CN110712253A - 一种木工多工序五轴联动加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种木工多工序五轴联动加工中心，包括主轴加工组件（1）、多个工作台组件（2）和上下料组件（3）；所述动立柱组件包括五轴主轴头（105），工作台组件（2）包括夹具（207）和夹具滑座（206），五轴主轴头（105）对夹具（207）进行定位和对夹具（207）夹持的木料进行加工，夹具（207）通过夹具滑座（206）在上下料组件（3）处取料和下料。本发明的五轴主轴头（105）在多个工作台之间交替加工，无需等待上料和下料，提高了加工效率，同时夹具（207）通过五轴主轴头（105）进行定位，定位速度快并且精度高，不会出现人工定位的工作疲劳的情况，提高了加工质量，减少了工作人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及木材加工设备技术领域，特别是一种木工多工序五轴联动加工中心。
背景技术
当前木工对木料的加工多为使用机床进行加工。在机床对木料进行加工前，需要对木料进行定位和固定，对木料的固定通常通过指定的夹具进行固定，而这种夹具的操作方式是人工对木料进行定位，然后通过螺栓紧固夹具，从而实现对木料的紧固。但是在对一些小工件的加工，例如椅子腿、桌子腿等长条形工件，需要加工的部分不多，因此加工速度快，需要更换的速度也很快，所以使工人的劳动强度大，在劳动强度大的情况下，工人容易出现定位不精确、对夹具的紧固效率的问题，严重影响了加工质量和加工效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种自动化程度高、夹取效率高的加工中心。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：包括主轴加工组件、多个工作台组件和上下料组件；所述主轴加工组件包括第一底座、移动立柱、主轴滑座和五轴主轴头，所述第一底座上设置有第一导轨，所述移动立柱通过第一滑块可移动地与第一导轨连接，所述移动立柱上设置有第二导轨，所述主轴滑座通过第二滑块可移动地与第二导轨连接，所述五轴主轴头设置于主轴滑座的下方；所述工作台组件位于五轴主轴头的下方，所述工作台组件包括第二底座、夹具滑座和多个夹具，所述第二底座上设置有第三导轨，所述夹具滑座通过第三滑块可滑动地与第三导轨连接，所述夹具滑座上设置有第四导轨，所述夹具通过第四滑块可滑动地与第四导轨连接，所述上下料组件位于第三导轨的一端，所述上下料组件包括第三底座、多个上料组件和下料组件，所述上料组件包括左上料机构和右上料机构，所述下料组件包括左下料机构和右上料机构，所述第三底座上设置有第五导轨，所述左上料机构、右上料机构、左下料机构和右下料机构均通过第五滑块与第五导轨连接。
所述第二底座一端与第一底座固定连接，另一端与第三底座固定连接，所述第三导轨分别与第一导轨和第五导轨相垂直。
所述第一底座上设置有齿条、风琴式防护罩和测距传感器，所述齿条与第一导轨相平行，所述风琴式防护罩一端固定于第一底座的一端上，风琴式防护罩另一端固定于移动立柱上，所述测距传感器设置于两条第一导轨之间。
所述移动立柱上设置有第一电机、第二电机、第一滚珠丝杠螺母副和测距传感器，所述第一电机的输出轴与减速器连接，减速机的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮一侧设置有润滑组件，所述润滑组件为一个与齿轮啮合的润滑齿和黄油管，所述润滑齿设置于黄油管上，所述齿轮与齿条相啮合，所述第一滚珠丝杠螺母副的丝杠与第二电机的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠螺母副的丝杠可旋转地与移动立柱连接，所述第一滚珠丝杠螺母副的丝杠与第三导轨相平行，所述第一滚珠丝杠螺母副螺母固定于主轴滑座上，所述测距传感器设置于两条第二导轨之间。测距传感器可以检测移动立柱的位置和主轴滑座的位置，从而得到五轴主轴头在竖直平面内的坐标。
