CN108675040A - 基于数控编程的高精度自动化折叠机及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了基于数控编程的高精度自动化折叠机及其加工方法，折叠机包括定位装置，用于承载并限位工件；固定装置，能够将工件固定在定位装置处；分界线确定装置，能够精确地形成将工件的待折叠件划分为弯折区域和非弯折区域的分界线；折叠机械臂，能够将弯折区域弯折并与非弯折区域贴合；控制装置，可通过编程器编程并控制固定装置、分界线确定装置及折叠机械臂工作。本方案能够快速准确的实现工件的定位和固定，结合分界线确定装置限定折叠边界，有效保证弯折区域和非弯折区域的对称性和最终粘结位置的精度，整个折叠过程受人为因素影响小，能够有效保证最终产品的一致性，另外，可以通过一次性操作实现折叠和粘结，效率极大的提升。

Description

基于数控编程的高精度自动化折叠机及其加工方法

技术领域

本发明涉及导电布加工设备领域，尤其是基于数控编程的高精度自动化折叠机及其加工方法。

背景技术

在进行如附图1所示的工件加工时，需要对导电布进行折叠并使导电布的两端区域粘结，最终形成附图2所示的形态从而提供相应的功能，然而，由于缺少相应的自动化折叠设备，现有的导电布折叠和粘结操作主要是由人工手动作业完成，手动折叠受人为因素影响大，效率低，且折叠质量没有保证，最终产品的一致性差；同时，由于导电布的弯折区域由若干个小块构成，不便于一次性进行折叠，需要逐一折叠才能保证折叠质量，这就进一步影响了加工效率，另外，由于导电布上设置有胶带，在操作时为了避免污染胶带，这也降低了操作的便捷性，影响效率。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于数控编程的高精度自动化折叠机及其加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于数控编程的高精度自动化折叠机，包括

定位装置，具有承载工件并限定工件位置的结构；

固定装置，能够将工件固定在所述定位装置处；

分界线确定装置，能够精确地形成将工件的待折叠件划分为弯折区域和非弯折区域的分界线；

折叠机械臂，能够将弯折区域弯折并与非弯折区域贴合；

控制装置，可通过编程器编程并控制所述固定装置、分界线确定装置及折叠机械臂工作。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述定位装置包括承载平面及与工件上的定位孔匹配的至少两个定位柱。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述固定装置采用真空吸附固定或按压固定。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述分界线确定装置包括分界板，所述分界板的前端面为与折痕匹配的仿形结构，其能够移动到待折叠件的幅面上方，所述分界板可压贴在所述待折叠件的上方，且其底部具有避让所述待折叠件上的胶带的结构或所述分界板与所述待折叠件保持间隙。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述折叠机械臂包括折弯板及驱动其升降和相对所述定位装置前移或后退的移动装置，常态下，所述折弯板的前端面与所述承载平面紧邻设置且顶面不高于所述承载平面。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述折弯板包括主构件及对称设置于其两侧的辅助构件，它们分别连接驱动它们前后伸缩的推送装置，所述辅助构件的前后伸缩方向与主构件的前后伸缩方向不同。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，所述折弯板的顶面形成有一组间隙设置的凸台，所述凸台与所述折弯板的顶面配合形成一排与弯折区域匹配的限位槽。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机还包括下料装置，其通过真空吸附或机械手将工件从定位装置处移出。

优选的，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机中，还包括料盘，所述料盘上形成有一组放置槽，且所述料盘设置于驱动其沿第一方向和第二方向往复移动的平移装置上。

