CN105817555A - 工件加工系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工件加工系统，包括：折弯机构，用于沿预定的折弯线将工件折弯预定角度。所述折弯机构包括：机架；夹具，安装在所述机架上，用于沿所述折弯线夹持住所述工件；升降机构，安装在所述机架上，能够沿竖直方向上下移动；齿轮，枢转地安装在所述升降机构上；齿条，安装在所述升降机构上，并与所述齿轮啮合，用于驱动所述齿轮绕其中心轴线旋转；齿条驱动机构，安装在所述升降机构上，用于驱动所述齿条沿所述竖直方向上下移动；和弯折辊，固定在所述齿轮的端面上，以便随所述齿轮一起绕所述中心轴线旋转。本发明中，利用一个自动折弯机构对工件进行折弯，因此，能够高效和高精度地完成工件的折弯工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于加工工件的系统和方法，尤其涉及一种用于弯折工件的系统和方法。
背景技术
在电子工业中，很多电子器件的引脚是弯折的，而不是笔直的，因此，在制造的过程中，需要对这些电子器件的引脚进行弯折且需要保证电子器件的引脚表面上的镀层不能划伤。在现有技术中，一般通过人工的方法对这些电子器件的引脚进行弯折。人工弯折工作量很大，工人负担很重，生产效率非常低。此外，人工弯折的精度差，会出现各种问题，例如，弯折角度过大或过小，弯折边缘偏离理论弯折边缘，电子器件的引脚与折弯模具接触的表面容易出现划伤等。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
本发明的一个目的在于提供一种工件加工系统和方法，其能够高效和高精度地对工件进行弯折。
本发明的一个目的在于提供一种工件加工系统和方法，其能够防止在折弯工件时划伤工件的表面。
根据本发明的一个方面，提供一种工件加工系统，包括：折弯机构，用于沿预定的折弯线将工件折弯预定角度。其中，所述折弯机构包括：机架；夹具，安装在所述机架上，用于沿所述折弯线夹持住所述工件；升降机构，安装在所述机架上，能够沿竖直方向上下移动；齿轮，枢转地安装在所述升降机构上；齿条，安装在所述升降机构上，并与所述齿轮啮合，用于驱动所述齿轮绕其中心轴线旋转；齿条驱动机构，安装在所述升降机构上，用于驱动所述齿条沿所述竖直方向上下移动；和弯折辊，固定在所述齿轮的端面上，以便随所述齿轮一起绕所述中心轴线旋转。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述工件加工系统还包括：切割机构，用于沿预定的切割线切割工件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述工件加工系统还包括：视觉系统，用于拍摄所述工件的图像，并根据拍摄到的图像确定所述工件上的折弯线和切割线的位置。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述工件加工系统还包括：送料机构，用于向所述折弯机构和所述切割机构供应待加工的工件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述工件加工系统还包括：移动机构，能够在水平面内沿相互垂直的第一方向和第二方向移动，所述折弯机构安装在所述移动机构上，以便随所述移动机构沿所述第一方向和所述第二方向移动。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述折弯机构包括一对齿轮和一个齿条，所述一个齿条与所述一对齿轮中的一个齿轮啮合；并且所述弯折辊连接在所述一对齿轮之间。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述升降机构上设置有一对支撑臂，所述一对齿轮枢转地安装在所述一对支撑臂的末端上。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述弯折辊为圆弧形板，并且所述圆弧形板的中心轴线与所述齿轮的中心轴线重合。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述升降机构包括丝杠传动机构以及驱动丝杠传动机构运转的电机。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述齿条驱动机构包括与齿条啮合的驱动齿轮和驱动该驱动齿轮旋转的电机。
根据本发明的另一个方面，提供一种工件加工方法，包括以下步骤：
S110：提供如前所述的工件加工系统；
S120：送料机构将工件输送到预定的加工位置；
