CN110154168A - 一种龙门数控加工中心及其控制系统和加工方法 - Google Patents

Abstract

一种龙门数控加工中心及其控制系统和加工方法，龙门数控加工中心包括工作台装置，工作台装置包括沿X向排列的复数组自动定位移动工作台机构，优点是能实现工作台和吸盘自动移动定位；控制系统包括CNC控制器，与总线双向控制并联连接的伺服控制单元、机头控制单元、工作台控制单元、真空控制单元；工作台控制单元包括复数组自动定位移动工作台控制单元，X向定位控制单元；每组自动定位移动工作台控制单元包括一组工作台X轴进给伺服系统，复数组吸盘Y轴进给伺服系统，Y向定位控制单元；工作台X轴进给伺服系统、吸盘Y轴进给伺服系统与连接PLC的总线并联连接；优点是具有通用性，兼容性高、可移植性强。

Description

一种龙门数控加工中心及其控制系统和加工方法

技术领域

本发明涉及木材及类似板材加工领域的大型精密数控机床领域，尤其是涉及一种具有高 档数控系统、加工木材的龙门数控加工中心及其控制系统和加工方法。

背景技术

随着微处理器的出现，世界进入了一个全新的数控时代，用计算机才可以实现的多轴控 制的机床迅速兴起，使木材加工进入了一个自动化、智能化时代，数控木材加工中心在木材 加工领域的应用越来越普遍。

现有技术中，数控木材加工中心可以完成镂铣、垂直钻孔、开槽工序，借助于木材加工 中心，可以方便对木材进行加工，能够提高生产效率。但木材通过木材加工中心进行镂铣、 垂直钻孔、开槽工序后，如果还需要进行锯切、开榫、四个侧面水平钻孔和封边工序，就需 要将木材移动到其它机床分别进行加工，影响了加工效率。此外，木材加工领域的企业不仅 需要花费大量资金分别购置各种加工设备，而且，需要提供较大的生产车间进行放置相关设 备，在房租日益昂贵的今天，进一步增加了木材加工领域的企业的成本。

如专利号为201310344779.4、公开公告日为2013年12月18日的发明专利中，公开了 一种悬臂式木材复合加工中心，包括底座、横梁、复数个活动工作台、竖向移动装置、横向 移动装置、木材加工装置和刀库，其中：

该底座由复数根矩形梁搭构形成；

该横梁一端具有一向下设置的支撑臂，横梁另一端横跨于底座上方，该支撑臂与底座之 间设置有用于带动横梁沿底座纵向移动的纵向移动装置；

该活动工作台可滑动式安装于上述底座上，其包括复数组工作台和安装于工作台下方用 于工作台于平台上横向来回滑动的滑动机构，该滑动机构包括滑块、直线导轨杆、活塞、弹 性元件、盖板、直线轴承和直线导轨锁紧块，该滑块固装于上述工作台下表面上，于滑块下 端设置有一直线导轨槽，于滑块上端设置有一与直线导轨槽相连通的气室，滑块侧壁上设置 有与气室相连通的气孔；该直线轴承嵌套于上述直线导轨槽中，该直线导轨杆可滑动式安装 于直线轴承中，该活塞可上下滑动式安装于气室内，该直线导轨锁紧块安装于直线导轨槽内 并位于直线导轨杆上方，直线导轨锁紧块上端与活塞相连，直线导轨锁紧块下端设置有一与 直线导轨杆相匹配的夹持槽，该盖板盖于气室上方开口上，该弹性元件抵接于盖板和活塞上 端之间，上述气孔位于活塞下方；

工作台侧壁上设置有用于顶起板件的顶推机构，该顶推机构包括顶推板、顶推气缸、第 一摆杆和第二摆杆，该第一摆杆和第二摆杆分别包括枢接部以及由枢接部呈一定角度向外延 伸的摆臂和延伸臂，该第一摆杆和第二摆杆之摆臂上端分别固定于顶推板上，该第一摆杆和 第二摆杆之枢接部分别枢接于工作台侧壁上，该气缸尾端固定于工作台侧壁上，气缸轴端与 第二摆杆之延伸臂相连；

工作台顶部设置有用于吸附板件的吸盘；

工作台顶部两端分别设置有用于对板件进行定位的定位杆；

该竖向移动装置和横向移动装置分别安装于上述横梁上；

该木材加工装置包括主轴和排钻，该主轴和排钻分别安装于上述竖向移动装置上；

该刀库安装于上述横梁侧壁上，其包括机架、可滑动式安装于机架上的支撑架、安装于 支撑架上的刀盘、安装于机架与支撑架之间用于刀盘横向移动的进给伺服机构以及带动刀盘 转动的伺服电机。

该悬臂式木材复合加工中心，虽然木材通过木材加工中心进行镂铣、垂直钻孔、开槽工 序后，还能实现进行锯切、开榫、水平钻孔、封边工序，但由于该悬臂式木材复合加工中心 仅有一个相对横梁来回运动、包括主轴和排钻的木材加工装置，排钻左侧由于有主轴，主轴 和排钻在横向位置是固定的，因而要做排钻的左侧安装水平刀具容易干涉，从而对木材的右 侧面要实现水平钻孔、封边工序，还是比较困难。

该悬臂式木材复合加工中心的复数个活动工作台，为了能实现吸附木材和定位功能，结 构特别复杂，零件非常多，装配复杂，大大增加生产机械的人工成本和增加对装配工人的技 术要求。特别是吸盘和工作台都需要手动。

专利号为201510758995.2、公开公告日为2016年2月17日的发明专利中，公开了一种 带气锁型独立移动式的真空吸盘及板材吸附装置。

一种带气锁型独立移动式的真空吸盘，包括吸盘座体、吸盘面板、吸盘角度调节固定座、 气锁组件、真空管路跟随移动组件，该吸盘角度调节固定座连接该吸盘面板和吸盘座体，该 气锁组件设置于吸盘座体下方并连接工作台，该真空管路跟随移动组件安装于该吸盘座体侧 方，真空管路跟随移动组件通过真空吸管连接气锁组件。

气锁组件包括进气活塞座、活塞板、活塞活动板、波形弹性垫圈、两勾板、两镶块、两 镶块固定套、左侧口挡块；该进气活塞座与活塞活动板形成密封气室，活塞板安装于该密封 气室内，于密封气室中安装有O形密封圈；波形弹性垫圈抵接于吸盘座体与进气活塞座之间， 于进气活塞座上设置气锁进气口；两勾板连接于进气活塞座两侧，并勾住工作台，于勾板与 工作台之间设置有镶块。

真空管路跟随移动组件包括进气口挡块、挡块盖板、进气口连接块，该进气口挡块固定 于吸盘座体，该挡块盖板安装于进气口挡块外侧，进气口连接块安装于气口挡块的内侧，该 进气口连接块上安装有弯头，弯头连接真空吸附进气口。

板材吸附装置包括带气锁型独立移动式的真空吸盘、工作台、定位气缸、吸盘顶松机构、 移动滑动机构、第一空气开关和第二空气开关，该定位气缸安装于工作台的两端，该吸盘顶 松机构安装于工作台侧面，该移动滑动机构安装于工作台下侧，该第一空气开关连接并控制 该移动滑动机构，该第二空气开关连接并控制该真空吸盘。

吸盘顶松机构安装于移动工作台侧面，用于加工完板材后顶松板材，由于板材是真空向 下吸紧，须给它向上的作用力顶松。移动滑动机构安装于移动工作台下侧，配合机台圆导轨 固定，该移动滑动机构连接第一空气开关，由第一空气开关控制移动滑动机构的锁紧、松开 状态，例如，当第一空气开关松开气开关后，该移动滑动机构在移动工作台上锁紧不能移动， 当第一空气开关按住气开关后，该移动滑动机构松开，可以通过手动调节在机台圆导轨上左 右滑动。本实施例中，移动滑动机构的数量有两个，均由第一空气开关进行控制，实现同一 气开关同时锁紧同一条移动工作台上的移动滑动机构的控制。真空吸盘(包括一号吸盘、二 号吸盘、三号吸盘)均连接第二空气开关，由第二空气开关同时控制各真空吸盘的锁紧、松 开状态，例如，当第二开关按住气开关后，该一号吸盘、二号吸盘、三号吸盘为松开，可以 通过手动调节在移动工作台上前后移动。当第二开关松开气开关后，该一号吸盘、二号吸盘、 三号吸盘为锁紧不能移动，锁紧后可在上加工板材。

该发明专利中，带气锁型独立移动式的真空吸盘，为了真空吸盘能在加工位置定位，必 须带有气锁组件，而锁组件包括进气活塞座、活塞板、活塞活动板、波形弹性垫圈、两勾板、 两镶块、两镶块固定套、左侧口挡块，零件特别多，结构复杂，安装难。

板材吸附装置必须包括吸盘顶松机构、移动滑动机构、第一空气开关和第二空气开关， 零件特别多，结构复杂，安装难。

上述两个发明专利中，吸盘无法自动移动，还需人工将吸盘移动到加工位置，工作台无 法自动移动，还需人工将工作台移动到加工位置，因而自动化程度低，人工移动吸盘机构繁 琐和吸盘定位不准确，大大提高了风险，大大增加了故障的发生。而且如果操作人员操作不 当，很容易使吸盘机构损坏，损坏刀具，容易发生安全事故。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，本发明要解决的第一个技术问题是，提供一种双机头 龙门加工中心，具有能实现工作台和吸盘自动移动定位、结构简单和一机两用的优点。

针对现有技术存在不足，本发明要解决的第二个技术问题是，提供一种龙门数控加工中 心的控制系统，该控制系统以总线技术为核心，具有丰富的外部接口和“即插即用”功能， 具有安全性高、容错能力强、高效、稳定、精度高，且吸盘能实现Y向自动运动、工作台能 实现X向自动运动，从而使工作台和吸盘能实现自动移动和定位。

本发明要解决的第三个技术问题是，提供一种数控加工中心的加工方法，具有运动可靠、 高效且能通过控制系统低成本实现的优点，且吸盘能实现Y向自动运动、工作台能实现X向 自动运动，从而使工作台和吸盘能实现自动移动和定位。

一种龙门数控加工中心，包括有底座、龙门架装置、机头、工作台装置；

工作台装置安装在底座上，龙门架装置可来回X向滑动地与底座安装在一起；机头可来 回Y向滑动地安装在横梁上；

工作台装置包括沿安装在底座上、沿X向排列的复数组移动工作台机构，安装在底座上、 并置于移动工作台机构两侧、对板件进行X向定位的X向定位机构；

机头包括左机头和右机头；左机头、右机头左右并列设置，且置于工作台装置正上方；

移动工作台机构为自动定位移动工作台机构；每组自动定位移动工作台机构包括安装在 底座上、可相对底座来回X向滑动的工作台，安装在底座与工作台间、驱动工作台相对底座 可单独来回X向滑动、并将工作台自动定位在加工位置的工作台移动定位机构，可独自Y向 滑动地安装在每条工作台上的复数个吸盘机构，安装在每个吸盘机构与工作台间、驱动吸盘 在工作台上Y向滑动、并将吸盘定位在加工位置的吸盘移动定位机构，安装在每个工作台端 部、通过上下运动对板件进行Y向定位的Y向定位机构，安装在工作台和吸盘移动定位机构 间的电气线路跟随移动组件；一个吸盘对应一个吸盘移动定位机构；一个工作台对应一个工 作台移动定位机构；