基于数控编程的高精度自动化折叠机的折叠方法，用于导电布的折叠，其包括如下步骤：

S1，固定装置启动将位于定位装置处的工件固定；

S2，分界板前伸，且其前端面移动到预设的位置形成边界线；

S3，折叠机械臂的主构件和辅助构件同时抬升到承载平面上方后，主构件和辅助构件分别前伸，使分界板前方的弯折区域弯折；

S4，所述分界板退回，所述主构件和辅助构件同时下降使弯折的弯折区域与非弯折区域的胶带贴合；

S5，主构件和辅助构件同时抬升、缩回后下降至初始位置；

S6，固定装置松开工件，下料装置启动将加工好的工件移动到料盘中。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，通过定位装置和固定装置能够快速准确的实现工件的定位和固定，从而为后续精确折叠创造基础条件，分界线确定装置准确的限定了折叠的边界，能够在折叠机械臂折叠时限定弯折区域的折叠范围，从而有效保证弯折区域和非弯折区域的对称性和最终粘结位置的精度，整个折叠过程受人为因素影响小，能够有效保证最终产品的一致性，另外，可以通过一次性操作实现折叠和粘结，效率极大的提升。

由于分界板的特殊结构和位置的设置能够有效的避免对非弯折区域的胶带产生干扰，从而有效的避免对胶带的污染，保证了后续粘结的牢靠性。

折弯板由多个构件构成，且由独立的伸缩机构驱动，从而能够有效的适应工件的形状，保证弯折时导线布不会出现褶皱的情况，有利于改善产品的质量。

折弯板上形成有限位槽，能够有效的与待折叠件的弯折区域的每个小块对应，从而在折弯过程中，有效的限定每个小块的位置，避免其位置发生偏移影响最终的折叠质量，有利于优化最终产品的折叠效果。

下料装置和料盘的设置进一步提高了设备的集成度，实现了折叠和下料的全过程自动化，同时料盘可以移动，能够有效的与下料装置配合实现产品的分开放置。

附图说明

图 1 是工件的示意图；

图 2 是待折叠件折叠后的示意图；

图 3是本发明的俯视图;

图4是本发明的侧视图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的基于数控编程的高精度自动化折叠机进行阐述，其用附图1、附图2所示的工件的导电布的折叠，如如附图1、附图3、附图4所示，其包括

定位装置１，具有承载工件10并限定工件位置的结构；

固定装置2，能够将工件固定在所述定位装置１处；

分界线确定装置3，能够精确地形成将工件的待折叠件101划分为弯折区域103和非弯折区域104的分界线4；

折叠机械臂5，能够将弯折区域103弯折并与非弯折区域贴合；

控制装置6，可通过编程器编程并控制所述固定装置2、分界线确定装置3及折叠机械臂5工作。

其中，如附图3-附图4所示，所述定位装置1包括承载平面11及与工件上的定位孔102匹配的至少两个定位柱12，所述承载平面11是一平板的上表面，所述平板架设于支撑件14上，所述平板的一侧形成有一缺口111，所述定位柱12垂设于所述平板的上表面，其优选为2个，且分别位于所述缺口111的底部顶点位置。

另外，如附图3所示，在所述平板的上表面上还分别形成有位于定位柱12外侧的凹槽112，当所述工件定位于所述定位柱12时，工件的两端能够延伸到所述凹槽112中，从而在后续下料时，为人工拿取或机械手抓取提供了操作空间，便于进行下料作业。

所述固定装置2采用真空吸附固定或按压固定，当采用真空吸附时，如附图3所示，其包括位于所述平板上且至少位于两个所述定位柱12之间的一组吸附孔21，所述吸附孔21通过管路连接抽气装置（图中未示出），采用真空吸附固定的方式不会对工件产生遮蔽，从而有利于为后续折叠作业提供空间。

当采用按压固定时，例如在所述平板上设置有两个可以升降的压块（图中未示出），通过气缸（图中未示出）等驱动压块压在工件上，从而可以实现工件的固定，但是在这种情况下，压块会对工件有一定的遮蔽，因此压块需要避开待折叠件以提供操作空间。

如附图3所示，所述分界线确定装置3包括分界板31，所述分界板31位于所述平板上，且位于两个所述定位柱12之间，其前端面311到所述缺口111的距离小于其后端到所述缺口111的距离，所述分界板31的前端面311为与折痕匹配的仿形结构，如附图3所示，其前端面近似为梯形，并且所述分界板31的前部区域形成有一组豁口312，从而使所述分界板31的前部区域分割成一组间隙设置的凸块313，进而有效的与待折叠件101的弯折区域的多个小块匹配。

