CN105364622A - 自备机械手的数控机床及进行工件装卸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用的技术方案为：自备机械手的数控机床，包括设有底座的机床本体，作为优选还包括机械手，所述机械手包括导杆气缸和气动卡爪，导杆气缸的外缸体固定于机床本体上的主轴箱下方，气动卡爪设置在导杆气缸的活塞杆前端，启动卡爪和导杆气缸分别外接可控气源；所述机床本体的底座上还设有可沿Y方向和X方向分别或同时移动的工作台3和立柱2，主轴箱设设置在立柱上可沿Z方向移动。

Description

自备机械手的数控机床及进行工件装卸的方法

技术领域

本发明涉及一种自备机械手的数控机床及进行工件装卸的方法，，尤其是加工中心自备装卸料的机械手机构。

背景技术

一般机床的上卸料机构为手动上卸料和机械手上卸料，机床本身不具备上卸料功能。随着工业自动化的发展机械手的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力是工业机械手机器人的一个重要分支，数控机床的进给速度由原来的10米、12米提升到现在的120米以上，大大提高了工件的加工效率，这样人工装卸工件时的劳动强度却来越大，人工操作已经远远不能满足高速高效的需求。机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，配置有独立的控制系统或依附于机床设备本身的控制系统，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件。机械手本身具有独立的可进行两维或三维空间移动的手臂和工件夹持部分组成，最终实现能将加工工件的自动装卸过程。

现行的机械手均为机床外置设备，多数为桁架机械手、折臂机械手以及工业机器人。机械手采购、使用成本较高，机械手上各零部件的加工、装配精度及复杂程度也很高。因而使机械手被中小型生产企业拒之门外，依然还是采用劳动强度较大的人工上卸料。

发明内容

本发明的目的是提供一种自备机械手的数控机床及进行工件装卸的方法，实现数控机床的低成本制造及装卸工件的速度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

自备机械手的数控机床，包括设有底座的机床本体，作为优选还包括机械手，所述机械手包括导杆气缸和气动卡爪，导杆气缸的外缸体固定于机床本体上的主轴箱下方，气动卡爪设置在导杆气缸的活塞杆前端，启动卡爪和导杆气缸分别外接可控气源；

所述机床本体的底座上还设有可沿Y方向和X方向分别或同时移动的工作台3和立柱2，主轴箱设设置在立柱上可沿Z方向移动。

作为优选，机床本体的内部设有刀库组件4和内部料仓组件，机床本体的外侧设防护罩，机床本体之外靠近内部料仓组件处还设有外部料仓。

作为优选，底座上安装有十字导轨滑座，十字导轨滑座上设Ｘ方向和Ｙ方向的直线导轨，工作台置于直线导轨上沿Ｘ方向和Ｙ方向可移动，工作台与底座间设两组滚珠丝杠副和及其配套的位移电机。

作为进一步的优选，立柱上安装有直线导轨，主轴箱安装于直线导轨上并可上下位移，立柱与主轴箱间设滚珠丝杠副及其配套的位移电机。

利用自备机械手的数控机床进行工件装卸的方法，包括以下步骤，

1）毛坯工件的抓取：主轴箱带动机械手移动至料仓工件存放位，机械手的气动卡爪张开并由导杆气缸推送至料仓的工件处，启动卡爪闭合抓取工件，导杆气缸的活塞杆带动气动卡爪缩回至主轴箱的下方，工作台沿Ｘ向或Ｙ向移动至工件下方，主轴箱带动抓有工件的启动卡爪Ｚ向移动放置于工作台上；

2）成品工件的送回：工作台载有成品工件沿Ｘ向或Ｙ向移动至机械手下方，主轴箱带动启动卡爪Ｚ向移动至工作台的成品工件处，气动卡爪张开抓取工件，主轴箱带动气动卡爪沿机床Z向移动料仓高度，导杆气缸的活塞杆前伸将气动卡爪移动到成品工件存放位，启动卡爪松开工件，导杆气缸缩回；

