CN110253325A - 一种cnc自动升料夹具及升料方法 - Google Patents

一种cnc自动升料夹具及升料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CNC自动升料夹具及升料方法，该夹具包括面板、压块及可升降的升降台，面板具有至少一个开口朝上的第一槽，第一槽的一个或两个相对的侧边具有第二槽，第二槽向下贯穿面板，第二槽的壁形成与第一槽相对的第一定位面和与第一定位面相邻的第二定位面，第二定位面的对面设有第一弹簧，压块与第一定位面相对，压块被配置为能够向着或远离第一定位面运动，升降台设置在面板下方，升降台的上表面设有与第二槽对应的第三槽。CNC自动升料夹具的优点是定位准确、能够自动夹紧及自动升料。

Description

一种CNC自动升料夹具及升料方法
技术领域
本发明涉及机械加工设备夹具，特别涉及一种CNC自动升料夹具及升料方法。
背景技术
用CNC数控铣床将片料型材或棒料型材等物料加工成产品的过程中，CNC加工完成第一个产品后再加工第二个产品的时候，就需要把型材往上推移大于一个产品的距离，这时候就需要一个升料夹具。目前的做法需要人工将型材放在夹具里面，再用螺丝和压板将型材锁紧，加工完这个产品之后再将型材取出，放在另外一台机上加工，以此类推，到型材只能加工之后一个产品为止。该方法耗费人工量比较大，增加人工疲劳，装夹和拆夹时间比较长。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种能够自动升料和夹紧的CNC自动升料夹具，该夹具包括：
面板，面板具有至少一个开口朝上的第一槽，第一槽的一个或两个相对的侧边具有第二槽，第二槽向下贯穿面板，第二槽的壁形成与第一槽相对的第一定位面和与第一定位面相邻的第二定位面，第二定位面的对面设有第一弹簧；
压块，压块与第一定位面相对，压块被配置为能够向着或远离第一定位面运动；
可升降的升降台，升降台设置在面板下方，升降台的上表面设有与第二槽对应的第三槽。
本实施方式的有益效果是：第一定位面和第二定位面提供了准确的定位基准面，第一弹簧对第二槽中的物料施加推力，使物料贴着第二定位面，压块压紧物料使其紧贴第一定位面；通过CNC机床的PLC控制系统可以控制压块向着或远离第一定位面运动，实现压块自动压紧或松开物料；需要升料时，控制系统控制升降台上升，带动物料上升。
在一些实施方式中，还包括伺服电机、主动齿轮、从动齿轮、链条、丝杆及导柱，丝杆垂直穿过升降台的中心并与升降台螺纹配合，导柱垂直穿过升降台并与升降台滑动配合，丝杆的上端与面板通过轴承连接，丝杆的下端连接从动齿轮，主动齿轮连接到伺服电机的输出端，从动齿轮与主动齿轮通过链条连接。本实施方式提供了升降台的具体升降结构，伺服电机作为动力装置，经链轮传动后，带动丝杆转动，进而驱动升降台沿着导柱向上滑动。在整个物料加工完后，通过伺服电机反转使升降台下降。
在一些实施方式中，还包括浮动块，压块具有斜面朝上的第一楔形部，第一楔形部与第一定位面相背，浮动块具有第二楔形部，第一楔形部的斜面与第二楔形部的斜面相对且彼此靠近，浮动块连接在第一气缸的输出端，且第一气缸能够驱动浮动块升降。本实施方式提供了压块夹紧物料的具体结构，在第一气缸下拉浮动块时，第二楔形部的斜面与第一楔形部的斜面接触，第二楔形部将压块向着第一定位面方向推移，将第二槽中的物料压紧在第一定位面上，实现了物料的紧固。
在一些实施方式中，第一槽的两个相对的侧边具有第二槽，浮动块具有两个镜像对称的第二楔形部，浮动块的两侧各设有一个压块。本实施方式提高了夹具可装夹物料的数量。浮动块下降时，会同时推移其两侧压块，将两侧的物料压紧。
在一些实施方式中，压块的侧面设有第二弹簧，第二弹簧被配置为对压块施加远离第一定位面的推力。本实施方式提供了压块松开物料的具体结构，当第一气缸推动浮动块上升时，第二楔形部让出一定的空间，压块在第二弹簧的推动下远离第一定位面运动，从而松开物料。
在一些实施方式中，浮动块的下方设有导向块，导向块具有向着压块的侧翼，压块的侧面具有接纳侧翼的第四槽。本实施方式中的侧翼与第四槽凹凸配合，提高了压块的稳定性。
在一些实施方式中，导向块的两端分别设有挡板，挡板覆盖第四槽的两端。本实施方式中的挡板可将压块限位在两块挡板之间，防止压块沿着第四槽长度方向运动。
