CN106363448B - 一种cnc机床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CNC机床，包括机床本体和设置于机床本体上的防护门，其特征在于：还包括取料系统，所述取料系统包括设置于所述防护门前的用于上料和取料的机械手装置和设置于所述机床本体一侧的用于放置和输送加工零件的料仓。本发明具有结构简单，自动化程度高，能够自动进行加工零件的上料和取料的优点。

Description

一种CNC机床
技术领域
本发明涉及机床技术领域，尤其是一种CNC机床的技术。
背景技术
计算机数字控制机床（简称CNC），是一种装有程序控制系统的自动化机床，该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。CNC主要用于大规模的加工零件，其加工方式包括车外圆、镗孔、车平面等。可以编写程序，适用于批量生产，生产过程的自动化程度高，在汽车、航空航天以及军事工业中被广泛地应用。与普通机床相比，CNC具有加工精度高，加工质量稳定，可进行多坐标的联动、能加工形状复杂的零件，加工零件改变时只需改编数控程序，可节省生产准备时间。
但是CNC机床在加工过程中，通常采用人工方式进行零件的上料和取料，效率低、自动化程度低、人工成本高，且在加工零件重量较大或较为锋利时，容易造成操作人员的人身伤害，不利于生产。
发明内容
本发明的任务是提供一种便于自动进行加工零件的上料和取料，提高加工零件的自动化操作程度的CNC机床。
本发明通过下述技术方案来实现：
一种CNC机床，包括机床本体和设置于机床本体上的防护门，还包括取料系统，所述取料系统包括设置于所述防护门前的用于上料和取料的机械手装置和设置于所述机床本体一侧的用于放置和输送加工零件的料仓；所述机械手装置包括设置于防护门前方的机械手立柱、设置于所述机械手立柱上的的水平移动机构、滑动连接于水平移动机构上的下降机构；所述下降机构上滑动设置有机械手臂；所述机械手臂末端设置有可转动的机械手指，所述机械手指包括取料手指和上料手指；
所述料仓包括上料传送带和收料传送带，所述上料手指可夹取上料传送带上的未加工零件并通过所述防护门进入所述机床本体内；所述取料手指可将夹取的已加工零件放置于所述收料传送带上。
优选地，所述机械手指还包括一个基座，所述取料手指和上料手指互成角度安装在基座上，取料手指和上料手指均包括有驱动气缸、两个手指夹块、两个固定块、一个滑槽座、两个滑块，驱动气缸与基座固定连接，两个手指夹块分别与所述两个固定块固定连接成手指，两个固定块分别与所述两个滑块固定连接，所述两个滑块安装在滑槽座的滑槽内，滑槽座与驱动气缸固定连接，驱动气缸驱动两个滑块在滑槽座的滑槽内移动以形成手指夹持零件的状态与松开的状态。
优选地，所述两个手指夹块均为塑料夹块，且所述塑料夹块的夹料面设置有用于夹持零件的凹槽。
优选地，所述基座与一旋转气缸连接，基座在旋转气缸的驱动下转动。
优选地，所述水平移动机构包括水平横梁，水平横梁上设置有水平滑轨和水平滑块，所述下降机构连接于水平滑块上且能够通过水平滑块沿水平滑轨运动；所述水平滑块与一伺服电机连接，在伺服电机的驱动下滑动；
所述下降机构包括一手臂外罩，所述手臂外罩上设置有下降滑轨和下降滑块，所述机械手臂固定连接于下降滑块上且能够通过下降滑块沿下降滑轨运动；所述下降滑轨与一伺服电机连接，在伺服电机的驱动下滑动。
优选地，所述水平滑块与一手臂滑板固定连接，且所述手臂滑板的两侧设置分别有手臂锁紧块，所述手臂锁紧块上设有导槽，所述手臂外罩通过一铰接轴与手臂滑板铰接，所述手臂外罩的下端通过导槽与手臂锁紧块连接。