S130：视觉系统拍摄所述工件的图像，并根据拍摄到的图像和预定的加工参数预先确定所述工件上的折弯线和切割线的位置；
S140：移动机构将折弯机构移动到与工件对应的加工位置；
S150：夹具沿确定的折弯线夹持住所述工件；
S160：切割机构沿确定的切割线切割所述工件；
S170：升降机构将齿轮和齿条移动到预定位置；和
S180：齿条驱动机构驱动齿条移动，从而通过齿条驱动齿轮和弯折辊旋转，并通过弯折辊推压所述工件，使所述工件沿折弯线折弯预定角度。
根据本发明的一个实例性的实施例，在所述步骤S170中，当升降机构将齿轮和齿条移动到预定位置时，所述齿轮的中心轴线与所述工件弯折后形成的弧形角部的中心线对齐。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S130中，所述视觉系统还根据拍摄到的图像和预定的折弯参数预先确定所述工件弯折后形成的弧形角部的中心线的位置。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S180中，利用视觉系统检测工件的实际弯折角度，并根据实际弯折角度与理论弯折角度之间的角度差对所述齿条驱动机构进行闭环反馈控制，直至所述角度差为零。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S120中，所述送料机构在所述视觉系统的引导下将所述工件输送到预定的加工位置。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S140中，所述移动机构在所述视觉系统的引导下将所述折弯机构移动到与工件对应的加工位置。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S150中，所述夹具在所述视觉系统的引导下沿确定的折弯线夹持住所述工件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S160中，所述切割机构在所述视觉系统的引导下沿确定的切割线切割所述工件；
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述步骤S170中，所述升降机构在所述视觉系统的引导下将所述齿轮和所述齿条移动到预定位置。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述工件是电子器件，所述送料机构包括传送带，所述工件承载在所述传送带上，经由所述传送带被输送到预定的加工位置。
本发明的前述各个实施例的工件加工系统和方法中，利用一个自动折弯机构对工件进行折弯，因此，能够高效和高精度地完成工件的折弯工作。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的工件加工系统的立体示意图；
图2显示利用图1中的视觉系统拍摄输送到加工位置的工件的图像并根据拍摄的图像确定工件的切割线和弯折线的示意图；
图3显示图2中的A部分的放大示意图，其中显示出通过视觉系统确定的切割线和弯折线；
图4显示加工好的一个工件的立体示意图；
图5显示图1中的工件加工系统的折弯机构移动到与工件对应的加工位置之后的示意图；
图6显示图5所示的工件加工系统侧视图，其中显示出工件被夹具夹持住；和
图7显示图6中的弯折机构的局部放大示意图，其中工件被折弯辊弯折到预定角度。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
根据本发明的一个总体技术构思，提供一种工件加工系统，包括：折弯机构，用于沿预定的折弯线将工件折弯预定角度。其中，所述折弯机构包括：机架；夹具，安装在所述机架上，用于沿所述折弯线夹持住所述工件；升降机构，安装在所述机架上，能够沿竖直方向上下移动；齿轮，枢转地安装在所述升降机构上；齿条，安装在所述升降机构上，并与所述齿轮啮合，用于驱动所述齿轮绕其中心轴线旋转；齿条驱动机构，安装在所述升降机构上，用于驱动所述齿条沿所述竖直方向上下移动；和弯折辊，固定在所述齿轮的端面上，以便随所述齿轮一起绕所述中心轴线旋转。
图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的工件加工系统的立体示意图。
在本发明的一个实例性的实施例中，公开一种工件加工系统。如图1所示，该工件加工系统主要包括一个送料机构100、一个折弯机构200、一个移动机构300、一个切割机构400和一个视觉系统500。