在一些实施方式中，还包括第二气缸和接近开关，接近开关被配置为当第二槽中的物料上升到位时接近开关能够被物料触发，第二气缸的缸筒外壁安装有第一磁性开关和第二磁性开关，接近开关被配置为控制第二气缸的活塞往复运动，第二气缸被配置为通过其活塞上的磁环轮流触发第一磁性开关和第二磁性开关，分别控制压块远离和向着第一定位面运动。在本实施方式中，第二气缸、第一磁性开关和第二磁性开关配合，形成了一个开关，该开关起到了控制压紧物料和松开物料的作用，而接近开关的触发是启动上述开关的条件。例如，CNC编程时设定退刀路径经过形成开关的感应区，上一个产品加工结束后，退刀时触发接近开关，此时启动第二气缸、第一磁性开关和第二磁性开关配合形成了的开关，控制松开物料，做好升料的准备；当料升到位时，物料触发接近开关，再次启动第二气缸、第一磁性开关和第二磁性开关配合形成了的开关，控制压紧物料。
在一些实施方式中，升降台的运动行程两端分别设有行程开关，第一气缸的缸筒外壁设有第三磁性开关和第四磁性开关。当升降台上升至触发上部的行程开关时，提示物料用完，此时系统控制升降台下降，当下降至触发下部的行程开关时，提示升降台下降到位，系统控制升降台停止下降。
一种CNC自动升料方法，包括以下步骤：
S1：CNC机床加工完成最后一道工序退刀时触发接近开关；
S2：第二气缸顶出并保持，第二气缸顶出到位时触发第一磁性开关，压块远离第一定位面运动，使压块松开物料；
S3：升降台上升，当上升到位时，物料触发接近开关，升降台停止运动；
S4：第二气缸退回，第二气缸退回到位时会触发第二磁性开关，控制压块向第一定位面方向运动而将物料压紧。
本实施方式的CNC自动升料方法具有以下功能：(1)巧妙地利用CNC刀具退刀触发接近开关，提示系统需要进行升料；(2)利用第二气缸、第一磁性开关及第二磁性开关相互配合，形成一个控制开关，控制物料的压紧和松开；(3)松料、升料和压紧动作能够自动、协调地执行。
附图说明
图1示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具结构示意图。
图2示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的第一槽边缘位置局部俯视图。
图3示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的底视图。
图4示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的压块往复运动的驱动结构。
图5示意性地显示了图1中圆圈处的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具结构示意图。图2示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的第一槽101边缘位置局部俯视图，并对该图进行了局部剖切以暴露出第一弹簧105。
请参考图1和图2，一种CNC自动升料夹具，其特征在于，包括：
面板1，面板1具有至少一个开口朝上的第一槽101，第一槽101的一个或两个相对的侧边具有第二槽102，第二槽102向下贯穿面板1，第二槽102的壁形成与第一槽101相对的第一定位面103和与第一定位面103相邻的第二定位面104，第二定位面104的对面设有第一弹簧105；
压块2，压块2与第一定位面103相对，压块2被配置为能够向着或远离第一定位面103运动；
可升降的升降台3，升降台3设置在面板1下方，升降台3的上表面设有与第二槽102对应的第三槽301。
压块2设置在第一槽101中，由第一槽101支承压块2。在一些实施方式中，沿着第一槽101的内壁开设了容纳第一弹簧105的槽，第一弹簧105设置在该槽中，再用一个盖板将第一弹簧105限位在该槽中。第一弹簧105的功能是对第二槽102内的物料施加适当的力使物料能贴着第二定位面104。在升料过程中，第一弹簧105一直对物料施加作用力，因此第一弹簧105应选择力量较小的弹簧，以防止物料被压得太紧而影响升料。至于第一弹簧105的选型，本领域内技术人员可以根据本发明的思路通过试验获得。使用过程中，物料的下端置于第三槽301中，物料穿过第二槽102内。第一定位面103和第二定位面104提供了准确的定位基准面，让物料贴着第一定位面103和第二定位面104使物料的位置准确且确定，提高了加工精度。第一弹簧105对第二槽102中的物料施加推力，使物料贴着第二定位面104，压块2压紧物料使其紧贴第一定位面103。通过CNC机床的PLC控制系统可以控制压块2向着或远离第一定位面103运动，使压块2自动压紧或松开物料。需要升料时，控制系统控制升降台3上升，带动物料上升。当物料使用完后，控制升降台3下降，带动物料下降，安装新的物料。