优选地，还包括设置于所述上料传送带和收料传送带下方的底座，以及用于驱动上料传送带和收料传送带的驱动机构；所述上料传送带和收料传送带并排设置，所述上料传送带包括有两条同步链条、与驱动机构连接的主动轴、从动轴，两条同步链条通过链轮分别与主动轴和从动轴安装连接，或每一条同步链条通过链轮各对应安装一条主动轴与从动轴。
所述两条同步链条上的链条链结均包括前后具备安装孔的内链板、前后具备安装孔的外链板、销轴，其中两条链条的链结一一对应且链结的外链板左右对齐，每条链条的每个链结的一块外链板成型为用于承载零件的传送支架，所述传送支架上设有弧形或折弯形的零件放置槽，所述收料传送带与上料传送带在各自的驱动机构驱动下传送方向相反。
优选地，所述上料传送带的传送下游末端部设置有检测加工零件到位的检测光感应装置。
优选地，所述底座包括底座架和设置在底座架下的脚杯，还设有用于移动料仓的万向轮，所述底座架上设置有系统控制箱。
优选地，还包括设置在传送带下方的接水盆，接水盆为一四周设有挡边的隔板，所述接水盆通过固定螺栓与所述底座架连接。
本发明的有益效果是：机械手臂能够在水平和竖直方向上自由移动，实现自动进行加工零件的上料和取料，提高了CNC机床的自动化程度，节约人工成本。
其中料仓的设置，结构紧凑，设计精巧，工艺流程简单，位置精准传送上料，自动收料。一般的零件在传送面板上呈无序状态，同时为连贯地进行传送，不便于机械手进行抓取。在本发明的上料工序中，链条传送带通过改进，设置传送支架，使零件有序的摆放上料传送带上，在传送带固定的位置上进行传送，且在传送带运行时不偏移位置。结合料到位检测光感应装置，提高了定位精准度；连续稳定地为生产提供待加工零件。在上料传送带一侧平行设置收料传送带，两传送带运行方向相反，大大的缩短了机械手抓取零件和机械手放置成品的距离，简化了机械手动作路径，节省了机械手工作程序，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明一种CNC机床的结构示意图；
图2是图1中的一种CNC机床的取料系统的机械手装置的结构示意图；
图3是图2中的A部分的局部放大图；
图4是图2中的B部分的局部放大图；
图5是图1中的一种CNC机床的取料系统的料仓；
图6是图5中的料仓的上料传送带的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明一种CNC机床作进一步描述:
一种CNC机床，包括机床本体60和设置于机床本体上的防护门70，还包括取料系统，取料系统包括设置于所述防护门前的用于上料和取料的机械手装置80和设置于所述机床本体60一侧的用于放置和输送加工零件的料仓90；机械手装置80包括设置于防护门70前方的机械手立柱50、设置于机械手立柱50上的的水平移动机构30、滑动连接于水平移动机构30上的下降机构40，下降机构40可在水平移动机构30左右滑动，下降机构40上滑动设置有机械手臂20，机械手臂20可在下降机构40上下滑动，机械手臂20末端设置有可转动的机械手指10，机械手指10包括取料手指12和上料手指13。对机床进行上加工零件操作时，上料手指13提前夹取未加工的零件，当机械手臂20移动到防护门70前，防护门70自动打开，机械手臂20进入机床本体60内部，对准到机床本体60内部的零件夹具，取料手指12进行夹取已加工好的零件，然后上料手指13上的未加工的零件送入零件夹具中，零件夹具夹紧未加工零件，机械手臂20退出防护门70.