图2显示利用图1中的视觉系统500拍摄输送到加工位置的工件10的图像并根据拍摄的图像确定工件10的切割线L1和弯折线L2的示意图；图3显示图2中的A部分的放大示意图，其中显示出通过视觉系统500确定的切割线L1和弯折线L2。
如图1至图3所示，在本发明的一个实例性的实施例中，送料机构100用于向折弯机构200和切割机构400供应待加工的工件10。折弯机构200用于沿预定的折弯线L2将工件10折弯预定角度，例如，弯折90度。移动机构300能够在水平面内沿相互垂直的第一方向X和第二方向Y移动，并且折弯机构200安装在移动机构300上，以便随移动机构300沿第一方向X和第二方向Y移动。切割机构400用于沿预定的切割线L1切割工件10。视觉系统500用于拍摄工件10的图像，并根据拍摄到的图像和预定的加工参数确定工件10上的折弯线L2和切割线L1的位置。
图5显示图1中的工件加工系统的折弯机构200移动到与工件10对应的加工位置之后的示意图；图6显示图5所示的工件加工系统侧视图，其中显示出工件10被夹具210夹持住；和图7显示图6中的弯折机构200的局部放大示意图，其中显示出工件10被折弯辊223弯折到预定角度。
如图6和图7所示，在本发明的一个实例性的实施例中，折弯机构200主要包括机架201、夹具210、升降机构202、齿轮222、齿条221、齿条驱动机构203和弯折辊223。
请继续参见图6和图7，在图示的实施例中，机架201安装在移动机构300上，能够随移动机构300沿第一方向X和第二方向Y移动。夹具210安装在机架201上，具有上夹持块和下夹持块，用于从工件10的上下两侧夹持住工件10，并且上夹持块和下夹持块的边缘与工件10的折弯线L2对齐，以便沿折弯线L2夹持住工件10。
如图6和图7所示，升降机构202安装在机架201上，能够沿竖直方向上下移动。弯折辊223固定在齿轮222的端面上，齿轮222与齿条221啮合，并且齿条221和齿轮222都安装在升降机构202上，以便随升降机构202沿竖直方向Z上下移动。
在图示的实施例中，如图6和图7所示，折弯机构200包括一对齿轮222和一个齿条221。一个齿条221与一对齿轮222中的一个齿轮222啮合。弯折辊223连接在一对齿轮222之间。
在图示的实施例中，如图6和图7所示，升降机构202上设置有一对支撑臂224，一对齿轮222枢转地安装在一对支撑臂224的末端上。
在图示的实施例中，如图6和图7所示，齿条驱动机构203安装在升降机构202上，以便随升降机构202沿竖直方向Z上下移动。齿条驱动机构203用于驱动齿条221沿竖直方向Z上下移动。当齿条221沿竖直方向Z上下移动时，齿轮222和固定在其上的弯折辊223就会绕齿轮222的中心轴线X1旋转。
在本发明的一个实例性的实施例中，如图6和图7所示，弯折辊223为圆弧形板，例如，1/3圆弧形板或1/4圆弧形板，并且该圆弧形板的中心轴线与齿轮222的中心轴线X1重合。圆弧形板的半径可以根据工件10的弯折半径确定。但是，本发明不局限于图示的实施例，弯折辊223也可以为一个直径远小于齿轮222的圆柱形棍子。在前述实施例中，由于弯折辊223与工件10接触的表面为平滑的圆弧形表面，因此，在弯折辊223推压并折弯工件10的过程中，弯折辊223不会划伤工件10的表面。
尽管未图示，在本发明的一个实例性的实施例中，升降机构202可以包括丝杠传动机构以及驱动该丝杠传动机构运转的电机。
尽管未图示，在本发明的一个实例性的实施例中，齿条驱动机构203可以包括与齿条221啮合的驱动齿轮和驱动该驱动齿轮旋转的电机。
如图2至图4所示，在本发明的一个实例性的实施例中，工件10是一种电子器件，送料机构100包括传送带1，一排工件10承载在传送带1上，并经由传送带1被输送到预定的加工位置。但是，本发明不局限于图示的实施例，工件10也可以是其它需要折弯的产品，例如机械零部件。
下面将参照图1至图7来说明利用前述工件加工系统对工件进行加工的方法，该方法主要包括以下步骤：
S110：如图1所示，提供如前所述的工件加工系统；
S120：如图1和图5所示，送料机构100将工件10输送到预定的加工位置；
S130：如图2和图3所示，视觉系统500拍摄工件10的图像，并根据拍摄到的图像和预定的加工参数预先确定工件10上的折弯线L2和切割线L1的位置；
S140：如图5和图6所示，移动机构300将折弯机构200移动到与工件10对应的加工位置；
S150：如图6所示，夹具210沿确定的折弯线L2夹持住工件10；
S160：如图6所示，切割机构400沿确定的切割线L1切割工件10：
S170：如图7所示，升降机构202将齿轮222和齿条221移动到预定位置；和