3）按照毛坯工件的抓取、成品工件的送回顺序持续进行。

本发明的优点效果是：

1、借助于数控机床本身的三个移动轴实现工件的装卸过程。

2、制造成本低，加工制造简单方便，工件定位精度高。

3、通过更换不同形式的气爪可以完成广泛工件的装卸动作。

附图说明

图1本发明的俯视结构示意图，

图2是本发明的图1中A向视图顺时针旋转90度的结构示意图。

1、底座，2、立柱，3、工作台，4、刀库，5、主轴箱，6、控制系统，7、机械手，8、防护罩，9、外部料仓，10、导杆气缸，11、气动卡爪，12内部料仓，13、工件。

具体实施方式

如图1所示自备机械手的数控机床，

自备机械手的数控机床，包括设有底座1的机床本体，底座部分1位于机床最底端，用于支撑机床业余各部分。所述机床本体的底座1上还设有可沿Y方向和X方向分别或同时移动的工作台3和立柱2，主轴箱5设设置在立柱3上可沿Z方向移动。

底座1上安装有十字导轨滑座，十字导轨滑座上设Ｘ方向和Ｙ方向的直线导轨，工作台3置于直线导轨上沿Ｘ方向和Ｙ方向可移动，工作台3与底座1间设两组滚珠丝杠副和及其配套的位移电机。

立柱2上安装有直线导轨，主轴箱5安装于直线导轨上并可上下位移，立柱2与主轴箱5间设滚珠丝杠副及其配套的位移电机。主轴箱部分5上安装有主轴、主电机等部件。

机床本体的内部设有刀库4和内部料仓12，十字导轨滑座上方和机床外侧的外侧设防护罩8，用于机床导轨的防护和加工时产生的铁削、切削液的防护。机床本体之外靠近内部料仓12处还设有外部料仓9。

机械手7包括导杆气缸10和气动卡爪11，导杆气缸10的外缸体固定于主轴箱5下方，气动卡爪11设置在导杆气缸10的活塞杆前端，气动卡爪11和导杆气缸10分别外接可控气源；导杆气缸10推动气动卡爪11沿机床Y方向。气动卡爪11用来抓取未加工工件放置到加工位置和抓取加工后的工件放置外部料仓9或内部料仓12。

该机床实现自动上卸料分为两种方式，第一种为置于机床防护罩外部的外部料仓9的装卸料。第二种为置于机床工作台上的内部料仓12的装卸料。

实现机床外部料仓9的自备机械手装卸工件的过程为：主轴箱5带动机械手7移动至外部料仓9第一层工件的高度，气动卡爪11的卡爪张开并由导杆气缸10推动向前移动至第一层工件处，气动卡爪11的卡爪闭合，抓取工件。导杆气缸10的活塞杆带动气动卡爪11和工件缩回至主轴箱5的下方，工作台3沿机床X向和Y向移动，使工件处于在工作台上相应的装夹位置的上方，主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向移动，使工件放置在机床工作台上，然后用于定位和装夹工件的夹具夹紧，开始加工工件。

工件加工完成后，工作台3带动工件沿机床X向和Y向移动至气动卡爪11的下方，主轴箱5带动机械手7沿机床Z向移动至气动卡爪11需要求夹紧位置，气动卡爪11加紧工件，主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向移动至外部料仓第一层工件的高度位置，导杆气缸10工作，将工件推送至外部料仓，气动卡爪11松开工件，导杆气缸10的活塞杆缩回。主轴箱带动机械手7沿机床Z方向向下移动至外部料仓9的第二层工件高度，气动卡爪11的卡爪张开并由导杆气缸10推动向前移动至第二层工件处，气动卡爪11的卡爪闭合，抓取工件。依次循环加工，实现批量工件的自动加工过程。