工作台移动定位机构包括工作台X轴进给伺服机构、工作台X轴进给伺服机构安装座、 工作台X轴机械传动机构、工作台X轴导向机构；工作台X轴进给伺服机构安装在工作台X 轴进给伺服机构安装座上，工作台X轴进给伺服机构安装座安装在工作台上，工作台X轴机 械传动机构和工作台X轴导向机构安装在工作台与底座之间；

每个吸盘机构包括吸盘，真空管路跟随移动组件；吸盘包括吸盘面板、吸盘座体、密封 圈，吸盘面板安装在吸盘座体上，密封圈上下抵接在吸盘面板与吸盘座体之间使吸盘面板与 吸盘座体之间形成气室；真空管路跟随移动组件安装于该吸盘座体的一侧；真空管路跟随移 动组件与气室气连接；

吸盘移动定位机构包括吸盘Y轴进给伺服机构、吸盘Y轴进给伺服机构安装座、吸盘Y 轴机械传动机构、吸盘Y轴导向机构；吸盘Y轴进给伺服机构安装在吸盘Y轴进给伺服机构 安装座上，吸盘Y轴进给伺服机构安装座安装在吸盘座体上，吸盘Y轴机械传动机构和吸盘 Y轴导向机构安装在工作台与吸盘座体之间。

作为方案一的改进，底座包括安装框；工作台X轴进给伺服机构包括X轴进给伺服电机； 工作台X轴机械传动机构包括齿轮、与齿轮啮合的工作台X向齿条；工作台X轴导向机构包 括两条工作台X向导轨、分别与两条工作台X向导轨配合的工作台X向导向滑块；所有的工 作台移动定位机构共用两条工作台X向导轨；两条工作台X向导轨分别固定在底座的安装框 的顶面上，置于安装框的左右两侧；工作台X向导向滑块与工作台的底面固定，并置于两工 作台X向导轨的正上方；工作台X轴进给伺服机构的驱动轴与齿轮同轴安装，齿轮的轴线为 Y向；工作台X向齿条与底座的安装框的内侧面固定；工作台X向齿条的齿朝下，与齿轮啮 合；

吸盘Y轴进给伺服机构包括吸盘Y轴进给伺服电机；吸盘Y轴机械传动机构包括齿轮、 与齿轮啮合的吸盘Y向齿条；吸盘Y轴导向机构包括吸盘Y向导轨、分别与吸盘Y向导轨配 合的吸盘Y向滑块；在工作台的顶面设有容置吸盘Y向导轨的导轨容置槽；吸盘Y向导轨固 定在工作台的顶面的导轨容置槽内；吸盘Y向滑块与吸盘座体的底部固定；吸盘Y向齿条与 工作台背离真空管路跟随移动组件的一侧的侧面固定，且吸盘Y向齿条的齿朝向背离真空管 路跟随移动组件的一侧；

吸盘Y轴进给伺服机构安装座包括安装座座体，在安装座座体上设有开口朝向工作台的 齿轮容置腔，在安装座座体朝向工作台的一侧设有贯穿齿轮容置腔的Y向避空槽；Y向避空 槽用来避空吸盘Y向齿条；

吸盘Y轴进给伺服机构的驱动轴穿过齿轮容置腔的底部与齿轮同轴安装，齿轮容置在齿 轮容置腔内；吸盘Y轴进给伺服机构安装座固定在吸盘座体朝向吸盘Y向齿条一侧的侧面上； 齿轮与吸盘Y向齿条啮合。

作为方案一的改进，还包括气锁组件；

气锁组件包括活塞座、活塞、活塞安装板、弹性垫圈、左右两侧的两勾板、左挡件；

在吸盘座体的底部设有容置腔，活塞座安装在吸盘座体的容置腔内，弹性垫圈上下抵接 在吸盘座体与活塞座之间；

在活塞座上设有开口朝下的内腔，活塞安装板安装在活塞座的底部；活塞安装在活塞座 的内腔内；活塞座、活塞安装板均置于吸盘座体的容置腔内；在活塞座与活塞之间形成密封 气室，还设有与密封气室连通的气口；

勾板包括上勾部和下勾部；活塞座两侧设有卡槽，在工作台上设有卡槽，两勾板的上勾 部卡入活塞座的卡槽内，下勾部卡于工作台的卡槽内，左侧的勾板被左挡件压紧；左侧的勾 板被真空管路跟随移动组件压紧。

作为方案一的改进，电气线路跟随移动组件包括一条以上的拖链、拖链安装座；一个吸 盘机构对应一条拖链，拖链与吸盘机构的吸盘Y轴进给伺服机构连接；

拖链安装座安装在工作台背离真空管路跟随移动组件的一侧，在拖链安装座上设有与拖 链一一配合的拖链槽；拖链安装在相应的拖链槽内。

作为方案一的改进，X向定位机构包括X向定位气缸，Y向的定位条，定位座、安装在Y 向的定位条与定位座之间的定位导向机构；

定位座安装在底座上，X向定位气缸安装在定位座上，Y向的定位条可上下活动地安装定 位座上，通过X向定位气缸的活塞杆的伸出带动定位条上升凸出吸盘的顶面。

作为方案一的改进，X向定位机构还包括小板件定位机构；

小板件定位机构包括定位件、定位件90°翻转机构，安装在定位座顶面上、并朝自动定 位移动工作台机构一侧凸出定位座的定位支架；

定位件包括安装部和定位部；在定位支架上设有容置定位件的定位件容置槽；定位件90 °翻转机构包括设置在定位件容置槽两侧的侧壁上的Y向的调节通孔和调节把手，调节通孔包 括分布在XZ平面上的翻转用圆弧段；定位件的安装部远离定位部的一端通过轴可转动地枢接 在定位件容置槽两侧的侧壁上。

作为上述方案的共同改进，龙门架装置包括左立柱、右立柱、两端分别固定在左立柱和 右立柱的顶部的横梁；左立柱、横梁、右立柱形成龙门架，该横梁位于底座的上方并横跨底 座；龙门架装置还包括驱动龙门架相对底座来回X向滑动的X轴进给左伺服机构，安装在底 座与左立柱间的X轴进给左机械传动机构及X轴进给左导向机构，与X轴进给左伺服机构同 步驱动龙门架相对底座来回X向滑动的X轴进给右伺服机构，安装在底座与右立柱间的X轴 进给右机械传动机构及X轴进给右导向机构；

左机头包括左Y向滑座组件、左Z向大滑座组件、左钻削加工装置、镂铣加工装置；

左Y向滑座组件，包括安装在横梁上的左Y向滑座，驱动左Y向滑座相对横梁Y向来回 滑动的Y轴进给左伺服机构，安装在横梁与左Y向滑座间的Y轴进给左机械传动机构及Y轴 进给左导向机构；

左Z向大滑座组件，包括板状结构的左Z向大滑座，驱动左Z向大滑座相对左Y向滑座 Z向来回滑动的Z轴进给左伺服机构，安装在左Y向滑座与左Z向大滑座间的Z轴进给左机械传动机构及Z轴进给左导向机构；

镂铣加工装置，包括可相对左Z向大滑座升降的镂铣滑座、安装在镂铣滑座上的镂铣电 主轴、控制镂铣电主轴在左Z向大滑座上升降的电主轴升降机构；

左钻削加工装置，包括固定在左Z向大滑座背离左Y向滑座一侧的侧面上的左钻盒，安 装在左钻盒上的复数个钻头、驱动每个钻头加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸、及驱动 复数个钻头进行加工的钻头驱动机构；

右机头包括右Y向滑座组件、右Z向滑座组件、右钻削加工装置；

右Y向滑座组件，包括安装在横梁上的右Y向滑座，驱动右Y向滑座相对横梁Y向来回 滑动的Y轴进给右伺服机构，安装在横梁与右Y向滑座间的Y轴进给右机械传动机构及Y轴 进给右导向机构；

右Z向滑座组件，包括板状结构的右Z向滑座，驱动右Z向滑座相对右Y向滑座Z向来回滑动的Z轴进给右伺服机构，安装在右Y向滑座与右Z向滑座间的Z轴进给右机械传动机构及Z轴进给右导向机构；

右钻削加工装置，包括固定在右Z向滑座背离右Y向滑座一侧的侧面上的右钻盒，安装 在右钻盒上的复数个钻头、驱动每个钻头加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸、及驱动复 数个钻头进行加工的钻头驱动机构。

一种龙门数控加工中心的控制系统，包括CNC控制器，与CNC控制器连接的总线，双向 控制并联连接到总线的伺服控制单元、左机头控制单元、右机头控制单元、工作台控制单元、 真空控制单元、强弱电控制单元、人机对话界面单元、通信单元；

伺服控制单元包括驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给左伺服系统、与X轴进给 左伺服系统同步驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给右伺服系统，驱动左机头的加工 装置沿横梁来回Y向滑动的Y轴进给左伺服系统，驱动右机头的加工装置沿横梁来回Y向滑 动的Y轴进给右伺服系统，驱动左机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给左伺服系统，驱 动右机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给右伺服系统；X轴进给左伺服系统、X轴进给右 伺服系统、Y轴进给左伺服系统、Y轴进给右伺服系统、Z轴进给左伺服系统、Z轴进给右伺 服系统均为半闭环的进给伺服系统，与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接；

控制系统还包括PLC及与PLC连接的总线；CNC控制器和PLC均双向控制并联连接到以 太网交换机上；工作台控制单元包括复数组自动定位移动工作台控制单元，置于自动定位移 动工作台两侧、对工件进行X向定位的X向定位控制单元；

每组自动定位移动工作台控制单元包括一组控制自动定位移动工作台来回X向滑动的工 作台X轴进给伺服系统，复数组吸盘Y轴进给伺服系统，置于自动定位移动工作台端部、对 工件进行Y向定位的Y向定位控制单元；一组吸盘Y轴进给伺服系统控制一个吸盘来回Y向 滑动；工作台X轴进给伺服系统、吸盘Y轴进给伺服系统与连接PLC的总线并联连接；

真空控制单元包括与连接CNC控制器的总线并联连接的真空泵控制单元、工作台真空负 压检测单元。

作为上述方案的改进，X向定位控制单元包括气缸、安装在气缸上的传感器、电磁阀、 I/O模块；I/O模块与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控 制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，气缸与电磁阀单向控制串联连接，电磁阀单向控制 气缸，传感器与I/O模块单向控制串联连接，传感器单向控制I/O模块；

Y向定位控制单元包括一个以上的气缸、安装在每个气缸上的传感器、一个电磁阀、I/O 模块；I/O模块与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串 联连接，I/O模块单向控制电磁阀，一个以上的气缸与电磁阀单向控制连接，电磁阀单向控 制气缸，一个以上的传感器与I/O模块单向控制连接，传感器单向控制I/O模块；

真空泵控制单元包括热继电器、接触器、真空泵三相电机、一个以上的真空电磁阀、复 数个吸盘；热继电器与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，接触器与热继电器双向控 制串联连接，真空泵三相电机与接触器单向控制串联连接，一个真空电磁阀与真空泵三相电 机单向控制串联连接或两个以上的真空电磁阀与真空泵三相电机单向控制并联连接，复数个 吸盘与真空电磁阀单向控制并联连接；接触器单向控制三相电机，真空泵三相电机单向控制 真空电磁阀，真空电磁阀单向控制复数个吸盘；