S180：如图7所示，齿条驱动机构203驱动齿条221移动，从而通过齿条221驱动齿轮222和弯折辊223旋转，并通过弯折辊223推压工件10，使工件10沿折弯线L2折弯预定角度。
图4显示加工好的一个工件10的立体示意图。
如图4和图7所示，在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S130中，视觉系统500还根据拍摄到的图像和预定的折弯参数预先确定工件10弯折后形成的弧形角部11的中心线C11的位置。并且在前述步骤S170中，当升降机构202将齿轮222和齿条221移动到预定位置时，齿轮222的中心轴线X1与工件10弯折后形成的弧形角部11的中心线C11对齐。这样，就能够保证弯折后的工件10的弧形角部11的实际中心线与理论中心线C11对齐。
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S180中，利用视觉系统500检测工件10的实际弯折角度，并根据检测到的实际弯折角度与理论弯折角度之间的角度差对齿条驱动机构203进行闭环反馈控制，直至角度差为零。这样，能够保证工件10的实际弯折角度与理论弯折角度相等。
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S120中，送料机构100在视觉系统500的引导下将工件10输送到预定的加工位置。
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S140中，移动机构300在视觉系统500的引导下将折弯机构200移动到与工件10对应的加工位置。
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S150中，夹具210在视觉系统500的引导下沿确定的折弯线L2夹持住工件10。
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S160中，切割机构400在视觉系统500的引导下沿确定的切割线L1切割工件10；
在本发明的一个实例性的实施例中，在前述步骤S170中，升降机构202在视觉系统500的引导下将齿轮222和齿条221移动到预定位置。
在本发明的前述实施例中，整个工件加工系统通过程序控制，自动地执行工件的夹持、切割和折弯等工序，因此，能够提高加工效率，并且利用视觉系统精确地识别各个加工位置，例如，切割线的位置、折弯线的位置，因此，能够提高加工精度。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，并且各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (20)
1.一种工件加工系统，包括：
折弯机构(200)，用于沿预定的折弯线(L2)将工件(10)折弯预定角度，
其特征在于，
所述折弯机构(200)包括：
机架(201)；
夹具(210)，安装在所述机架(201)上，用于沿所述折弯线(L2)夹持住所述工件(10)；
升降机构(202)，安装在所述机架(201)上，能够沿竖直方向上下移动；
齿轮(222)，枢转地安装在所述升降机构(202)上；
齿条(221)，安装在所述升降机构(202)上，并与所述齿轮(222)啮合，用于驱动所述齿轮(222)绕其中心轴线(X1)旋转；
齿条驱动机构(203)，安装在所述升降机构(202)上，用于驱动所述齿条(221)沿所述竖直方向(Z)上下移动；和
弯折辊(223)，固定在所述齿轮(222)的端面上，以便随所述齿轮(222)一起绕所述中心轴线(X1)旋转。
2.根据权利要求1所述的工件加工系统，其特征在于，还包括：
切割机构(400)，用于沿预定的切割线(L1)切割工件(10)。
3.根据权利要求2所述的工件加工系统，其特征在于，还包括：
视觉系统(500)，用于拍摄所述工件(10)的图像，并根据拍摄到的图像确定所述工件(10)上的折弯线(L2)和切割线(L1)的位置。
4.根据权利要求3所述的工件加工系统，其特征在于，还包括：
送料机构(100)，用于向所述折弯机构(200)和所述切割机构(400)供应待加工的工件(10)。
5.根据权利要求4所述的工件加工系统，其特征在于，还包括：
移动机构(300)，能够在水平面内沿相互垂直的第一方向(X)和第二方向(Y)移动，
所述折弯机构(200)安装在所述移动机构(300)上，以便随所述移动机构(300)沿所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)移动。
6.根据权利要求5所述的工件加工系统，其特征在于：