所述第二底座上设置有第三电机、第二滚珠丝杠螺母副和测距传感器，所述第二滚珠丝杠螺母副的丝杠可旋转地与第二底座连接，所述第二滚珠丝杠螺母副的丝杠与第三电机的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠螺母副的丝杠与第三导轨相平行，所述测距传感器为设置于第三导轨一侧。第二底座上的测距传感器检测夹具滑座的位置，配合五轴主轴头在竖直平面内的坐标，由于第三导轨与第一导轨和第二导轨相垂直，所以形成空间坐标系，通过夹具滑座的移动，以完成对木料的加工。
所述夹具包括滑块固定板和夹持结构，所述第四滑块固定于滑块固定板一面上，所述滑块固定板上与第四滑块相对的一面上固定有升降滑块，所述夹持结构上设置有升降导轨，所述升降滑块与升降导轨相配合，所述夹持机构与滑块固定板之间设置有升降气缸，所述夹持结构上还设置有夹料气缸和档杆，所述档杆位于夹料气缸的上方，所述档杆可旋转地与夹持结构连接，所述档杆上固定有上夹块，所述夹料气缸顶部设置有夹块固定块，所述夹块固定块上可旋转地设置有下夹块，所述第四滑块与升降滑块的一端均设置有导轨刹车。
五轴主轴头底部设置有夹具定位块，夹具定位块到达指定夹具的上方，夹具的夹持结构在升降气缸的作用下上升，到达档杆与夹具定位块配合的位置，锁紧滑块一端的导轨刹车锁紧，对夹持结构在上下方向上进行固定，移动立柱沿第一导轨发生移动，第一导轨与第四导轨相平行，五轴主轴头通过夹具定位块和档杆的配合方式带动夹具沿第四导轨移动，完成夹具的定位。可旋转的上夹块和下夹块可以便于夹取异形的木料，例如曲面结构的木料等。
所述左上料机构和右上料机构相对的两个面上设置有料槽，木料的两端分别放置于左上料机构和由上料机构上的料槽内，所述左上料机构上设置有传感器支架，所述传感器支架底端设置有测距传感器，用于检测上下料组件与夹具滑座的距离，所述第五滑块的一端均设置有导轨刹车。左上料机构和右上料机构之间的距离可以通过在第五导轨上移动来调整，以适应各种长度的木料。
所述第三底座上还设置有多条第六导轨，第六导轨与第三导轨相平行，左上料结构和右上料机构分别通过第六滑块与第六导轨连接，使左上料结构和右上料机构可以向工作台组件移动，便于夹具的夹取，向相反的方向移动可以便于工作人员取下夹具上已经加工完成的木料，所述左上料机构和右上料机构上均设置有第七导轨，第七导轨与第二导轨相平行，第七导轨上设置有可滑动的限位块，限位块上设置有限位杆，限位杆伸长至料槽中部，限位块可以调整料槽内可以放置木料的最低位置，从而调整木料的数量，所述第六滑块和限位块一端均设置有导轨刹车。
所述的导轨刹车包括手动刹车和气动刹车两种。
本发明具有以下优点：
1、 工作人员只需要向料槽内加入木料、取下已经加工好的木料和按下相应程序的按钮开关，大大节省了工作人员的劳动强度，同时工作人员不需要进行精密耗时的定位操作，可以加快加工效率；
2、 整个加工中心的自动化程度高，通过五轴主轴头对多个工作台组件的交替加工，提高加工效率。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为主轴加工组件的结构爆炸图；
图3 为移动滑座的后视图；
图4 为工作台组件的结构示意图；
图5 为上下料组件的结构示意图；
图中：1-主轴加工组件，2-工作台组件，3-上下料组件，101-第一底座，102-齿条，103-第一滑块，104-第二导轨，105-五轴主轴头，106-主轴滑座，107-第二滑块，108-第一滚珠丝杠螺母副，109-第二电机，110-移动立柱，111-第一导轨，112-风琴式防护罩，113-齿轮，114-第一电机，201-第二底座，202-第四导轨，203-第三滑块，204-第三导轨，205-第二滚珠丝杠螺母副，206-夹具滑座，207-夹具，208-第四滑块，209-第三电机，301-第三底座，302