工作台真空负压检测单元包括I/O模块、真空检测装置；I/O模块与连接CNC控制器的 总线双向控制并联连接，真空检测装置与I/O模块单向控制串联连接，真空检测装置单向控 制I/O模块。

一种龙门数控加工中心的加工方法，包括以下步骤：

扫描工件二维码；

CNC控制器判断系统缓存中是否有待加工条码，如果系统缓存中没有待加工条码，则重新 返回扫描工件二维码；

如果系统缓存中有待加工条码，CNC控制器判断机头是否加工中；

如果机头加工中，CNC控制器判断系统缓存中是否有待加工条码；

如果机头没有加工，则工作台X轴进给伺服系统驱动工作台X向运动及吸盘Y轴进给伺服 系统驱动工作台Y向运动使工作台自动移动到设定位置；Y向定位控制单元的定位气缸上升 并凸出工作台；放置工件在工作台上，真空控制单元控制吸盘吸附工件，Y向定位控制单元 的定位气缸下降并低于工作台，机头启动加工，机头加工，机头加工完成；

如此循环往复，加工不同的工件。

机头在横梁上移动方向定义为Y向，龙门架在底座上的移动方向定义为X向，加工装置 上下运动方向定义为Z向。

本发明的龙门数控加工中心的有益效果是：

工作台装置能实现最多同时在工作台装置上安装四个板件，提高双机头的使用效率，能 高效率、高精度和高自动化对木材进行镂铣、垂直钻孔、开槽工序、锯切、开榫、四个侧面 水平钻孔和封边工序等，且大大降低人力成本。

自动定位移动工作台机构的工作台是由一个工作台移动定位机构的工作台X轴进给伺服 机构驱动整条工作台X向移动和X向精准定位；然后每条工作台上设有复数个吸盘机构，一 个吸盘机构由一个吸盘移动定位机构的吸盘Y轴进给伺服机构驱动Y向移动和Y向精准定位, 吸盘机构吸附板件，实现工件的精准自动吸附定位。

工作台和吸盘机构的相互独立移动，自动定位移动工作台机构的工作台和吸盘机构会根 据加工工件的大小，自动移好位置，实现在二维平面内的精准定位，自动化程度高，突破以 往人工移动吸盘机构繁琐和吸盘定位不准确，降低了风险，减少了故障的发生。之前如果操 作人员操作不当，很容易使吸盘机构损坏，损坏刀具，容易发生安全事故。

工作台移动定位机构利用工作台X轴进给伺服机构和工作台X轴进给传动机构的自锁功 能，无需吸盘顶松机构、移动滑动机构、第一空气开关和第二空气开关等，就可实现工作台 的自动定位，而且还可实现工作台的自动移动，不但大大简化了结构，而且还大大提高了自 动化程度。

吸盘移动定位机构利用吸盘Y轴进给伺服机构和吸盘Y轴进给传动机构的自锁功能，无 需气锁组件等，就可实现吸盘的自动定位，而且还可实现吸盘的自动移动，不但大大简化了 结构，而且还大大提高了自动化程度。

一个自动定位移动工作台机构的工作台由工作台X轴进给伺服机构驱动，齿轮和斜齿条 传动，稳定高效，除能实现X方向的移动外，还能实现在X方向的精准定位。一个吸盘机构， 由吸盘Y轴进给伺服机构驱动，采用齿轮和直齿条，高效经济，方便维修，实现在Y方向的 精准定位。

通过于横梁上设置左Y向滑座组件，左Y向滑座组件上设置Z向大滑座组件，使龙门数 控加工中心能够根据加工需要灵活移动；还可包括自动换刀的刀库，使木材加工装置的镂铣 加工装置的换刀更加方便，避免了人工换刀的繁琐步骤；而工作台装置包括自动定位移动工 作台机构，可随时根据板件尺寸调整工作台和吸盘机构的位置的，进一步提高了木料加工的 方便性。藉此，以上各装置对于数控加工中心加工板件提供了极大方便，大大提高了加工中 心生产效率，减少了人工劳动量，降低了生产成本。

龙门数控加工中心包括左机头和右机头，可实现同步工作，左机头的加工装置在机器上 交替使用，实现高效率、高精度和高自动化的加工功能，大大降低人力成本。

左机头和右机头能够单独进行加工，同时，左机头单独对木材可兼具钻孔和镂铣加工功 能，实现了一机两用，提高加工效率，节省成本，尤其是左机头中电主轴升降机构的设计， 使得左钻削加工装置和镂铣加工装置的使用互不干涉，让整个左机头结构更紧密，刚性较强， 配合精度较高。

龙门数控加工中心整体结构设计巧妙合理，各零件之间安装方便，稳定性好，动作可靠。

龙门数控加工中心的控制系统的有益效果是：

先将控制系统分成大模块，即伺服控制单元、机头控制单元、工作台控制单元、真空控 制单元、强弱电控制单元、人机对话界面单元、通信单元等大模块，再将每个模块分成多个 小的控制单元。

大模块可设计为开放式、模块化结构，具有标准化的接口，可与CNC控制器上的标准化 接口和远程I/O连接，硬件和软件具有通用性，兼容性高、可移植性强。

每一模块都是具有独立功能，相同种类的模块在产品族中可以重用和互换，相关模块的 排列组合就可以形成最终的产品。

工作台控制单元是由PLC通过CanOPEN总线驱动6个工作台X轴进给伺服系统、及一个 工作台X轴进给伺服系统对应三个吸盘Y轴进给伺服系统来实现。工作台X轴进给伺服系统 和吸盘Y轴进给伺服系统的伺服电机使用绝对值编码器，不用每次归零。

工作台控制单元的控制方式使用了24个伺服电机，并在电气柜内配有24个伺服驱动器， 优点在于一个驱动器驱动一个伺服，便于用户排查问题，降低了售后维护成本。

安装在数控加工中心上的PLC的控制软件会根据每次工件的尺寸计算出工作台和吸盘的 最佳位置，将位置信息通过以太网传输给PLC，PLC则控制相应的自动定位移动工作台和吸盘 迅速同时移动，对工件快速定位。

两组X向定位控制单元：CNC控制器经由I/O模块通过一个电磁阀控制一个定位气缸， 由安装在此定位气缸上的一个传感器检测气缸状态，并通过I/O模块反馈给CNC控制器。

四组Y向定位控制单元：CNC控制器经由I/O模块通过一个电磁阀控制三个定位气缸， 由安装在这三个定位气缸上的传感器检测气缸状态，并通过I/O模块反馈给CNC控制器。

CNC控制器根据输入的NC程序代码通过I/O模块控制真空泵的启动和停止以及真空电磁 阀的吸合和断开，真空检测装置可以实时监测真空压力，如果CNC控制器控制真空泵启动， 并控制真空电磁阀吸合，而真空检测装置没有通过I/O反馈给CNC控制器真空负压信号，CNC 控制器则会报警。

龙门数控加工中心的加工方法的有益效果是：

采用这种加工方法，大大简化控制系统的控制程序设计，从而大大降低了控制系统的设 计难度。采用这种加工方法，把涉及多个加工装置的多种加工模式、还有换刀等复杂的动作， 以最合理最高效的方式对工件进行加工，具有运动可靠、高效且能通过控制系统低成本实现 的优点，能一次工件装夹实现数控镂铣、数控立铣、数控刨、数控钻等功能。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细 说明。

附图说明

图1是本发明之实施例1的立体组装立体示意图。

图2是本发明之实施例1的底座和工作台装置立体示意图。

图3是本发明之实施例1的左机头的立体示意图。

图4是本发明之实施例1的左机头的立体分解示意图。

图5是本发明之实施例1的右机头的立体示意图。

图6是本发明之实施例1的右机头的立体分解示意图。

图7是本发明之实施例1的自动定位移动工作台机构的立体示意图。

图8是本发明之实施例1的自动定位移动工作台机构的立体分解示意图。

图9是图7的过吸盘Y轴进给伺服电机的轴线的剖视图。

图10是实施例1的X向定位机构的立体示意图。

图11是实施例2过吸盘Y轴进给伺服电机的轴线的剖视图。

图12是本发明之实施例3的控制系统的总图。

图13是本发明之实施例3的控制系统的伺服控制单元的总图。

图14是本发明之实施例3的控制系统的左机头控制单元的总图。

图15是本发明之实施例3的控制系统的右机头控制单元的总图。

图16本发明之实施例3的控制系统的通信单元的总图。

图17是本发明之实施例3的控制系统的工作台控制单元的进给伺服系统总图。

图18是本发明之实施例3的控制系统的工作台控制单元的定位控制单元总图。

图19是本发明之实施例3的控制系统的真空控制单元的总图。

图示说明

1、底座 2、龙门架装置 3、左机头 4、右机头 5、工作台装置

11、方管 12、安装框 13、Y向加强方管

21、左立柱 22、右立柱 23、横梁 24、龙门架 25、左伺服电机 26、左X向齿条 27、左X向导轨

31、左Y向滑座组件 32、左Z向大滑座组件 33、左钻削加工装置 34、镂铣加工装置35、左Y向滑座 36、Y轴进给左伺服电机 37、Y向齿条 38、Y向直线导轨 39、Y向滑块 40、滑槽

50、Z轴进给左伺服电机 51、左Z向大滑座 52、Z轴左伺服电机安装座 53、左丝杆54、 左丝杆螺母 55、左Z向导轨

60、镂铣滑座 61、镂铣电主轴 62、升降气缸 63、Z向导轨 64、Z向滑块

70、左钻盒固定板 71、左钻盒 72、钻头

80、右Y向滑座组件 81、右Z向滑座组件 82、右钻削加工装置 83、右Y向滑座 84、Y轴进给右伺服电机 85、Y轴进给右伺服机构安装座 86、右齿轮 87、右Z向滑座 88、Z 轴右伺服电机安装座 89、Z轴进给右伺服电机 90、右丝杆 91、右丝杆螺母 92、右Z 向导轨 93、右Z向滑块 94、滑槽 95、右钻盒固定板 96、右钻盒 97、钻头 99、右 Y向滑块 100、滑槽

101、自动定位移动工作台机构 102、X向定位机构 103、工作台 104、工作台移动定位 机构 105、吸盘机构 106、吸盘移动定位机构 107、Y向定位机构 108、电气线路跟随移 动组件

111、工作台X轴进给伺服机构安装座 112、X轴进给伺服电机 113、减速机 114、电机 固定板 115、电机固定座 116、齿轮 117、齿轮压盖 118、工作台X向齿条 119、工作 台X向导轨 120、工作台X向导向滑块 121、X向内安装条

130、吸盘 131、真空管路跟随移动组件

140、吸盘面板 141、吸盘座体 142、密封圈 150、活塞座 151、活塞 152、活塞安装板 153、波形弹性垫圈 154、勾板

160、容置腔 161、内腔 162、卡槽 163、卡槽

170、吸盘Y轴进给伺服机构安装座 171、吸盘Y轴进给伺服电机 173、齿轮 174、吸盘 Y向齿条 175、吸盘Y向导轨 176、吸盘Y向滑块 177、导轨容置槽 178、吸盘Y向滑 块固定板 179、Y向安装条