如附图3、附图4所示，所述分界板31能够向所述缺口111方向移动并可移动到待折叠件101的幅面上方，其由动力装置32驱动沿第二方向Y往复移动，所述动力装置可以是各种可行的设备或结构，如气缸、油缸、电缸或电机+丝杠等，并且，所述平板上设置有一组导向柱13，所述分界板31上开设有与每个导向柱匹配的腰型孔314，从而一组导向柱13能够有效的限定所述分界板31的位置，避免沿第二方向Y移动时发生位置偏移，进而保证了后续分解线位置的准确性。

同时，所述分界板31可压贴在所述待折叠件的上方，且其底部具有避让所述待折叠件101上的胶带105的结构，对应的，所述分界板31还具有升降的结构（图中未示出），在这种结构下，所述分界板31能够精确的限定分界线位置，但是其分界板31的结构及分界线确定装置3的结构相对复杂。

而在另一可行的方式中，所述分界板31在移动到所述待折叠件的幅面上时，其与所述待折叠件保持间隙，这种结构下，不需要驱动分界板31升降的结构，但是由于分界板与待折叠件之间存在间隙，在折叠时，弯折区域与非弯折区域的分界线的位置精度存在微小的误差。

如附图3所示，所述折叠机械臂5包括折弯板51及驱动其升降和相对所述定位装置1前移或后退的移动装置52，常态下，所述折弯板51伸入到所述缺口111中，其前端面与所述承载平面11紧邻设置且所述折弯板51的顶面不高于所述承载平面11，从而在工件放置到所述定位装置1上时，待折叠件的前端区域（弯折区域）位于所述折弯板51上。

进一步来看，如附图3所示，所述折弯板51包括主构件511及对称设置于其两侧的辅助构件512、513，它们分别连接驱动它们前后伸缩的推送装置521、522、523，所述辅助构件512的前后伸缩方向与主构件511的前后伸缩方向不同，具体来看，所述推送装置521、522、523优选为气缸，当然也可以是其他能够驱动主构件511和辅助构件512、513沿直线往复移动的装置或设备，如油缸、液压缸、电缸等，并且，所述主构件511沿第二方向Y往复移动，两个所述辅助构件512的移动方向与第二方向Y的夹角均为锐角，即辅助构件512沿第四方向a往复移动，辅助构件513沿第五方向b往复移动，当然具体的角度可以根据待折叠件的形状进行调整。

如附图3所示，所述推送装置521、522、523设置于一升降板524上，所述升降板524连接驱动其沿第三方向Z（轴向）往复移动的升降驱动装置529，所述升降驱动装置是气缸或电缸或油缸等可行的设备或同等功能的结构，并且，所述升降板524上设置有一组导向件525，所述导向件525分别可滑动地插接在一沿第三方向Z延伸的导向杆526中，从而防止升降板524水平位置的偏移。

另外，为了保证所述主构件511和辅助构件512在各自方向上移动的稳定性，避免发生位置偏移，在所述升降板524上还设置有导向柱527，所述主构件511和辅助构件512、513上分别形成有与所述导向柱527匹配的腰型孔528。

更进一步，如附图3所示，由于所述待折叠件的弯折区域为多个独立的小块构成，在折叠过程中，每个小块极易发生位置偏移或发生褶皱或小块之间出现干涉的可能性较大，因此，在所述折弯板51的顶面形成有一组间隙设置的凸台514，所述凸台514与所述折弯板51的顶面配合形成一排与弯折区域匹配的限位槽515，即当待折叠件放置于承载平面上11上时，每个小块位于一个限位槽515中，从而在折叠过程中使每个小块隔离开而不宜发生干涉，且不会出现位置偏移。