所述折弯机构(200)包括一对齿轮(222)和一个齿条(221)，所述一个齿条(221)与所述一对齿轮(222)中的一个齿轮(222)啮合；并且
所述弯折辊(223)连接在所述一对齿轮(222)之间。
7.根据权利要求6所述的工件加工系统，其特征在于：
所述升降机构(202)上设置有一对支撑臂(224)，所述一对齿轮(222)枢转地安装在所述一对支撑臂(224)的末端上。
8.根据权利要求7所述的工件加工系统，其特征在于：
所述弯折辊(223)为圆弧形板，并且所述圆弧形板的中心轴线与所述齿轮(222)的中心轴线(X1)重合。
9.根据权利要求8所述的工件加工系统，其特征在于：
所述升降机构(202)包括丝杠传动机构以及驱动丝杠传动机构运转的电机。
10.根据权利要求9所述的工件加工系统，其特征在于：
所述齿条驱动机构(203)包括与齿条(221)啮合的驱动齿轮和驱动该驱动齿轮旋转的电机。
11.一种工件加工方法，包括以下步骤：
S110：提供如权利要求5所述的工件加工系统；
S120：送料机构(100)将工件(10)输送到预定的加工位置；
S130：视觉系统(500)拍摄所述工件(10)的图像，并根据拍摄到的图像和预定的加工参数预先确定所述工件(10)上的折弯线(L2)和切割线(L1)的位置；
S140：移动机构(300)将折弯机构(200)移动到与工件(10)对应的加工位置；
S150：夹具(210)沿确定的折弯线(L2)夹持住所述工件(10)；
S160：切割机构(400)沿确定的切割线(L1)切割所述工件(10)；
S170：升降机构(202)将齿轮(222)和齿条(221)移动到预定位置；和
S180：齿条驱动机构(203)驱动齿条(221)移动，从而通过齿条(221)驱动齿轮(222)和弯折辊(223)旋转，并通过弯折辊(223)推压所述工件(10)，使所述工件(10)沿折弯线(L2)折弯预定角度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S170中，当升降机构(202)将齿轮(222)和齿条(221)移动到预定位置时，所述齿轮(222)的中心轴线(X1)与所述工件(10)弯折后形成的弧形角部(11)的中心线(C11)对齐。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S130中，所述视觉系统(500)还根据拍摄到的图像和预定的折弯参数预先确定所述工件(10)弯折后形成的弧形角部(11)的中心线(C11)的位置。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S180中，利用视觉系统(500)检测工件(10)的实际弯折角度，并根据实际弯折角度与理论弯折角度之间的角度差对所述齿条驱动机构(203)进行闭环反馈控制，直至所述角度差为零。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S120中，所述送料机构(100)在所述视觉系统(500)的引导下将所述工件(10)输送到预定的加工位置。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S140中，所述移动机构(300)在所述视觉系统(500)的引导下将所述折弯机构(200)移动到与工件(10)对应的加工位置。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S150中，所述夹具(210)在所述视觉系统(500)的引导下沿确定的折弯线(L2)夹持住所述工件(10)。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S160中，所述切割机构(400)在所述视觉系统(500)的引导下沿确定的切割线(L1)切割所述工件(10)；
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
在所述步骤S170中，所述升降机构(202)在所述视觉系统(500)的引导下将所述齿轮(222)和所述齿条(221)移动到预定位置。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：
所述工件(10)是电子器件，所述送料机构(100)包括传送带(1)，所述工件(10)承载在所述传送带(1)上，经由所述传送带(1)被输送到预定的加工位置。
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