机械手指10包括一个基座11、取料手指12和上料手指13，取料手指12和上料手指13互成角度安装在基座11上，该角度优选为一锐角，减少取料手指12和上料手指13在基座11上的占用空间，以及方便夹料和放料。取料手指12和上料手指13均包括有驱动气缸121、两个手指夹块122、两个固定块123、一个滑槽座124、两个滑块125，驱动气缸121与基座11固定连接，两个手指夹块122分别与两个固定块123固定可拆卸连接成手指，两个固定块123分别与两个滑块125固定可拆卸连接，方便部件损坏后替换。两个滑块125安装在滑槽座124的滑槽内，滑槽座124与驱动气缸121固定连接，驱动气缸121驱动两个滑块125在滑槽座124的滑槽内相向移动或相反移动以形成手指夹持零件的状态与松开的状态，驱动气缸121可以采用YAOFA的引拔气缸20*120。
为保护加工零件，不使加工零件的表面被手指夹块划伤，两个手指夹块122均为塑料夹块。同时为使更牢固的夹持加工零件，塑料夹块的夹料面设置有用于夹持零件的凹槽126，该凹槽的形状轮廓可以根据加工零件的表面而设定。
基座112与一旋转气缸111固定连接，旋转气缸111可驱动基座112转动。通过旋转气缸111，可以调节取料手指12和上料手指13的位置。在工作中，上料手指13夹持住零件，顺着水平移动机构30滑动，到达CNC机床的防护门70处，机械手臂20伸入CNC机床中，取料手指12到达零件夹持位置的时候，取料手指12的手指夹块122在驱动气缸121的驱动下，夹持零件，取出，然后通过旋转气缸111带动基座11转动，使得上料手指13转动到原先取料手指12的位置，将上料手指13所夹持的零件放入CNC机床的夹具中，然后机械手臂20沿下降机构40上升，退出CNC机床。
水平移动机构30包括水平横梁31，水平横梁31上设置有水平滑轨311和水平滑块312，下降机构40连接于水平滑块312上且能够通过水平滑块312沿水平滑轨311运动；水平滑块312与一伺服电机313连接，在伺服电机313的驱动下滑动。伺服电机313可以采用三菱电机的HF-KP73型号伺服电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
下降机构40包括一手臂外罩41，手臂外罩41上设置有下降滑轨和下降滑块，机械手臂20固定连接于下降滑块上且能够通过下降滑块沿下降滑轨运动；下降滑轨与一伺服电机413连接，在伺服电机413的驱动下滑动。伺服电机313可以采用三菱电机的HF-KP73型号伺服电机。
水平滑块312与手臂滑板32固定连接，且手臂滑板32的两侧设置分别有手臂锁紧块314，手臂锁紧块314上设有至少一个的导槽315，手臂外罩41的第一中部通过一铰接轴414与手臂滑板32铰接，手臂外罩41的第二中部设置有与导槽315相配合的螺栓，通过导槽315与螺栓的配合将手臂外罩41固定，同时可以以铰接轴414位支点，通过调节螺栓在导槽315的固定位置，改变手臂外罩41与水平面的角度，以配合实际生产的需要。
水平移动机构30上还设置有用于保护电线的第一拖链33，下降机构40上设置有用于保护电线的第二拖链42。拖链适合于使用在往复运动的场合，能够对内置的电缆、油管、气管、水管等起到牵引和保护作用。
水平滑块312与下降滑块均通过同步皮带与伺服电机连接。
机械手立柱50的下方还可以设置有用于连接CNC机床的固定板，通过固定板上设置螺纹孔与CNC机床螺纹连接。水平横梁31上还设置有气阀箱51。
料仓90包括底座15、设置在底座上方的上料传送带16和收料传送带17，上料手指13可夹取上料传送带上16的未加工零件并通过防护门70进入机床本体内60；取料手指12可将夹取的已加工零件放置于收料传送带17上。