180、安装座座体 181、齿轮容置腔 182、Y向避空槽

190、拖链 191、拖链安装座 192、拖链支架

200、槽板 201、盖板 202、两连接板 203、连接板 204、拖链槽 205、活塞杆

210、X向定位气缸 211、Y向的定位条 212、定位座

220、固定梁 221、支撑座 222、两导杆 223、导向孔 224、X向定位气缸支撑架225、 两导向件支撑架

240、小板件定位机构 241、定位件 243、定位支架 245、定位部 246、定位件容置槽 247、调节通孔 248、调节把手

301、吸盘 302、真空管路跟随移动组件

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1所示，一种龙门数控加工中心，包括底座1、龙门架装置2、左机头3、右机头4、工作台装置5。

工作台装置5安装在底座1上，龙门架装置2可来回X向滑动地与底座1安装在一起；左机头3和右机头4可来回Y向滑动地安装在横梁上，左右并列设置，且置于工作台装置5 正上方。

如图2所示，底座1包括沿X向阵列的复数根方管11，固定在复数根方管11上的方框形的安装框12，固定在安装框12的内侧的Y向加强方管13。

如图1、图2所示，龙门架装置2包括左立柱21、右立柱22、两端分别固定在左立柱21和右立柱22的顶部的横梁23。左立柱21、横梁23、右立柱22形成龙门架24，该横梁23位 于底座1的上方并横跨底座1。龙门架装置2还包括驱动龙门架24相对底座1的安装框12 来回X向滑动的X轴进给左伺服机构，安装在安装框12与左立柱21间的X轴进给左机械传 动机构及X轴进给左导向机构，与X轴进给左伺服机构同步驱动龙门架24相对安装框12来 回X向滑动的X轴进给右伺服机构，安装在安装框12与右立柱22间的X轴进给右机械传动 机构及X轴进给右导向机构。

X轴进给左伺服机构包括安装在左立柱21底部位置的左伺服电机25。X轴进给左机械传 动机构包括与左伺服电机25的驱动轴连接的左齿轮(未示出)，安装在底座1的安装框12左 侧面上、与左齿轮啮合的左X向齿条26。X轴进给左导向机构包括安装在安装框12左侧面上 的左X向导轨27，安装在立柱底部位置右侧面上的、与左X向导轨27配合的左X向滑块(未 示出)。

X轴进给右伺服机构包括安装在右立柱22底部位置的右伺服电机(未示出)。X轴进给右 机械传动机构包括与右伺服电机的驱动轴连接的右齿轮(未示出)，安装在安装框12右侧面 上、与右齿轮啮合的右X向齿条(未示出)。X轴进给右导向机构包括安装在安装框12右侧 面上的右X向导轨(未示出)，安装在立柱底部位置左侧面上的、与右X向导轨配合的右X向 滑块(未示出)。

左伺服电机25驱动左齿轮、通过左齿轮与左X向齿条26啮合运动驱动龙门架24上的左 X向滑块在相应的左X向导轨27上沿X向来回移动；同样，右伺服电机驱动右齿轮、通过右 齿轮与右X向齿条啮合运动驱动龙门架24上的右X向滑块在相应的右X向直线导轨上沿X向 来回移动。左伺服电机25与右伺服电机同步运动。

如图3、图4所示，左机头3包括左Y向滑座组件31、左Z向大滑座组件32、左钻削加工装置33、镂铣加工装置34。

左Y向滑座组件31，包括安装在横梁23上的左Y向滑座35，驱动左Y向滑座35相对横梁23Y向来回滑动的Y轴进给左伺服机构，安装在横梁23与左Y向滑座35间的Y轴进给左 机械传动机构及Y轴进给左导向机构。

左Y向滑座35为板状结构。

Y轴进给左伺服机构包括Y轴进给左伺服电机36、Y轴进给左伺服机构安装座(未示出)。 Y轴进给左伺服机构安装座固定在左Y向滑座35朝向横梁23一侧的上方的位置，Y轴进给左 伺服电机36固定在Y轴进给左伺服机构安装座上。

Y轴进给左机械传动机构包括左齿轮(未示出)和Y向齿条37。Y轴进给左伺服电机36 的驱动轴穿过Y轴进给左伺服机构安装座与左齿轮连接，Y向齿条37安装在横梁23的顶面、 与左齿轮啮合。

Y轴进给左导向机构包括固定在横梁23朝向左Y向滑座35一侧的侧面上的上下排列的 两条Y向直线导轨38，固定在左Y向滑座35朝向横梁23一侧的侧面上、与Y向直线导轨38配合的Y向滑块39。左Y向滑块39上设有滑槽40，Y向直线导轨38和左Y向滑块39上 的滑槽40配合形成Y向来回滑动结构。

Y轴进给左伺服电机36驱动左齿轮、左齿轮相对Y向齿条37啮合运动、从而驱动左Y向滑座35的左Y向滑块39沿Y向导轨移动，以拖动左Y向滑座35在横梁23上沿Y向往复 运动。

左Z向大滑座组件32，包括板状结构的左Z向大滑座51，驱动左Z向大滑座51相对左Y向滑座35来回Z向来回滑动的Z轴进给左伺服机构，安装在左Y向滑座35与左Z向大滑 座51间的Z轴进给左机械传动机构及Z轴进给左导向机构。

Z轴进给左伺服机构包括Z轴左伺服电机安装座52、Z轴进给左伺服电机50、Z轴左伺 服电机安装座52安装在左Y向滑座35顶部，Z轴进给左伺服电机50安装在Z轴左伺服电机安装座52上。

Z轴进给左机械传动机构包括左丝杆53、左丝杆螺母54。左丝杆螺母54固定在左Z向 大滑座51朝向左Y向滑座35一侧的侧面上。Z轴进给左伺服电机50的驱动轴穿过Z轴左伺服电机安装座52与左丝杆53的上端连接，左丝杆53的下端穿过左丝杆螺母54与左丝杆螺母54配合。

Z轴进给左导向机构包括固定在左Y向滑座35前侧面上的两条左Z向导轨55，固定在 左Z向大滑座51后侧面上、分别与两条左Z向导轨55配合的四个左Z向滑块(未示出)，左Z向滑块上设有滑槽，左Z向导轨55与左Z向滑块的滑槽配合形成Z向来回滑动机构。Z轴 进给左伺服电机50驱动左丝杆53转动，左丝杆53带动左丝杆螺母54、左丝杆螺母54带动 左Z向大滑座51的左Z向滑块沿左Z向导轨55移动，以拖动左Z向大滑座51沿Z向往复运 动，从而带动左钻削加工装置33和镂铣加工装置34共同沿Z向往复运动。

镂铣加工装置34，包括可相对左Z向大滑座51升降的镂铣滑座60、安装在镂铣滑座60 上的Z向的镂铣电主轴61、控制镂铣电主轴61在左Z向大滑座51上升降的电主轴升降机构。 镂铣滑座60为板状结构。

电主轴升降机构包括安装在左Z向大滑座51上的升降气缸62，固定在左Z向大滑座51 相对镂铣滑座60一侧的侧面上的两条Z向导轨63，固定在镂铣滑座60上分别与两条Z向导 轨63配合的四个Z向滑块64。升降气缸62的活塞杆的下端固定在镂铣滑座60的顶部。升降气缸62带动镂铣滑座60上的Z向滑块64在Z向导轨63上升降、镂铣滑座60带动镂铣电 主轴61升降。

左钻削加工装置33，包括固定在左Z向大滑座51背离左Y向滑座35一侧的侧面上的左 钻盒固定板70，固定在左钻盒固定板70背离左Z向大滑座51一侧的侧面上的左钻盒71，安 装在左钻盒71上的复数个钻头72、驱动每个钻头72加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸 (未示出)、及驱动复数个钻头72进行加工的钻头驱动机构(未示出)。多个钻头72安装在 钻盒内，各钻头72之间保持间距，多个钻头72呈横向和纵向排布成L形。

镂铣加工装置34置于左钻削加工装置33的左侧。

如图5、图6所示，右机头4包括右Y向滑座组件80、右Z向滑座组件81、右钻削加工装置82。

右Y向滑座组件80，包括安装在横梁23上的右Y向滑座83，驱动右Y向滑座83相对横梁23Y向来回滑动的Y轴进给右伺服机构，安装在横梁23与右Y向滑座83间的Y轴进给右 机械传动机构及Y轴进给右导向机构。

右Y向滑座83为板状结构。

Y轴进给右伺服机构包括Y轴进给右伺服电机84、Y轴进给右伺服机构安装座85。Y轴 进给右伺服机构安装座85固定在右Y向滑座83朝向横梁23一侧的上方的位置，Y轴进给右 伺服电机84固定在Y轴进给右伺服机构安装座85上。

Y轴进给右机械传动机构包括右齿轮86和Y向齿条37。Y轴进给右伺服电机84的驱动 轴穿过Y轴进给右伺服机构安装座85与右齿轮86连接，Y向齿条37安装在横梁23的顶面、与右齿轮86啮合。

Y轴进给右导向机构包括固定在横梁23朝向右Y向滑座83一侧的侧面上的上下排列的 两条Y向直线导轨38，固定在右Y向滑座83朝向横梁23一侧的侧面上、与Y向直线导轨38配合的右Y向滑块99。右Y向滑块99上设有滑槽100，Y向直线导轨38与右Y向滑块99 上的滑槽100配合形成Y向来回滑动结构。

Y轴进给右伺服电机84驱动右齿轮86、右齿轮86相对Y向齿条37啮合运动、从而驱动右Y向滑座83的右Y向滑块99沿Y向导轨移动，以拖动右Y向滑座83在横梁23上沿Y 向往复运动。

右Z向滑座组件81，包括板状结构的右Z向滑座87，驱动右Z向滑座87相对右Y向滑座83来回Z向来回滑动的Z轴进给右伺服机构，安装在右Y向滑座83与右Z向滑座87间的 Z轴进给右机械传动机构及Z轴进给右导向机构。

Z轴进给右伺服机构包括Z轴右伺服电机安装座88、Z轴进给右伺服电机89、Z轴右伺 服电机安装座88安装在右Y向滑座83顶部，Z轴进给右伺服电机89安装在Z轴右伺服电机安装座88上。

Z轴进给右机械传动机构包括右丝杆90、右丝杆螺母91。右丝杆螺母91固定在右Z向 滑座87朝向右Y向滑座83一侧的侧面上。Z轴进给右伺服电机89的驱动轴穿过Z轴右伺服电机安装座88与右丝杆90的上端连接，右丝杆90的下端穿过右丝杆螺母91与右丝杆螺母91配合。

Z轴进给右机械传动机构包括固定在右Y向滑座83前侧面上的两条右Z向导轨92，固 定在右Z向滑座87后侧面上、分别与两条右Z向导轨92配合的四个右Z向滑块93，右Z向滑块93上设有滑槽94，右Z向导轨92与右Z向滑块93的滑槽94配合形成Z向来回滑动机 构。Z轴进给右伺服电机89驱动右丝杆90转动，右丝杆90带动右丝杆螺母91、右丝杆螺母 91带动右Z向滑座87的右Z向滑块93沿右Z向导轨92移动，以拖动右Z向滑座87沿Z向 往复运动，从而带动右钻削加工装置82共同沿Z向往复运动。