实现机床工作台上的内部料仓12的自备机械手装卸工件的过程为：首先将气爪更改成垂直安装形式，工作台部分沿机床X向和Y向移动，使工件13处于机械手7的下方，气动卡爪11的卡爪张开并由主轴箱5带动沿机床Z向移动至工件13的装夹位置，气动卡爪11的卡爪闭合，抓取工件13。工作台5沿机床X向和Y向移动，使工件13处于在工作台的装夹位置下方，主轴箱带动气动卡爪11和工件13沿机床Z向向下移动将工件13放置在工作台上的加工位置处，然后用于定位和装夹工件的夹具夹紧，开始加工工件。工件加工完成后，工作台3带动工件13沿机床X向和Y向移动至气动卡爪11的下方，主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向向下移动至气动卡爪11需要求夹紧位置，气动卡爪11加紧工件，主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向向上移动，工作台3带动工件13沿机床X向和Y向移动，将工件13置于内部料仓12的上方，主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向向下移动至工件13的初始位置，气动卡爪11松开工件。主轴箱5带动气动卡爪11沿机床Z向向上移动至安全位置，工作台3带动内部料仓沿机床X向和Y向移动使工件13置于气动卡爪11下方，气动卡爪11的卡爪张开并由主轴箱5带动沿机床Z向移动至工件13的装夹位置，气动卡爪11的卡爪闭合，抓取工件13。依次循环加工，实现批量工件的自动加工过程。

Claims (5)

1.一种自备机械手的数控机床，包括设有底座(1)的机床本体，其特征是，还包括机械手（7），所述机械手（7）包括导杆气缸（10）和气动卡爪（11），导杆气缸（10）的外缸体固定于主轴箱（5）下方，气动卡爪（11）设置在导杆气缸（10）的活塞杆前端，气动卡爪（11）和导杆气缸（10）分别外接可控气源；

所述机床本体的底座(1)上还设有可沿Y方向和X方向分别或同时移动的工作台（3）和立柱（2），主轴箱（5）设置在立柱（3）上可沿Z方向移动。

2.根据权利要求1所述的自备机械手的数控机床，其特征是，机床本体的内部设有刀库（4）和内部料仓（12），机床本体的外侧设防护罩（8），机床本体之外靠近内部料仓（12）处还设有外部料仓（9）。

3.根据权利要求２所述的自备机械手的数控机床，其特征是，底座(1)上安装有十字导轨滑座，十字导轨滑座上设Ｘ方向和Ｙ方向的直线导轨，工作台(3)置于直线导轨上沿Ｘ方向和Ｙ方向可移动，工作台（3）与底座（1）间设两组滚珠丝杠副和及其配套的位移电机。

4.根据权利要求３所述的自备机械手的数控机床，其特征是，立柱(2)上安装有直线导轨，主轴箱(5)安装于直线导轨上并可上下位移，立柱(2)与主轴箱(5)间设滚珠丝杠副及其配套的位移电机。

5.一种利用权利要求4所述的自备机械手的数控机床进行工件装卸的方法，其特征是，包括以下步骤，

1）毛坯工件的抓取：主轴箱带动机械手移动至料仓工件存放位，机械手的气动卡爪张开并由导杆气缸推送至料仓的工件处，启动卡爪闭合抓取工件，导杆气缸的活塞杆带动气动卡爪缩回至主轴箱的下方，工作台沿Ｘ向或Ｙ向移动至工件下方，主轴箱带动抓有工件的启动卡爪Ｚ向移动放置于工作台上；

2）成品工件的送回：工作台载有成品工件沿Ｘ向或Ｙ向移动至机械手下方，主轴箱带动启动卡爪Ｚ向移动至工作台的成品工件处，气动卡爪张开抓取工件，主轴箱带动气动卡爪沿机床Z向移动料仓高度，导杆气缸的活塞杆前伸将气动卡爪移动到成品工件存放位，启动卡爪松开工件，导杆气缸缩回；

3）按照毛坯工件的抓取、成品工件的送回顺序持续进行。