸(28)的输出端的气嘴夹持臂(29)，以及安装于气嘴夹持臂(29)上的至少一个气嘴(211)。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述激光切割单元(3)包括激光器(31)，与激光器(31)的输出光路对应的第一反射镜(32)，设于第一反射镜(32)的反射光路一侧的第二反射镜(33)、第三反射镜(34)和第四反射镜(35)，设于第二反射镜(33)的反射光路上的第一输出镜(36)，设于第三反射镜(34)的反射光路上的第二输出镜(37)和设于第四反射镜(35)的反射光路上的第三输出镜(38)，以及用于安装第一反射镜(32)的直线移动机构(311)，所述直线移动机构(311)用于驱动第一反射镜(32)的反射光路于第二反射镜(33)的入射光路或第三反射镜(34)的入射光路或第四反射镜(35)的入射光路之间切换。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分选码垛单元(4)通过一输送带(41)与激光切割单元(3)连通，所述分选码垛单元包括依次设于输送带(41)上的托辊(42)和横梁(44)，设于托辊(42)上的柔性带刷(43)，安装于横梁(44)上的第一码垛机械手(45)和第二码垛机械手(46)，设于输送带(41)两侧的废料箱(47)和工件箱(48)并且废料箱(47)与第一码垛机械手(45)相对应以及工件箱(48)与第二码垛机械手(46)相对应，以及设于输送带(41)尾端的工件平台(49)，且所述第一码垛机械手(45)通过一第一移动机构安装于横梁(44)上，第二码垛机械手(46)通过一第二移动机构安装于横梁(44)上。
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