右钻削加工装置82，包括固定在右Z向滑座87背离右Y向滑座83一侧的侧面上的右钻 盒固定板95，固定在右钻盒固定板95背离右Z向滑座87一侧的侧面上的右钻盒96，安装在 右钻盒96上的复数个钻头97、驱动每个钻头97加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸、及 驱动复数个钻头97进行加工的钻头驱动机构。多个钻头97安装在右钻盒96内，各钻头97之间保持间距，多个钻头97呈横向和纵向排布成L形。

通过于横梁23上设置左Y向滑座组件31，左Y向滑座组件31上设置Z向大滑座组件，使龙门数控加工中心能够根据加工需要灵活移动；还可包括自动换刀的刀库，使木材加工装 置的镂铣加工装置34的换刀更加方便，避免了人工换刀的繁琐步骤。

龙门数控加工中心包括左机头3和右机头4，可实现同步工作，左机头3的加工装置在 机器上交替使用，实现高效率、高精度和高自动化的加工功能，大大降低人力成本。

左机头3和右机头4能够单独进行加工，同时，左机头3单独对木材可兼具钻孔和镂铣 加工功能，实现了一机两用，提高加工效率，节省成本，尤其是左机头3中电主轴升降机构 的设计，使得左钻削加工装置33和镂铣加工装置34的使用互不干涉，让整个左机头3结构 更紧密，刚性较强，配合精度较高。

如图2、图7至图9所示，工作台装置5包括沿X向排列的六组自动定位移动工作台机构101，安装在自动定位移动工作台机构101两侧、对板件进行X向定位的X向定位机构102。

每组自动定位移动工作台机构101包括安装在底座1的安装框12上、可相对安装框12 来回X向滑动的工作台103，安装在底座1与工作台103间、驱动工作台103相对安装框12可单独来回X向滑动、并将工作台103自动定位在加工位置的工作台移动定位机构104，可独自Y向滑动地安装在每条工作台103上三个吸盘机构105，安装在每个吸盘机构105与工作台103间、驱动吸盘在工作台103上Y向滑动、并将吸盘定位在加工位置的吸盘移动定位机构106，安装在每个工作台103两端、通过上下运动对板件进行Y向定位的Y向定位机构107，安装在工作台103和吸盘移动定位机构106间的电气线路跟随移动组件108；一个吸盘105对应一个吸盘移动定位机构106；一个工作台103对应一个工作台移动定位机构104。

自动定位移动工作台机构101的工作台103是由一个工作台移动定位机构104的工作台 X轴进给伺服机构驱动整条工作台103X向移动和X向精准定位；然后每条工作台103上设有 复数个吸盘机构105，一个吸盘机构105由一个吸盘移动定位机构106的吸盘Y轴进给伺服 机构驱动Y向移动和Y向精准定位,吸盘机构105吸附板件，实现工件的精准自动吸附定位。

工作台装置5包括自动定位移动工作台机构101，可随时根据板件尺寸调整工作台103 和吸盘机构105的位置，进一步提高了木料加工的方便性。藉此，以上各装置对于数控加工 中心加工板件提供了极大方便，大大提高了加工中心生产效率，减少了人工劳动量，降低了 生产成本。工作台103和吸盘机构105的相互独立移动，自动定位移动工作台机构101的工 作台103和吸盘机构105会根据加工工件的大小，自动移好位置，实现在二维平面内的精准 定位，自动化程度高，突破以往人工移动吸盘机构105繁琐和吸盘定位不准确，降低了风险， 减少了故障的发生。之前如果操作人员操作不当，很容易使吸盘机构105损坏，损坏刀具， 容易发生安全事故。

工作台103为型材结构。

工作台移动定位机构104包括工作台X轴进给伺服机构、工作台X轴进给伺服机构安装 座111、工作台X轴机械传动机构、工作台X轴导向机构。

工作台X轴进给伺服机构包括X轴进给伺服电机112、减速机113。工作台X轴进给伺服 机构安装座111包括电机固定板114、电机固定座115。工作台X轴机械传动机构包括齿轮116、齿轮压盖117、与齿轮116配合的工作台X向齿条118。工作台X轴导向机构包括两条 工作台X向导轨119、分别与两工作台X向导轨119配合的两工作台X向导向滑块120。所有 的工作台移动定位机构104共用两条工作台X向导轨119。

两条工作台X向导轨119分别固定在底座1的安装框12的顶面上，置于安装框12的左 右两侧。在每个工作台103的底面、两工作台X向导轨119的正上方固定有工作台X向导向滑块120。工作台X向导向滑块120与工作台X向导轨119配合。

电机固定座115固定在工作台103的底部，并靠近工作台103一端的端部，电机固定板 114固定在电机固定座115的一侧。减速机113安装在电机固定板114背离X向滑块的一侧， X轴进给伺服电机112的驱动轴与减速机113连接，减速机113的驱动轴穿过电机固定板114、 电机固定座115依次与齿轮116、齿轮压盖117安装在一起。齿轮116的轴线为Y向。

在靠近X轴进给伺服电机112的底座1的安装框12的内侧面上固定有垂直安装的X向内 安装条121，工作台X向齿条118固定在X向内安装条121上，且工作台X向齿条118的齿朝下，与齿轮116啮合。

一个自动定位移动工作台机构101的工作台103由工作台X轴进给伺服机构驱动，齿轮 116和斜齿条即工作台X向齿条118传动，稳定高效，除能实现X方向的移动外，还能实现 在X方向的精准定位。这种结构的工作台移动定位机构104，使工作台装置5结构紧凑，各零件之间安装方便，稳定性好，动作可靠，结构还比较简单。

如图8、图9所示，每个吸盘机构105包括吸盘130，气锁组件，真空管路跟随移动组件 131。

吸盘130包括吸盘面板140、吸盘座体141、密封圈142，吸盘面板140安装在吸盘座体 141上，密封圈142上下抵接在吸盘面板140与吸盘座体141之间使吸盘面板140与吸盘座体141之间形成气室。真空管路跟随移动组件131安装于该吸盘座体141的一侧；真空管路跟随移动组件131与气室气连接。

气锁组件包括活塞座150、活塞151、活塞安装板152、波形弹性垫圈153、两勾板154、 左挡件(未示出)。

在吸盘座体141的底部设有容置腔160，活塞座150安装在吸盘座体141的容置腔160 内，波形弹性垫圈153上下抵接在吸盘座体141与活塞座150之间。

在活塞座150上设有开口朝下的内腔161，活塞安装板152安装在活塞座150的底部； 活塞151安装在活塞座150的内腔161内。活塞座150、活塞安装板152均置于吸盘座体141 的容置腔160内。在活塞座150与活塞151之间形成密封气室，还设有与密封气室连通的气 口(未示出)。

勾板包括上勾部和下勾部；活塞座150两侧设有卡槽162，在工作台103上设有卡槽163， 两勾板154的上勾部卡入活塞座150的卡槽162内，下勾部卡于工作台103的卡槽163，左 侧的勾板154被左挡件压紧；右侧的勾板154被真空管路跟随移动组件131压紧。

不抽真空时，勾板154可以任意在工作台103上Y向移动，以调整出适合吸附板材的位 置。当抽真空状态下，活塞151上移、带动活塞座150上移压缩波形弹性垫圈153，拖动与活塞座150两侧连接的勾板154上移，使勾板154勾紧于工作台103，持续抽真空，能够使 吸盘130固定于工作台103不动，从而实现气锁锁紧功能，从而能克服吸盘130的运动惯性， 使吸盘130在工作位置定位更可靠。

真空管路跟随移动组件131通过真空吸管连接气锁组件。

吸盘移动定位机构106包括吸盘Y轴进给伺服机构、吸盘Y轴进给伺服机构安装座170、 吸盘Y轴机械传动机构、吸盘Y轴导向机构。

吸盘Y轴进给伺服机构包括吸盘Y轴进给伺服电机171、减速机172。吸盘Y轴机械传动 机构包括齿轮173、与齿轮173配合的吸盘Y向齿条174。吸盘Y轴导向机构包括吸盘Y向导轨175、分别与吸盘Y向导轨175配合的吸盘Y向滑块176。

在工作台103的顶面设有容置吸盘Y向导轨175的导轨容置槽177。吸盘Y向导轨175固定在工作台103的顶面的导轨容置槽177内。在每个吸盘130的底面、吸盘Y向导轨175 的正上方设有与吸盘座体141的底部固定的吸盘Y向滑块固定板178，吸盘Y向滑块176与 吸盘Y向滑块固定板178固定。

在工作台103背离真空管路跟随移动组件131的一侧的侧面上固定有Y向安装条179， 吸盘Y向齿条174固定在Y向安装条179背离工作台103的一侧的侧面上，且吸盘Y向齿条 174的齿朝向背离真空管路跟随移动组件131的一侧。

吸盘Y轴进给伺服机构安装座170包括安装座座体180，在安装座座体180上设有开口 朝向工作台103的齿轮容置腔181，在安装座座体180朝向工作台103的一侧设有贯穿齿轮 容置腔181的Y向避空槽182；Y向避空槽182用来避空Y向安装条179和吸盘Y向齿条174。减速机172安装在安装座座体180的底部，电机安装在减速机172的底部，减速机172的驱 动轴穿过齿轮容置腔181的底部与齿轮173同轴安装，齿轮173容置在齿轮容置腔181内。 吸盘Y轴进给伺服机构安装座170固定在吸盘座体141朝向吸盘Y向齿条174一侧的侧面上。 齿轮173与吸盘Y向齿条174啮合。

一个吸盘机构105，由吸盘Y轴进给伺服机构驱动，采用齿轮173和直齿条即Y向齿条 174，高效经济，方便维修，实现在Y方向的精准定位。这种结构的吸盘移动定位机构106，能实现吸盘130的自动移动和自动精准定位，使自动移动定位工作台103机构结构紧凑，各零件之间安装方便，稳定性好，动作可靠，结构还比较简单。特别是吸盘Y轴进给伺服机构安装座170，使吸盘Y轴进给伺服机构安装特别方便，结构紧凑，带动吸盘130一起运动可靠。

电气线路跟随移动组件108包括三条拖链190、拖链安装座191、对应每个吸盘130的拖 链支架192。一条拖链190、一个拖链支架192对应一个吸盘机构105，拖链支架192固定在 相应的吸盘Y轴进给伺服机构安装座170的底面上。

一条拖链190与一个吸盘机构105的吸盘Y轴进给伺服电机171和减速机172连接。

拖链安装座191包括槽板200、盖板201和两连接板202、连接板203。槽板200通过两连接板202、连接板203安装在工作台103背离真空管路跟随移动组件131的一侧。在槽板200上设有与拖链190一一配合的拖链槽204。拖链190安装在相应的拖链槽204内，拖链 190的一端安装在拖链支架192上。盖板201固定在槽板200远离拖链支架192的一端，拖 链190置于盖板201与槽板200之间。

这种结构的电气线路跟随移动组件108，结构简单，动作可靠，使连接吸盘Y轴进给伺 服机构的电线不会因缠绕而发生故障。

Y向定位机构107为Y向定位气缸，Y向定位气缸安装在工作台103上，Y向定位气缸的 活塞杆205朝上。需要定位时，通过Y向定位气缸的活塞杆205伸出凸出吸盘130的顶面对板件Y向定位；需要加工时，通过Y向定位气缸的活塞杆205缩回低于吸盘130的顶面避免 上机头的加工装置与Y向定位气缸干涉。