-第五滑块，303-左下料机构，304-右下料机构，305-右上料机构，306-左上料机构，307-第五导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：包括主轴加工组件1、多个工作台组件2和上下料组件3；所述主轴加工组件1包括第一底座101、移动立柱110、主轴滑座106和五轴主轴头105，所述第一底座101上设置有第一导轨111，所述移动立柱110通过第一滑块103可移动地与第一导轨111连接，所述移动立柱110上设置有第二导轨104，所述主轴滑座106通过第二滑块107可移动地与第二导轨104连接，所述五轴主轴头105设置于主轴滑座106的下方；所述工作台组件2位于五轴主轴头105的下方，所述工作台组件2包括第二底座201、夹具滑座206和多个夹具207，所述第二底座201上设置有第三导轨204，所述夹具滑座206通过第三滑块203可滑动地与第三导轨204连接，所述夹具滑座206上设置有第四导轨202，所述夹具207通过第四滑块208可滑动地与第四导轨202连接，所述上下料组件3位于第三导轨204的一端，所述上下料组件3包括第三底座301、多个上料组件和下料组件，所述上料组件包括左上料机构306和有上料机构305，所述下料组件包括左下料机构303和有上料机构305，所述第三底座301上设置有第五导轨307，所述左上料机构306、有上料机构305、左下料机构303和右下料机构305均通过第五滑块302与第五导轨307连接。
所述第二底座201一端与第一底座101固定连接，另一端与第三底座301固定连接，所述第三导轨204分别与第一导轨111和第五导轨307相垂直。
如图2-3所示，所述第一底座101上设置有齿条102、风琴式防护罩112和测距传感器，所述齿条102与第一导轨111相平行，所述风琴式防护罩112一端固定于第一底座101的一端上，风琴式防护罩112另一端固定于移动立柱110上，所述测距传感器设置于两条第一导轨111之间。
所述移动立柱110上设置有第一电机114、第二电机109、第一滚珠丝杠螺母副108和测距传感器，所述第一电机114的输出轴与减速器连接，减速机的输出轴上设置有齿轮113，所述齿轮113一侧设置有润滑组件，所述润滑组件为一个与齿轮113啮合的润滑齿和黄油管，所述润滑齿设置于黄油管上，所述齿轮113与齿条102相啮合，所述第一滚珠丝杠螺母副108的丝杠与第二电机109的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠螺母副108的丝杠可旋转地与移动立柱110连接，所述第一滚珠丝杠螺母副108的丝杠与第三导轨204相平行，所述第一滚珠丝杠螺母副108螺母固定于主轴滑座106上，所述测距传感器设置于两条第二导轨104之间。测距传感器可以检测移动立柱110的位置和主轴滑座106的位置，从而得到五轴主轴头105在竖直平面内的坐标。
如图4 所示，所述第二底座201上设置有第三电机209、第二滚珠丝杠螺母副205和测距传感器，所述第二滚珠丝杠螺母副205的丝杠可旋转地与第二底座201连接，所述第二滚珠丝杠螺母副205的丝杠与第三电机209的输出轴连接，所述第一滚珠丝杠螺母副108的丝杠与第三导轨204相平行，所述测距传感器为设置于第三导轨204一侧。第二底座201上的测距传感器检测夹具滑座206的位置，配合五轴主轴头105在竖直平面内的坐标，由于第三导轨204与第一导轨111和第二导轨104相垂直，所以形成空间坐标系，通过夹具滑座206的移动，以完成对木料的加工。
所述夹具207包括滑块固定板和夹持结构，所述第四滑块208固定于滑块固定板一面上，所述滑块固定板上与第四滑块208相对的一面上固定有升降滑块，所述夹持结构上设置有升降导轨，所述升降滑块与升降导轨相配合，所述夹持机构与滑块固定板之间设置有升降气缸，所述夹持结构上还设置有夹料气缸和档杆，所述档杆位于夹料气缸的上方，所述档杆可旋转地与夹持结构连接，所述档杆上固定有上夹块，所述夹料气缸顶部设置有夹块固定块，所述夹块固定块上可旋转地设置有下夹块，所述第四滑块208与升降滑块的一端均设置有导轨刹车。