同时，为了能够将折叠好的工件自动下料，如附图4所示，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机还包括下料装置7，其通过真空吸附或机械手将工件从定位装置1处移出。

具体来看，如附图4所示，所述下料装置7包括一位于所述承载平面11上方的下料吸板71，所述下料吸板71的底部形成有一组吸附孔，所述吸附孔通过气道及管道连接真空发生器（图中未示出），并且，所述下料吸板71设置于驱动其至少沿第一方向X往复移动的移动装置上，在一种优选的实施例中，所述移动装置包括沿第一方向X延伸的电缸或直线模组72，其滑块721上设置有连接件73，所述连接件73的末端连接所述下料吸板71；当然在其他实施例中，所述下料吸板71还可以进行第三方向Z的往复移动，例如，所述电缸或直线模组72设置于驱动其沿第三方向Z往复移动的气缸或油缸等结构上；又如，所述电缸或直线模组72的滑块上设置有伸缩轴沿第三方向Z延伸的气缸。

更进一步，如附图4所示，所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机还包括料盘8，所述料盘8上形成有一组放置槽81，且所述料盘8设置于驱动其沿第一方向X和第二方向Y往复移动的平移装置9上，所述第一方向X、第二方向Y、第三方向Z两两垂直，在优选的实施例中，所述平移装置9包括沿第一方向X延伸的第一气缸91，所述第一气缸的活塞杆911上通过连接件92连接沿第二方向Y延伸的第二气缸93，所述第二气缸93可滑动地设置在沿第一方向X延伸的导轨94上，所述第二气缸93的滑块上方设置有用于放置料盘8的承载盘95，所述承载盘95的下方间隙设置有接料盘96，从而当所述料盘8上的一个放置槽81中放置有工件后，所述平移装置9可以通过移动所述料盘8，使料盘上一个空的放置槽81与所述下料吸板71的位置对应，当然在其他实施例中，所述平移装置9也可以是其他已知的各种结构，在此不再赘述，同时，也可以通过使所述下料吸板71能够沿第二方向移动Y往复移动来切换其和料盘8之间的相对位置，在此不再赘述。

在进行本发明的基于数控编程的高精度自动化折叠机制备时，首先使用三维制图软件初步进行外形及组成结构的设计，得到最优的结构；接着，使用编程器对伺服机及控制装置6进行程序编写以及使用软件对人机界面进行程序编写；同时，使用加工中心，平面磨床，慢丝线切割等工具进行主体钢材的切割成型；最后将机械臂，气缸，伺服电机，编程器，光电开关，磁性开关，人机对话显示屏，气压数字显示仪，主体材料等组合安装得到上述的基于数控编程的高精度自动化折叠机。

在整个设备的运行过程中，结合各种控制按钮（图中未示出）、传感器及对控制装置的编程实现各部件的启停、工作状态切换等的控制，此处为已知技术不再赘述，上述的基于数控编程的高精度自动化折叠机加工时，其工作过程如下：

首先人工或通过自动化设备（机械手或真空吸附上料设备）将待加工的工件放置于所述固定装置1处，此时固定装置1的定位柱12插入到工件上的定位孔中，同时工件的待折弯件的弯折区域延伸到所述承载平面11外且位于所述主构件和辅助构件上。

S1，所述抽气装置启动使一组吸附孔21处产生负压或真空，从而将位于承载平面11处的工件吸附固定。

S2，所述分解线确定装置3的动力装置启动驱动所述分界板31前伸到所述待折叠件上方的指定位置（预设的边界线位置）。

S3，所述折叠机械臂5的升降驱动装置启动驱动所述升降板524上升，从而使主构件和辅助构件同时抬升到承载平面11上方，此时所述主构件511和辅助构件512、513将位于它们上的弯折区域抬升初步弯折，接着所述推送装置521、522、523同时或分步驱动所述主构件511和辅助构件512、513分别前伸，从而各自对应的弯折区域进一步折弯。