如图2、图10所示，X向定位机构102包括X向定位气缸210，Y向的定位条211，定位座212、安装在Y向的定位条211与定位座212之间的定位导向机构。

定位座212包括方管结构的固定梁220，安装在固定梁220两端的底面上的两个支撑座 221，安装在固定梁220朝向自动定位移动工作台机构101一侧的侧面上的X向定位气缸支撑 架224和两导向件支撑架225。定位导向机构包括分别固定在两导向件支撑架225上的两导 杆222，在定位条211上分别设有与两导杆222配合的导向孔223。

两个支撑座221固定在底座1的安装框12的左右两侧的顶面上。

定位条211通过其上的导向孔223可上下活动地安装在两导杆222上。X向定位气缸210 安装在X向定位气缸支撑架224上，X向定位气缸210的活塞杆朝上且置于定位条211的正 下方，通过X向定位气缸210的活塞杆的伸出带动定位条211上升凸出吸盘130的顶面。

X向定位机构102还包括小板件定位机构240；小板件定位机构240包括定位件241、定 位件90°翻转机构，安装在固定梁220顶面上、并朝自动定位移动工作台机构101一侧凸出 固定梁220的定位支架243。定位件241包括安装部(未示出)和定位部245。在定位支架243上设有容置定位件241的定位件容置槽246。定位件90°翻转机构包括设置在定位件容置槽246两侧的侧壁上的Y向的调节通孔247和调节把手248，调节通孔247包括分布在XZ平 面上的翻转用圆弧段。定位件241的安装部远离定位部245的一端通过轴可转动地枢接在定位件容置槽246两侧的侧壁上。调节把手248的轴通过调节通孔247与定位件241的安装部靠近定位部245的一端的固定。在不需要对小板件定位用时，通过手动调节把手248，调节把手248的轴沿调节通孔由下向上运动，使定位部245翻转90°与水平面平行并容置在定位件容置槽246内。在需要对小板件定位时，通过手动调节把手248，调节把手248的轴沿调 节通孔由上向下运动，使定位部245翻转90°与水平面垂直并凸出吸盘130的顶面实现对小 板件定位。

本实施例中，吸盘机构、自动定位移动工作台机构的数量不以此为限。

龙门数控加工中心整体结构设计巧妙合理，各零件之间安装方便，稳定性好，动作可靠。

实施例2

如图11所示，与实施例1不同的是，每个吸盘机构包括吸盘301，真空管路跟随移动组 件302。

吸盘移动定位机构利用吸盘Y轴进给伺服机构和吸盘Y轴进给传动机构的自锁功能，无 需气锁组件，就可实现吸盘的自动定位，而且还可实现吸盘的自动移动，不但大大简化了结 构，而且还大大提高了自动化程度。

实施例3

如图12所示，一种数控加工中心的控制系统，包括CNC控制器，与CNC控制器连接的数 据总线、控制总线、地址总线，双向控制并联连接到数据总线、控制总线、地址总线的伺服 控制单元、左机头控制单元、右机头控制单元、工作台控制单元、真空控制单元、强弱电控 制单元、人机对话界面单元、通信单元。

在CNC控制器上设有复数个标准化的CNC控制器接口；伺服控制单元、左机头控制单元、 右机头控制单元、工作台控制单元、真空控制单元、强弱电控制单元、人机对话界面单元、 通信单元为开放式、模块化结构组合而成的模块；具有与CNC控制器接口配合的标准化的接 头，可与CNC控制器接口双向控制并联连接。

CNC(数控机床)控制器是指计算机数字控制机床(computer numerical control)的程序控 制系统。

先将控制系统分成大模块，即伺服控制单元、左机头控制单元、右机头控制单元、工作 台控制单元、真空控制单元、强弱电控制单元、人机对话界面单元、通信单元等大模块，再 将每个模块分成多个小的控制单元。

大模块可设计为开放式、模块化结构，具有标准化的接口，可与CNC控制器上的标准化 接口和远程I/O连接，硬件和软件具有通用性，兼容性高、可移植性强。

每一模块都是具有独立功能，相同种类的模块在产品族中可以重用和互换，相关模块的 排列组合就可以形成最终的产品。

通过选配各种功能模块的组合配置，就可以创建不同需求的产品，满足客户的定制需求， 能灵活满足客户对不同配置的要求和市场的需求；相似性的重用，可以使整个产品采购、制 造和维护上更加方便。

模块化，将功能分解，降低之间的耦合性。从而，为了替换某个模块达到质量或效率的 提升，就不会改变整个结构，只需要改相应的模块，工作量就会明显减少，所以模块化的应 用，是每个行业的终极设计。因而模块化结构在机床间具有可相互操作性和可移植性；通过 提供标准化的接口、通信和交互机制，使不同功能模块功能以标准的应用程序接口运行于系 统平台之上，并获得平等的相互操作能力，协调工作；应用统一的数据格式、交互模型、控 制机理，是构成系统的各功能模块可来源于不同的开发商，并且通过一致的设备接口，使各 功能模块能运行于不同供应商提供的硬件平台之上，利于缩短了开发周期，开发成本可控等 优势。

再将每个模块分成多个小的控制单元的优点是：

1、结构更合理：机器的控制系统由于采用每个模块分成多个小的控制单元，每个小的控 制单元的布局更加合理，更加科学，使每个部件的功能都能很好的发挥，延长机器的使用寿 命。

2、优化控制系统的设计：控制系统的每一部分都设计成一个小的控制单元，再由多个小 的控制单元组合成模块，能简化和优化控制系统的设计。

3、维护更简单：机器的每一部分都是一个小的控制单元，机器出现问题，能很快诊断出， 只需更换相应小的控制单元即可，且操作简单。

如图13所示，伺服控制单元包括驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给左伺服系统、 与X轴进给左伺服系统同步驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给右伺服系统，驱动左 机头的加工装置沿横梁来回Y向滑动的Y轴进给左伺服系统，驱动右机头的加工装置沿横梁 来回Y向滑动的Y轴进给右伺服系统，驱动左机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给左伺 服系统，驱动右机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给右伺服系统；X轴进给左伺服系统、 X轴进给右伺服系统、Y轴进给左伺服系统、Y轴进给右伺服系统、Z轴进给左伺服系统、Z 轴进给右伺服系统均为半闭环的进给伺服系统，与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、 地址总线双向控制并联连接。

Y轴进给左伺服系统包括双向控制依次串联连接的A/D模块及D/A模块、伺服驱动装置、 伺服电机、位置检测装置及速度检测装置、位置反馈模块及速度反馈模块，A/D模块及D/A 模块与CNC控制器连接的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，位置反馈模块 及速度反馈模块与CNC控制器连接的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接；

Y轴进给右伺服系统、X轴进给左伺服系统、X轴进给右伺服系统、Z轴进给左伺服系统、 Z轴进给右伺服系统的结构及控制方式和连接方式与Y轴进给左伺服系统相同。

A/D模块是把模拟信号转换成数字信号模块；D/A模块是把数字信号转换成模拟信号模 块。I/O模块为输入输出模块。

本设备包括6个进给伺服系统，其中X轴进给左伺服系统、X轴进给右伺服系统分别驱 动龙门架和龙门架移动，X轴进给右伺服系统为X轴进给左伺服系统的从动系统，两个进给 伺服系统同步移动。Y轴进给左伺服系统、Y轴进给右伺服系统分别驱动左机头和右机头沿横 梁移动，两者相互独立运动；Z轴进给左伺服系统、Z轴进给右伺服系统驱动左机头和右机头 垂直运动，两者也是相互独立运动。

A/D模块是把模拟信号转换成数字信号模块；D/A模块是把数字信号转换成模拟信号模 块。

CNC控制器与所有进给伺服系统通过Mechatrolink-II现场总线连接，最快速度为10Mbit/s。

进给伺服系统的伺服电机与齿轮或丝杆等相连，通过这些机械传动机构将旋转运动转换 为移动部件的直线位移，因此，间接控制了移动部件的移动速度与位移量。这种结构，只对 电机的角位移进行了闭环控制，没有实现对最终输出的直线位移的闭环控制，故称为“半闭 环控制”。采用半闭环的进给伺服系统，结构简单、调试方便、设备稳定性高，精度也较高， 这种半闭环的进给伺服系统能够达到的加工精度在0.02mm以内，超过了木工行业标准的加工 精度0.1mm，能完全满足木材加工的精度要求。

如图14所示，左机头控制单元包括与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、地址总线 双向控制并联连接的电主轴驱动单元、电主轴升降控制单元、钻头驱动单元、复数个钻头单 元。

钻头驱动单元包括三相电机、电机驱动装置、A/D模块及D/A模块，A/D模块及D/A模块 与数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，电机驱动装置与A/D模块及D/A模块 双向控制串联连接，三相电机与电机驱动装置单向控制串联连接，电机驱动装置单向控制三 相电机。

电主轴驱动单元与钻头驱动单元的结构及控制方式和连接方式相同，电主轴驱动单元的 电机驱动装置为安装在电气柜内的变频器。

电主轴升降控制单元包括I/O模块、电磁阀、内置磁环的双作用气缸、沿气缸轴线方向 安装的两个传感器；I/O模块与数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，电磁阀 与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，气缸与电磁阀单向控制串联连接， 电磁阀单向控制气缸，两传感器与I/O模块单向控制并联连接，传感器单向控制I/O模块。

钻头单元包括I/O模块、电磁阀、气缸；I/O模块与数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，气缸与电磁阀单向控制串联连接，电磁阀单向控制气缸。

左机头由X轴进给左伺服系统、Z轴进给左伺服系统驱动，具备一个手动换刀的电主轴 加工装置和一个钻盒。

电主轴加工装置由CNC控制系统驱动位于电气柜内的变频器来控制，达到调速、正反转 的功能。可对工件进行循边、铣形、空间雕刻等加工。

电主轴配有一个升降气缸，在需要使用时，气缸伸出，使电主轴刀具处于一个最低设定位 置(低于钻盒钻头)，以避免电主轴刀具加工时，钻盒上的钻头与工件干涉。气缸的动作是通 过CNC控制器读取NC指令，并通过控制总线发送信号给电磁阀，控制其动作，从而完成的。 电主轴加工装置的升降由气缸带动，可以避免加工时电主轴刀具与钻盒钻头的互相干涉，且 升降气缸为内置磁环的双作用气缸，沿气缸轴线方向安装有两个传感器，这样电主轴加工装 置在升降气缸的驱动下只能停在设定的上下两个位置，因而动作可靠，可以完全避免电主轴 刀具与钻盒钻头的互相干涉，且这种升降驱动单元结构简单、成本低。

钻盒由控制系统来驱动三相电机，达到正转功能，钻盒上配备14个垂直钻，5组水平钻， 可对工件的前、后、左、右及正面进行打孔加工。在钻盒上方，安装有一套电磁阀组，每个 钻头气缸受控于一个电磁阀。CNC控制器根据NC指令判断使用哪一个钻头加工，并通过控制 总线发送信号给电磁阀，控制其动作，从而弹出需要使用的钻头。这种电磁阀组的控制方式， 因电磁阀安装在钻盒上，气路短，控制稳定，维护成本低。

如图15所示，右机头控制单元包括与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、地址总线 双向控制并联连接的钻头驱动单元、复数个钻头单元。