图3示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的底视图，为了便于显示驱动升降台3的结构，对部分支撑件进行了隐藏。
进一步地，同时参考图3，CNC自动升料夹具还包括伺服电机302、主动齿轮303、从动齿轮304、链条305、丝杆306及导柱307，丝杆306垂直穿过升降台3的中心并与升降台3螺纹配合，导柱307垂直穿过升降台3并与升降台3滑动配合，丝杆306的上端与面板1通过轴承连接，丝杆306的下端连接从动齿轮304，主动齿轮303连接到伺服电机302的输出端，从动齿轮304与主动齿轮303通过链条305连接。本实施方式提供了升降台3的具体升降结构，伺服电机302作为动力装置，经链轮传动后，带动丝杆306转动，进而驱动升降台3沿着导柱307向上滑动。在整个物料加工完后，通过伺服电机302反转使升降台3下降。
图4示意性地显示了本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的压块2往复运动的驱动结构。
进一步地，同时参考图4，CNC自动升料夹具还包括浮动块201，压块2具有斜面朝上的第一楔形部202，第一楔形部202与第一定位面103相背，浮动块201具有第二楔形部203，第一楔形部202的斜面与第二楔形部203的斜面相对且彼此靠近，浮动块201连接在第一气缸204的输出端，且第一气缸204能够驱动浮动块201升降。第一气缸204固定在面板1的底部，且第一气缸204的输出轴向上设置。本实施方式提供了压块2向着第一定位面103运动以夹紧物料的具体结构，在第一气缸204下拉浮动块201时，第二楔形部203的斜面与第一楔形部202的斜面接触，第二楔形部203将压块向着第一定位面103方向推移，将第二槽102中的物料压紧在第一定位面103上，实现了物料的紧固。
进一步地，同时参考图4，第一槽101的两个相对的侧边具有第二槽102，浮动块201具有两个镜像对称的第二楔形部203，浮动块201的两侧各设有一个压块2。本实施方式提高了夹具可装夹物料的数量。浮动块201下降时，会同时推移其两侧压块2，将两侧的物料压紧。
在一些实施方式中，同时参考图4，第一槽101的单侧侧边还可以具有不止一个第二槽102。例如在图2所示的实施例中，第一槽101的单侧侧边具有两个第二槽102。在图2所示的具体实施例中，同一侧的第二槽102共用一根第一弹簧105，即第一弹簧105的一端与其中一个第二槽102的第二定位面104相对，第一弹簧105的另一端与另外一个第二槽102的第二定位面104相对。
进一步地，压块2的侧面设有第二弹簧205，第二弹簧205被配置为对压块2施加远离第一定位面103的推力。本实施方式提供了压块2远离第一定位面103运动以松开物料的具体结构，当第一气缸204推动浮动块201上升时，第二楔形部203让出一定的空间，压块2在第二弹簧205的推动下远离第一定位面103运动，从而松开物料。
进一步地，同时参考图4，浮动块201的下方设有导向块206，导向块206具有向着压块2的侧翼207，压块2的侧面具有接纳侧翼207的第四槽208。本实施方式中的侧翼207与第四槽208凹凸配合，提高了压块2的稳定性。
进一步地，同时参考图4，导向块206的两端分别设有挡板209，挡板209覆盖第四槽208的两端。本实施方式中的挡板209可将压块2限位在两块挡板209之间，防止压块2沿着第四槽208长度方向偏移。
图5示意性地显示了图1中圆圈处的放大图。