在上料传送带和收料传送带下方设置有驱动结构14，上料传送带16和收料传送带17并排设置，上料传送带16包括设置有两条同步链条、主动轴、从动轴，其中主动轴、从动轴各设有一条，两条同步链条通过链轮安装。两条同步链条上的链结均包括前后具备安装孔的内链板2、前后具备安装孔的外链板1、销轴3，也可以包括套筒和滚子6。其中，内链板与套筒间、外链板与销轴间均为过盈配合，套筒与销轴间则为间隙配合，形成动联接。工作时，内、外链节间可以相对挠曲，套筒则绕销轴自由转动。为了减少销轴与套筒间的磨损，在它们之间应进行润滑。滚子活套在套筒外面，啮合时滚子沿链轮齿廓滚动，以减小链条与链轮轮齿间的磨损。
两条链条的链结一一对应且链结的外链板左右对齐，每条链条的每个链结的一块外链板成型为用于承载零件的传送支架。传送支架包括基座，基座由一个基座体构成，在基座体上部成型有两个间隔开的零件放置槽，两个间隔开的零件放置槽的槽口相互对齐，下部设有安装孔。零件放置槽为 “V”字型槽，适合圆柱形零件的摆放和固定传送。两条平行链条每个相对位置共四个外链板，只需在任一对称位置设置2个外链板为传送支架，即可使零件始终垂直于传送方向，放置在传送带上进行传送。
驱动结构可以为伺服电机，伺服电机与主动轴传动连接。收料传送带17与上料传送带16在各自的驱动结构驱动下传送方向相反。上料传送带16传送下游端部设置有料到位检测光电感应装置28和顶料夹具27。底座15包括底座架21和设置在底座架下的脚杯22，底座架下还设有用于移动料仓的万向轮23，当移动后放置在固定位置时，万向轮收起。底座架上设置有系统控制箱24。所述系统控制箱24一侧设置开口，通过开口与底座架上设置的气动快换接头29连接，料仓的控制线路以及各种设备的连接均需采用快换接头实现快速连接及分断。料仓还包括设置于上料传送带16两侧的零件定位挡板25。所述零件定位挡板为L形，所述挡板下端设置有定位槽，分别通过螺栓固定在底座架21上。收料传送带17包括用于放置成品零件的皮带。在两传送带下方设置的接水盆26，接水盆为一四周设有挡边的隔板，接水盆26通过固定螺栓与所述底座架21连接。
CNC机床工作时，料仓开始工作，机械手臂20上的取料手指12将加工完成的零件放置到收料传送带17的一端，让收料传送带17传送成品到收料口。此时收料传送带17的这一端平行位置为上料传送带16的零件抓取位置附近，机械手臂20动作路径大大减小。与此同时，摆放在上料传送带上的待加工零件在驱动结构14驱动下传送。零件到达料到位检测光电感应装置28的位置时，料到位检测光电感应装置28传送信号使机械手臂20上的上料手指13执行取料动作，抓取未加工的零件，机械手臂20沿下降机构40上升到固定位置，然后下降机构40沿水平移动机构30到达防护门70处，防护门70自动打开，机械手臂20沿下降机构40下降，机械手臂20进入机床本体60内部，对准到机床本体60内部的零件夹具，取料手指12进行夹取已加工好的零件，旋转气缸121驱动基座11转动，上料手指13位于取料手指12的位置，对准机床内的零件夹具，上料手指13上的未加工的零件送入零件夹具中，零件夹具夹紧未加工零件，机械手臂20沿下降机构40上升到固定位置，退出防护门70，下降机构40沿水平移动机构30到达收料传送带17的位置，以此循环动作。