右机头的钻头驱动单元与左机头的钻头驱动单元的结构及控制方式和连接方式相同。

右机头的钻头单元与左机头的钻头单元的结构及控制方式和连接方式相同。

右机头由X轴进给右伺服系统、Z轴进给右伺服系统驱动，具备一个手动换刀的电主轴 加工装置和一个钻盒。

钻盒由控制系统来驱动三相电机，达到正转功能，钻盒上配备14个垂直钻，5组水平钻， 可对工件的前、后、左、右及正面进行打孔加工。

在钻盒上方，安装有一套电磁阀组，每个钻头气缸受控于一个电磁阀。CNC控制器根据 NC指令判断使用哪一个钻头加工，并通过控制总线发送信号给电磁阀，控制其动作，从而弹 出需要使用的钻头。这种电磁阀组的控制方式，因电磁阀安装在钻盒上，气路短，控制稳定， 维护成本低。

如图16所示，控制系统还包括工控机、PLC及与PLC连接的数据总线、控制总线、地址 总线，以太网交换机。

CNC控制器、工控机、PLC均与工业以太网交换机双向控制并联连接；在工业以太网交换 机上还双向控制并联连接有工厂局域网。

PLC，即可编程控制器(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的 工业控制装置。

如图17所示，工作台控制单元包括复数组自动定位移动工作台控制单元，置于自动定位 移动工作台两侧、对工件进行X向定位的两组X向定位控制单元。

每组自动定位移动工作台控制单元包括一组控制自动定位移动工作台来回X向滑动的工 作台X轴进给伺服系统，复数组吸盘Y轴进给伺服系统，置于自动定位移动工作台两端、对 工件进行Y向定位的两组Y向定位控制单元；一组吸盘Y轴进给伺服系统控制一个吸盘来回Y向滑动；工作台X轴进给伺服系统、吸盘Y轴进给伺服系统与连接PLC的数据总线、控制 总线、地址总线并联连接。

工作台X轴进给伺服系统包括双向控制依次串联连接的A/D模块及D/A模块、伺服驱动 装置、伺服电机、位置检测装置及速度检测装置、位置反馈模块及速度反馈模块，A/D模块 及D/A模块与连接PLC的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，位置反馈模块 及速度反馈模块与连接PLC的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接。

吸盘Y轴进给伺服系统的结构及控制方式和连接方式与工作台X轴进给伺服系统相同。

吸盘Y轴进给伺服系统、工作台X轴进给伺服系统均为半闭环的进给伺服系统。

工作台控制单元是由PLC通过CanOPEN总线驱动6个工作台X轴进给伺服系统、及一个 工作台X轴进给伺服系统对应三个吸盘Y轴进给伺服系统来实现。工作台X轴进给伺服系统 和吸盘Y轴进给伺服系统的伺服电机使用绝对值编码器，不用每次归零。

工作台控制单元的控制方式使用了24个伺服电机，并在电气柜内配有24个伺服驱动器， 优点在于一个驱动器驱动一个伺服，便于用户排查问题，降低了售后维护成本。

安装在数控加工中心上的PLC的控制软件会根据每次工件的尺寸计算出工作台和吸盘的 最佳位置，将位置信息通过以太网传输给PLC，PLC则控制相应的自动定位移动工作台和吸盘 迅速同时移动，对工件快速定位。

如图18所示，X向定位控制单元包括内置磁环的双作用气缸、安装在气缸上的传感器、 电磁阀、I/O模块；I/O模块与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，气缸与电磁阀单向控制串联连接，电磁阀单向控制气缸，传感器与I/O模块单向控制串联连接，传感器单向控制I/O模块。

Y向定位控制单元包括一个以上的内置磁环的双作用气缸、安装在每个气缸上的传感器。

一个电磁阀、一个I/O模块；I/O模块与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，并联连接在一起的三个气缸与电磁阀单向控制连接，电磁阀单向控制气缸，并联连接在一起 的三个传感器与I/O模块单向控制串联连接，传感器单向控制I/O模块。

工作台控制单元包括对工件进行X向定位的两组X向定位控制单元，和对工件进行Y向 定位的四组Y向定位控制单元。两组X向定位控制单元、四组Y向定位控制单元与连接CNC 控制器的数据总线、控制总线、地址总线并联连接。

两组X向定位控制单元：CNC控制器经由I/O模块通过一个电磁阀控制一个定位气缸， 由安装在此定位气缸上的一个传感器检测气缸状态，并通过I/O模块反馈给CNC控制器。

四组Y向定位控制单元：CNC控制器经由I/O模块通过一个电磁阀控制三个定位气缸， 由安装在这三个定位气缸上的传感器检测气缸状态，并通过I/O模块反馈给CNC控制器。

如图19所示，真空控制单元包括与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、地址总线双 向控制并联连接的真空泵控制单元、工作台左区域真空负压检测单元、工作台右区域真空负 压检测单元。

真空泵控制单元包括热继电器、接触器、真空泵三相电机、左真空电磁阀、右真空电磁 阀、复数个吸盘；复数个吸盘分成两组；热继电器与连接CNC控制器的数据总线、控制总线、 地址总线双向控制并联连接，接触器与热继电器双向控制串联连接，真空泵三相电机与接触 器单向控制串联连接，左真空电磁阀与真空泵三相电机单向控制并联连接，一组复数个吸盘 与左真空电磁阀单向控制并联连接，右真空电磁阀与真空泵三相电机单向控制并联连接，另 一组复数个吸盘与右真空电磁阀单向控制并联连接。接触器单向控制真空泵三相电机；真空 泵三相电机单向控制左真空电磁阀，左真空电磁阀单向控制一组吸盘；真空泵三相电机单向 控制右真空电磁阀，右真空电磁阀单向控制另一组吸盘。

工作台左区域真空负压检测单元包括I/O模块、真空检测装置；I/O模块与连接CNC控 制器的数据总线、控制总线、地址总线双向控制并联连接，真空检测装置与I/O模块单向控 制串联连接，真空检测装置单向控制I/O模块。工作台右区域真空负压检测单元与工作台左 区域真空负压检测单元的结构及控制方式和连接方式相同。

真空单元由热继电器、接触器、真空泵、真空电磁阀、吸盘、真空检测装置等组成。其 中，热继电器、接触器位于独立电气柜内；真空泵位于机身后侧且独立于机身，有真空管连 接位于工作台上的吸盘；真空电磁阀位于机架内侧，两个真空阀分别控制左、右工位的9个 吸盘；真空检测装置同样位于机架内侧，与真空管连接，可以检测是否有真空负压。

CNC控制器根据输入的NC程序代码通过I/O模块控制真空泵的启动和停止以及真空电磁 阀的吸合和断开，真空检测装置可以实时监测真空压力，如果CNC控制器控制真空泵启动， 并控制真空电磁阀吸合，而真空检测装置没有通过I/O反馈给CNC控制器真空负压信号，CNC 控制器则会报警。

实施例4

一种数控加工中心的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、开机，系统初始化；

步骤二、扫描工件二维码；

步骤三、CNC控制器判断系统缓存中是否有待加工条码？如果系统缓存中没有待加工条码， 则重新返回扫描工件二维码；

步骤四、如果系统缓存中有待加工条码，CNC控制器判断左机头是否加工中？

如果左机头没有加工，则工作台及左侧区域的吸盘自动移动到设定位置；左侧区域的Y向定 位控制单元的定位气缸上升；放置工件，左侧区域的吸盘吸附工件，左侧区域的Y向定位控 制单元的定位气缸下降，左机头启动加工，左机头加工，左机头加工完成；

左机头加工完成，CNC控制器判断工件加工是否完成，如果是，完成工件加工；如果否，则 右机头加工；

如果左机头加工中，CNC控制器判断右机头是否加工中，如果右机头加工中，则返回判断系 统缓存中是否有待加工条码；

如果右机头没有加工，则工作台及右侧区域的吸盘自动移动到设定位置；右侧区域的Y向定 位控制单元的定位气缸上升；放置工件，右侧区域的吸盘吸附工件，右侧区域的Y向定位控 制单元的定位气缸下降，右机头启动加工，右机头加工，右机头加工完成；

右机头加工完成，CNC控制器判断工件加工是否完成，如果是，完成工件加工；如果否，则 右机头加工；

步骤二至步骤四循环往复，加工不同的工件。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明 已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明 技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出更动或修饰为等同变化的等效实施例， 但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内， 对以上实施例所作的任何修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之 内。

本发明中，前、后、左、右是为了撰写方便，并不是对保护范围的限定，如左机头和右 机头是完全可以互换的。

Claims (10)

1.一种龙门数控加工中心，包括有底座、龙门架装置、机头、工作台装置；

工作台装置安装在底座上，龙门架装置可来回X向滑动地与底座安装在一起；机头可来回Y向滑动地安装在横梁上；

工作台装置包括沿安装在底座上、沿X向排列的复数组移动工作台机构，安装在底座上、并置于移动工作台机构两侧、对板件进行X向定位的X向定位机构；

其特征在于：

所述的机头包括左机头和右机头；所述的左机头、右机头左右并列设置，且置于工作台装置正上方；

所述的移动工作台机构为自动定位移动工作台机构；每组所述的自动定位移动工作台机构包括安装在底座上、可相对底座来回X向滑动的工作台，安装在底座与工作台间、驱动工作台相对底座可单独来回X向滑动、并将工作台自动定位在加工位置的工作台移动定位机构，可独自Y向滑动地安装在每条工作台上的复数个吸盘机构，安装在每个吸盘机构与工作台间、驱动吸盘在工作台上Y向滑动、并将吸盘定位在加工位置的吸盘移动定位机构，安装在每个工作台端部、通过上下运动对板件进行Y向定位的Y向定位机构，安装在工作台和吸盘移动定位机构间的电气线路跟随移动组件；一个吸盘对应一个吸盘移动定位机构；一个工作台对应一个工作台移动定位机构；

所述的工作台移动定位机构包括工作台X轴进给伺服机构、工作台X轴进给伺服机构安装座、工作台X轴机械传动机构、工作台X轴导向机构；所述的工作台X轴进给伺服机构安装在工作台X轴进给伺服机构安装座上，工作台X轴进给伺服机构安装座安装在工作台上，工作台X轴机械传动机构和工作台X轴导向机构安装在工作台与底座之间；

每个所述的吸盘机构包括吸盘，真空管路跟随移动组件；所述的吸盘包括吸盘面板、吸盘座体、密封圈，吸盘面板安装在吸盘座体上，密封圈上下抵接在吸盘面板与吸盘座体之间使吸盘面板与吸盘座体之间形成气室；所述真空管路跟随移动组件安装于该吸盘座体的一侧；真空管路跟随移动组件与气室气连接；

所述的吸盘移动定位机构包括吸盘Y轴进给伺服机构、吸盘Y轴进给伺服机构安装座、吸盘Y轴机械传动机构、吸盘Y轴导向机构；所述的吸盘Y轴进给伺服机构安装在吸盘Y轴进给伺服机构安装座上，吸盘Y轴进给伺服机构安装座安装在吸盘座体上，吸盘Y轴机械传动机构和吸盘Y轴导向机构安装在工作台与吸盘座体之间。