进一步地，请参考图5，CNC自动升料夹具还包括第二气缸401和接近开关402，接近开关402被配置为当第二槽102中的物料上升到位时接近开关402能够被物料触发，第二气缸401的缸筒外壁安装有第一磁性开关403和第二磁性开关404，接近开关402被配置为控制第二气缸401的活塞往复运动，第二气缸401被配置为通过其活塞上的磁环轮流触发第一磁性开关403和第二磁性开关404，分别控制压块2远离和向着第一定位面103运动。在本实施方式中，第二气缸401、第一磁性开关403和第二磁性开关404配合，形成了一个控制开关，该控制开关起到了控制压紧物料和松开物料的功能，而接近开关402的触发是启动上述开关的条件。例如，CNC编程时设定退刀路径经过接近开关402的感应区，上一个产品加工结束后，退刀时触发接近开关402，此时启动第二气缸401、第一磁性开关403和第二磁性开关404配合形成的控制开关，控制松开物料，做好升料的准备；当料升到位时，物料触发接近开关，再次启动第二气缸401、第一磁性开关403和第二磁性开关404配合形成了的控制开关，控制压块2压紧物料。
进一步地，升降台3的运动行程两端分别设有行程开关308a、308b，第一气缸204的缸筒外壁设有第三磁性开关210和第四磁性开关211。当升降台3上升至触发上部的行程开关308b时，提示物料用完，此时系统控制升降台3下降，当下降至触发下部的行程开关308a时，提示升降台3下降到位，系统控制升降台3停止下降。第三磁性开关210和第四磁性开关211控制第一气缸204的活塞往复运动的行程。
本发明一具体实施例的CNC自动升料夹具的工作原理如下：CNC数控铣床加工完成最后一道工序退刀时会触发接近开关402，然后第二气缸401顶出保持，第二气缸401顶出到位时会触发第一磁性开关403。触发第一磁性开关403之后第一气缸204顶出保持，第一气缸204顶出到位时会触发第三磁性开关210。触发第三磁性开关210之后伺服电机302启动，通过链轮传动使丝杆306转动，丝杆306转动时就会带动升降台3上升，升降台3上摆放好的物料往上同步移动。当往上移动到一个预加工产品的位置时就会物料触发接近开关402，触发接近开关402之后伺服电机302停止运行，伺服电机302电机停止运行之后第二气缸401退回，第二气缸401退回到位时会触发第二磁性开关404，触发第二磁性开关404之后第一气缸204退回将压块2拉下把物料压紧。第一气缸204退回到位时会碰到第四磁性开关211，触发第四磁性开关211后CNC数控铣床程序启动，进行第二个产品加工，以此类推。到最后一个预加工产品的位置时就会碰到上部的行程开关308b，碰到行程开关308b之后伺服电机302开始反转，同时丝杆306也反转，升降台3随之下降。升降台3降至下部的行程开关308a的位置时就会触发下部的行程开关308a，触发行程开关308a之后伺服电机302停止运行。整个过程都是自动的，因此降低了人工成本，提高了生产效率。
根据本发明的另一个方面，提供一种CNC自动升料方法，包括以下步骤：
S1：CNC机床加工完成最后一道工序退刀时触发接近开关402；
S2：第二气缸401顶出并保持，第二气缸401顶出到位时触发第一磁性开关403，压块2远离第一定位面103运动，使压块2松开物料；
S3：升降台3上升，当上升到位时，物料触发接近开关402，升降台3停止运动；
S4：第二气缸401退回，第二气缸401退回到位时会触发第二磁性开关404，控制压块2向第一定位面103方向运动而将物料压紧。
该方法巧妙地利用CNC刀具退刀触发接近开关，提示系统需要进行升料，利用第二气缸、第一磁性开关及第二磁性开关相互配合，形成一个控制开关，控制物料的压紧和松开，松料、升料和压紧动作能够自动、协调地执行。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种CNC自动升料夹具，其特征在于，包括：
面板(1)，所述面板(1)具有至少一个开口朝上的第一槽(101)，所述第一槽(101)的一个或两个相对的侧边具有第二槽(102)，所述第二槽(102)向下贯穿所述面板(1)，所述第二槽(102)的壁形成与所述第一槽(101)相对的第一定位面(103)和与所述第一定位面(103)相邻的第二定位面(104)，所述第二定位面(104)的对面设有第一弹簧(105)；
压块(2)，所述压块(2)与所述第一定位面(103)相对，所述压块(2)被配置为能够向着或远离所述第一定位面(103)运动；
可升降的升降台(3)，所述升降台(3)设置在所述面板(1)下方，所述升降台(3)的上表面设有与所述第二槽(102)对应的第三槽(301)。