本发明详细介绍了具体实施方式及其附图，但本发明不限于这些实施例及其附图，尤其不限于附图中的CNC机床的形状，附图中示出的是各种各样的形状中较为美观的CNC机床，虽然此形状不是本发明保护要求保护的技术点，只要本领域普通技术人员根据本发明，不付出创造性劳动，对其进行修改、等同替换、改进等而得到的其他实施方式及其附图，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种CNC机床，包括机床本体和设置于机床本体上的防护门，其特征在于：还包括取料系统，所述取料系统包括设置于所述防护门前的用于上料和取料的机械手装置和设置于所述机床本体一侧的用于放置和输送加工零件的料仓；所述机械手装置包括设置于防护门前方的机械手立柱、设置于所述机械手立柱上的的水平移动机构、滑动连接于水平移动机构上的下降机构；所述下降机构上滑动设置有机械手臂；所述机械手臂末端设置有可转动的机械手指，所述机械手指包括取料手指和上料手指；
所述料仓包括上料传送带和收料传送带，所述上料手指可夹取上料传送带上的未加工零件并通过所述防护门进入所述机床本体内；所述取料手指可将夹取的已加工零件放置于所述收料传送带上；
所述机械手指还包括一个基座，所述取料手指和上料手指互成角度安装在基座上，取料手指和上料手指均包括有驱动气缸、两个手指夹块、两个固定块、一个滑槽座、两个滑块，驱动气缸与基座固定连接，两个手指夹块分别与所述两个固定块固定连接成手指，两个固定块分别与所述两个滑块固定连接，所述两个滑块安装在滑槽座的滑槽内，滑槽座与驱动气缸固定连接，驱动气缸驱动两个滑块在滑槽座的滑槽内移动以形成手指夹持零件的状态与松开的状态。
2.根据权利要求1所述的CNC机床，其特征在于：所述两个手指夹块均为塑料夹块，且所述塑料夹块的夹料面设置有用于夹持零件的凹槽。
3.根据权利要求2所述的CNC机床，其特征在于：所述基座与一旋转气缸连接，基座在旋转气缸的驱动下转动。
4.根据权利要求3所述的CNC机床，其特征在于：所述水平移动机构包括水平横梁，水平横梁上设置有水平滑轨和水平滑块，所述下降机构连接于水平滑块上且能够通过水平滑块沿水平滑轨运动；所述水平滑块与一伺服电机连接，在伺服电机的驱动下滑动；
所述下降机构包括一手臂外罩，所述手臂外罩上设置有下降滑轨和下降滑块，所述机械手臂固定连接于下降滑块上且能够通过下降滑块沿下降滑轨运动；所述下降滑轨与一伺服电机连接，在伺服电机的驱动下滑动。
5.根据权利要求4所述的CNC机床，其特征在于：所述水平滑块与一手臂滑板固定连接，且所述手臂滑板的两侧设置分别有手臂锁紧块，所述手臂锁紧块上设有导槽，所述手臂外罩通过一铰接轴与手臂滑板铰接，所述手臂外罩的下端通过导槽与手臂锁紧块连接。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的CNC机床，其特征在于：还包括设置于所述上料传送带和收料传送带下方的底座，以及用于驱动上料传送带和收料传送带的驱动机构；所述上料传送带和收料传送带并排设置，所述上料传送带包括有两条同步链条、与驱动机构连接的主动轴、从动轴，两条同步链条通过链轮分别与主动轴和从动轴安装连接，或每一条同步链条通过链轮各对应安装一条主动轴与从动轴 ，
所述两条同步链条上的链条链结均包括前后具备安装孔的内链板、前后具备安装孔的外链板、销轴，其中两条链条的链结一一对应且链结的外链板左右对齐，每条链条的每个链结的一块外链板成型为用于承载零件的传送支架，所述传送支架上设有弧形或折弯形的零件放置槽，所述收料传送带与上料传送带在各自的驱动机构驱动下传送方向相反。
7.根据权利要求6所述的CNC机床，其特征在于：所述上料传送带的传送下游末端部设置有检测加工零件到位的检测光感应装置。
8.根据权利要求7所述的CNC机床，其特征在于：所述底座包括底座架和设置在底座架下的脚杯，还设有用于移动料仓的万向轮，所述底座架上设置有系统控制箱。
9.根据权利要求8所述的CNC机床，其特征在于：还包括设置在传送带下方的接水盆，接水盆为一四周设有挡边的隔板，所述接水盆通过固定螺栓与所述底座架连接。
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