2.如权利要求1所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：

所述的底座包括安装框；所述的工作台X轴进给伺服机构包括X轴进给伺服电机；工作台X轴机械传动机构包括齿轮、与齿轮啮合的工作台X向齿条；工作台X轴导向机构包括两条工作台X向导轨、分别与两条工作台X向导轨配合的工作台X向导向滑块；所有的所述工作台移动定位机构共用两条所述的工作台X向导轨；两条所述的工作台X向导轨分别固定在底座的安装框的顶面上，置于安装框的左右两侧；工作台X向导向滑块与工作台的底面固定，并置于两工作台X向导轨的正上方；工作台X轴进给伺服机构的驱动轴与齿轮同轴安装，齿轮的轴线为Y向；工作台X向齿条与底座的安装框的内侧面固定；工作台X向齿条的齿朝下，与齿轮啮合；

所述的吸盘Y轴进给伺服机构包括吸盘Y轴进给伺服电机；吸盘Y轴机械传动机构包括齿轮、与齿轮啮合的吸盘Y向齿条；吸盘Y轴导向机构包括吸盘Y向导轨、分别与吸盘Y向导轨配合的吸盘Y向滑块；在工作台的顶面设有容置吸盘Y向导轨的导轨容置槽；吸盘Y向导轨固定在工作台的顶面的导轨容置槽内；吸盘Y向滑块与吸盘座体的底部固定；吸盘Y向齿条与工作台背离真空管路跟随移动组件的一侧的侧面固定，且吸盘Y向齿条的齿朝向背离真空管路跟随移动组件的一侧；

所述的吸盘Y轴进给伺服机构安装座包括安装座座体，在安装座座体上设有开口朝向工作台的齿轮容置腔，在安装座座体朝向工作台的一侧设有贯穿齿轮容置腔的Y向避空槽；Y向避空槽用来避空吸盘Y向齿条；

吸盘Y轴进给伺服机构的驱动轴穿过齿轮容置腔的底部与齿轮同轴安装，齿轮容置在齿轮容置腔内；吸盘Y轴进给伺服机构安装座固定在吸盘座体朝向吸盘Y向齿条一侧的侧面上；所述的齿轮与吸盘Y向齿条啮合。

3.如权利要求1所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：还包括气锁组件；

所述气锁组件包括活塞座、活塞、活塞安装板、弹性垫圈、左右两侧的两勾板、左挡件；

在吸盘座体的底部设有容置腔，活塞座安装在吸盘座体的容置腔内，所述弹性垫圈上下抵接在吸盘座体与活塞座之间；

在活塞座上设有开口朝下的内腔，活塞安装板安装在活塞座的底部；活塞安装在活塞座的内腔内；活塞座、活塞安装板均置于吸盘座体的容置腔内；在活塞座与活塞之间形成密封气室，还设有与密封气室连通的气口；

所述的勾板包括上勾部和下勾部；所述活塞座两侧设有卡槽，在工作台上设有卡槽，两勾板的上勾部卡入活塞座的卡槽内，下勾部卡于工作台的卡槽内，左侧的勾板被左挡件压紧；左侧的勾板被真空管路跟随移动组件压紧。

4.如权利要求1所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：

所述的电气线路跟随移动组件包括一条以上的拖链、拖链安装座；一个所述的吸盘机构对应一条所述的拖链，所述的拖链与所述吸盘机构的吸盘Y轴进给伺服机构连接；

所述的拖链安装座安装在工作台背离真空管路跟随移动组件的一侧，在拖链安装座上设有与拖链一一配合的拖链槽；拖链安装在相应的拖链槽内。

5.如权利要求1所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：

所述的X向定位机构包括X向定位气缸，Y向的定位条，定位座、安装在Y向的定位条与定位座之间的定位导向机构；

定位座安装在底座上，X向定位气缸安装在定位座上，Y向的定位条可上下活动地安装定位座上，通过X向定位气缸的活塞杆的伸出带动定位条上升凸出吸盘的顶面。

6.如权利要求1所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：所述的X向定位机构还包括小板件定位机构；

所述的小板件定位机构包括定位件、定位件90°翻转机构，安装在定位座顶面上、并朝自动定位移动工作台机构一侧凸出定位座的定位支架；

所述的定位件包括安装部和定位部；在定位支架上设有容置定位件的定位件容置槽；所述的定位件90°翻转机构包括设置在定位件容置槽两侧的侧壁上的Y向的调节通孔和调节把手，所述的调节通孔包括分布在XZ平面上的翻转用圆弧段；定位件的安装部远离定位部的一端通过轴可转动地枢接在定位件容置槽两侧的侧壁上。

7.如权利要求1至6任意一项权利要求所述的一种龙门数控加工中心，其特征在于：

所述的龙门架装置包括左立柱、右立柱、两端分别固定在左立柱和右立柱的顶部的横梁；左立柱、横梁、右立柱形成龙门架，该横梁位于底座的上方并横跨底座；所述的龙门架装置还包括驱动龙门架相对底座来回X向滑动的X轴进给左伺服机构，安装在底座与左立柱间的X轴进给左机械传动机构及X轴进给左导向机构，与X轴进给左伺服机构同步驱动龙门架相对底座来回X向滑动的X轴进给右伺服机构，安装在底座与右立柱间的X轴进给右机械传动机构及X轴进给右导向机构；

所述的左机头包括左Y向滑座组件、左Z向大滑座组件、左钻削加工装置、镂铣加工装置；

所述的左Y向滑座组件，包括安装在横梁上的左Y向滑座，驱动左Y向滑座相对横梁Y向来回滑动的Y轴进给左伺服机构，安装在横梁与左Y向滑座间的Y轴进给左机械传动机构及Y轴进给左导向机构；

所述的左Z向大滑座组件，包括板状结构的左Z向大滑座，驱动左Z向大滑座相对左Y向滑座Z向来回滑动的Z轴进给左伺服机构，安装在左Y向滑座与左Z向大滑座间的Z轴进给左机械传动机构及Z轴进给左导向机构；

所述的镂铣加工装置，包括可相对左Z向大滑座升降的镂铣滑座、安装在镂铣滑座上的镂铣电主轴、控制镂铣电主轴在左Z向大滑座上升降的电主轴升降机构；

左钻削加工装置，包括固定在左Z向大滑座背离左Y向滑座一侧的侧面上的左钻盒，安装在左钻盒上的复数个钻头、驱动每个钻头加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸、及驱动复数个钻头进行加工的钻头驱动机构；

右机头包括右Y向滑座组件、右Z向滑座组件、右钻削加工装置；

右Y向滑座组件，包括安装在横梁上的右Y向滑座，驱动右Y向滑座相对横梁Y向来回滑动的Y轴进给右伺服机构，安装在横梁与右Y向滑座间的Y轴进给右机械传动机构及Y轴进给右导向机构；

右Z向滑座组件，包括板状结构的右Z向滑座，驱动右Z向滑座相对右Y向滑座Z向来回滑动的Z轴进给右伺服机构，安装在右Y向滑座与右Z向滑座间的Z轴进给右机械传动机构及Z轴进给右导向机构；

右钻削加工装置，包括固定在右Z向滑座背离右Y向滑座一侧的侧面上的右钻盒，安装在右钻盒上的复数个钻头、驱动每个钻头加工时弹出和不加工时收回的钻头气缸、及驱动复数个钻头进行加工的钻头驱动机构。

8.一种包含如权利要求7所述的一种龙门数控加工中心的控制系统，其特征在于：控制系统包括CNC控制器，与CNC控制器连接的总线，双向控制并联连接到总线的伺服控制单元、左机头控制单元、右机头控制单元、工作台控制单元、真空控制单元、强弱电控制单元、人机对话界面单元、通信单元；

所述的伺服控制单元包括驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给左伺服系统、与X轴进给左伺服系统同步驱动龙门架沿底座来回X向滑动的X轴进给右伺服系统，驱动左机头的加工装置沿横梁来回Y向滑动的Y轴进给左伺服系统，驱动右机头的加工装置沿横梁来回Y向滑动的Y轴进给右伺服系统，驱动左机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给左伺服系统，驱动右机头的加工装置来回Z向滑动的Z轴进给右伺服系统；X轴进给左伺服系统、X轴进给右伺服系统、Y轴进给左伺服系统、Y轴进给右伺服系统、Z轴进给左伺服系统、Z轴进给右伺服系统均为半闭环的进给伺服系统，与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接；

所述的控制系统还包括PLC及与PLC连接的总线；所述的CNC控制器和PLC均双向控制并联连接到以太网交换机上；所述的工作台控制单元包括复数组自动定位移动工作台控制单元，置于自动定位移动工作台两侧、对工件进行X向定位的X向定位控制单元；

所述的每组自动定位移动工作台控制单元包括一组控制自动定位移动工作台来回X向滑动的工作台X轴进给伺服系统，复数组吸盘Y轴进给伺服系统，置于自动定位移动工作台端部、对工件进行Y向定位的Y向定位控制单元；一组吸盘Y轴进给伺服系统控制一个吸盘来回Y向滑动；工作台X轴进给伺服系统、吸盘Y轴进给伺服系统与连接PLC的总线并联连接；

所述的真空控制单元包括与连接CNC控制器的总线并联连接的真空泵控制单元、工作台真空负压检测单元。

9.如权利要求8所述的一种龙门数控加工中心的控制系统，其特征在于：

所述的X向定位控制单元包括气缸、安装在气缸上的传感器、电磁阀、I/O模块；I/O模块与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，气缸与电磁阀单向控制串联连接，电磁阀单向控制气缸，传感器与I/O模块单向控制串联连接，传感器单向控制I/O模块；

所述的Y向定位控制单元包括一个以上的气缸、安装在每个气缸上的传感器、一个电磁阀、I/O模块；I/O模块与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，电磁阀与I/O模块单向控制串联连接，I/O模块单向控制电磁阀，一个以上的气缸与电磁阀单向控制连接，电磁阀单向控制气缸，一个以上的传感器与I/O模块单向控制连接，传感器单向控制I/O模块；

所述的真空泵控制单元包括热继电器、接触器、真空泵三相电机、一个以上的真空电磁阀、复数个吸盘；热继电器与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，接触器与热继电器双向控制串联连接，真空泵三相电机与接触器单向控制串联连接，一个真空电磁阀与真空泵三相电机单向控制串联连接或两个以上的真空电磁阀与真空泵三相电机单向控制并联连接，复数个吸盘与真空电磁阀单向控制并联连接；接触器单向控制三相电机，真空泵三相电机单向控制真空电磁阀，真空电磁阀单向控制复数个吸盘；

所述的工作台真空负压检测单元包括I/O模块、真空检测装置；I/O模块与连接CNC控制器的总线双向控制并联连接，真空检测装置与I/O模块单向控制串联连接，真空检测装置单向控制I/O模块。

10.一种包含如权利要求7所述的龙门数控加工中心的的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

扫描工件二维码；

CNC控制器判断系统缓存中是否有待加工条码，如果系统缓存中没有待加工条码，则重新返回扫描工件二维码；

如果系统缓存中有待加工条码，CNC控制器判断机头是否加工中；

如果机头加工中，CNC控制器判断系统缓存中是否有待加工条码；

如果机头没有加工，则工作台X轴进给伺服系统驱动工作台X向运动及吸盘Y轴进给伺服系统驱动工作台Y向运动使工作台自动移动到设定位置；Y向定位控制单元的定位气缸上升并凸出工作台；放置工件在工作台上，真空控制单元控制吸盘吸附工件，Y向定位控制单元的定位气缸下降并低于工作台，机头启动加工，机头加工，机头加工完成；

如此循环往复，加工不同的工件。