2.根据权利要求1所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，还包括伺服电机(302)、主动齿轮(303)、从动齿轮(304)、链条(305)、丝杆(306)及导柱(307)，所述丝杆(306)垂直穿过所述升降台(3)的中心并与所述升降台(3)螺纹配合，所述导柱(307)垂直穿过所述升降台(3)并与所述升降台(3)滑动配合，所述丝杆(306)的上端与所述面板(1)通过轴承连接，所述丝杆(306)的下端连接从动齿轮(304)，所述主动齿轮(303)连接到所述伺服电机(302)的输出端，所述从动齿轮(304)与所述主动齿轮(303)通过链条(305)连接。
3.根据权利要求1所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，还包括浮动块(201)，所述压块(2)具有斜面朝上的第一楔形部(202)，所述第一楔形部(202)与所述第一定位面(103)相背，所述浮动块(201)具有第二楔形部(203)，所述第一楔形部(202)的斜面与所述第二楔形部(203)的斜面相对且彼此靠近，所述浮动块(201)连接在第一气缸(204)的输出端，且所述第一气缸(204)能够驱动所述浮动块(201)升降。
4.根据权利要求3所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，所述第一槽(101)的两个相对的侧边具有所述第二槽(102)，所述浮动块(201)具有两个镜像对称的第二楔形部(203)，所述浮动块(201)的两侧各设有一个压块(2)。
5.根据权利要求3所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，所述压块(2)的侧面设有第二弹簧(205)，所述第二弹簧(205)被配置为对所述压块(2)施加远离所述第一定位面(103)的推力。
6.根据权利要求3所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，所述浮动块(201)的下方设有导向块(206)，所述导向块(206)具有向着所述压块(2)的侧翼(207)，所述压块(2)的侧面具有接纳所述侧翼(207)的第四槽(208)。
7.根据权利要求6所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，所述导向块(206)的两端分别设有挡板(209)，所述挡板(209)覆盖所述第四槽(208)的两端。
8.根据权利要求1所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，还包括第二气缸(401)和接近开关(402)，所述接近开关(402)被配置为当第二槽(102)中的物料上升到位时接近开关(402)能够被物料触发，所述第二气缸(401)的缸筒外壁安装有第一磁性开关(403)和第二磁性开关(404)，所述接近开关(402)被配置为控制所述第二气缸(401)的活塞往复运动，所述第二气缸(401)被配置为通过其活塞上的磁环轮流触发第一磁性开关(403)和第二磁性开关(404)，分别控制所述压块(2)远离和向着第一定位面(103)运动。
9.根据权利要求3所述的CNC自动升料夹具，其特征在于，所述升降台(3)的运动行程两端分别设有行程开关(308a、308b)，所述第一气缸(204)的缸筒外壁设有第三磁性开关(210)和第四磁性开关(211)。
10.一种CNC自动升料方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：CNC机床加工完成最后一道工序退刀时触发接近开关(402)；
S2：第二气缸(401)顶出并保持，第二气缸(401)顶出到位时触发第一磁性开关(403)，压块(2)远离第一定位面(103)运动，使压块(2)松开物料；
S3：升降台(3)上升，当上升到位时，物料触发接近开关(402)，升降台(3)停止运动；
S4：第二气缸(401)退回，第二气缸(401)退回到位时会触发第二磁性开关(404)，控制压块(2)向第一定位面(103)方向运动而将物料压紧。
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