S4，此时，由于所述分界板位于所述非弯折区域的正上方，因此，弯折区域尚未充分折叠，且无法与弯折区域的胶带贴合，此时，所述分解线确定装置3的动力装置启动驱动所述分界板31退回，接着，所述升降板524下降，带动所述主构件和辅助构件同时下降，并保持一定的时间，例如2秒或更长时间，从而使弯折的弯折区域与非弯折区域的胶带贴合，完成折叠。

S5，接着所述主构件和辅助构件同时抬升、缩回后下降至初始位置，等待下次折叠。

S6，最后，所述固定装置2停止吸附，所述下料装置6的移动装置启动将下料吸板71移动到加工好的工件上方并进行吸附，接着所述移动装置将下料吸板71移动到所述料盘8上的空放置槽81中，此时，料盘8的平移装置9驱动所述料盘8移动使其上的另一个孔放置槽81与下料吸盘71位置对应，从而等待下一工件的下料。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：包括

定位装置（1），具有承载工件（10）并限定工件位置的结构；

固定装置（2），能够将工件固定在所述定位装置（1）处；

分界线确定装置（3），能够形成将工件的待折叠件（101）划分为弯折区域和非弯折区域的分界线（4）；

折叠机械臂（5），能够将弯折区域弯折并与非弯折区域贴合；

控制装置（6），可通过编程器编程并控制所述固定装置（2）、分界线确定装置（3）及折叠机械臂（5）工作。

2.根据权利要求1所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述定位装置（1）包括承载平面（11）及与工件上的定位孔（102）匹配的至少两个定位柱（12）。

3.根据权利要求1所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述固定装置（2）采用真空吸附固定或按压固定。

4.根据权利要求1所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述分界线确定装置（3）包括分界板（31），所述分界板（31）的前端面为与折痕匹配的仿形结构，其能够移动到待折叠件的幅面上方，所述分界板（31）与所述待折叠件保持间隙或所述分界板（31）可压贴在所述待折叠件的上方，且其底部具有避让所述待折叠件上的胶带的结构。

5.根据权利要求2所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述折叠机械臂（5）包括折弯板（51）及驱动其升降和相对所述定位装置（1）前移或后退的移动装置（52），常态下，所述折弯板（51）的前端面与所述承载平面（11）紧邻设置且其顶面不高于所述承载平面（11）。

6.根据权利要求5所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述折弯板（51）包括主构件（511）及对称设置于其两侧的辅助构件（512、513），它们分别连接驱动它们前后伸缩的推送装置（521、522、523），所述辅助构件（51）的前后伸缩方向与主构件（511）的前后伸缩方向不同。

7.根据权利要求5所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：所述折弯板（51）的顶面形成有一组间隙设置的凸台（514），所述凸台（514）与所述折弯板（51）的顶面配合形成一排与弯折区域匹配的限位槽（515）。

8.根据权利要求1-7任一所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：还包括下料装置（7），其通过真空吸附或机械手将工件从定位装置（1）处移出。

9.根据权利要求8所述的基于数控编程的高精度自动化折叠机，其特征在于：还包括料盘（8），所述料盘（8）上形成有一组放置槽（81），且所述料盘（8）设置于驱动其沿第一方向（X）和第二方向（Y）往复移动的平移装置（9）上。

10.基于数控编程的高精度自动化折叠机的加工方法，用于导电布的折叠，其特征在于：包括如下步骤：

S1，固定装置启动将位于定位装置处的工件固定；

S2，分界板前伸，且其前端面移动到预设的位置形成边界线；

S3，折叠机械臂的主构件和辅助构件同时抬升到承载平面上方后，主构件和辅助构件分别前伸，使分界板前方的弯折区域弯折；

S4，所述分界板退回，所述主构件和辅助构件同时下降使弯折的弯折区域与非弯折区域的胶带贴合；

S5，主构件和辅助构件同时抬升、缩回后下降至初始位置；

S6，固定装置松开工件，下料装置启动将加工好的工件移动到料盘中。