五轴主轴头105底部设置有夹具207定位块，夹具207定位块到达指定夹具207的上方，夹具207的夹持结构在升降气缸的作用下上升，到达档杆与夹具207定位块配合的位置，锁紧滑块一端的导轨刹车锁紧，对夹持结构在上下方向上进行固定，移动立柱110沿第一导轨111发生移动，第一导轨111与第四导轨202相平行，五轴主轴头105通过夹具207定位块和档杆的配合方式带动夹具207沿第四导轨202移动，完成夹具207的定位。可旋转的上夹块和下夹块可以便于夹取异形的木料，例如曲面结构的木料等。
如图5所示，所述左上料机构306和有上料机构305相对的两个面上设置有料槽，木料的两端分别放置于左上料机构306和由上料机构上的料槽内，所述左上料机构306上设置有传感器支架，所述传感器支架底端设置有测距传感器，用于检测上下料组件3与夹具滑座206的距离，使夹具207夹走木料，所述第五滑块302的一端均设置有导轨刹车。左上料机构306和有上料机构305之间的距离可以通过在第五导轨307上移动来调整，以适应各种长度的木料。所述第五导轨307旁设置有平行于导轨的刻度尺，用于测量左上料机构306和有上料机构305的间距和对左上料机构306和有上料机构305进行定位。
所述第三底座301上还设置有多条第六导轨，第六导轨与第三导轨204相平行，左上料结构和有上料机构305分别通过第六滑块与第六导轨连接，使左上料结构和有上料机构305可以向工作台组件2移动，便于夹具207的夹取，向相反的方向移动可以便于工作人员取下夹具207上已经加工完成的木料，所述左上料机构306和有上料机构305上均设置有第七导轨，第七导轨与第二导轨104相平行，第七导轨上设置有可滑动的限位块，限位块上设置有限位杆，限位杆伸长至料槽中部，限位块可以调整料槽内可以放置木料的最低位置，从而调整木料的数量，所述第六滑块和限位块一端均设置有导轨刹车，第六导轨一侧设置有测距传感器。
所述的导轨刹车包括手动刹车和气动刹车，升降气缸为单作用气缸，可以人工轻轻提起，夹具207上档杆的升降可以通过手动完成，测距传感器优选为红外传感器。所述的第一电机114，第二电机109和第三电机209均为伺服电机。
本发明的工作过程如下：首先工作人员对需要加工的木料进行调整限位块的位置，然后设置控制程序中五轴主轴头105的运行坐标路线和左右，来控制夹具207的夹取位置。工作人员将木料放置于料槽内，通过相应的程序控制按钮进行下一步程序，夹具滑座206移动到动立柱组件一端，五轴主轴头105移动到一个夹具207上方，该夹具207上升降滑块和第四滑块208一端的导轨刹车松开，升降气缸将档杆升至与五轴主轴头105下方的夹具207定位块配合的位置，升降滑块一端的导轨刹车锁紧，五轴主轴头105带动该夹具207沿第四导轨202移动到指定位置，然后五轴主轴头105上升并继续将其余夹具207移动至指定位置，之后夹具滑座206移动至上下料组件3处指定位置，同时对应的上下料机构向夹具207方向沿第六导轨移动至指定位置，木料位于上下夹块之间，夹料气缸上升，使上下夹块夹紧木料，然后升降气缸上升，将木料从料槽中取出，再控制夹具滑座206移动至五轴主轴头105一端等待加工，加工完毕后夹具滑座206移动至上下料机构处，五轴主轴头105移动至另一个工作台组件2处进行加工，工作人员从夹具207上取下木料，再向料槽中添加木料等待加工。
Claims (7)
1.一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：包括主轴加工组件（1）、多个工作台组件（2）和上下料组件（3）；所述主轴加工组件（1）包括第一底座（101）、移动立柱（110）、主轴滑座（106）和五轴主轴头（105），所述第一底座（101）上设置有第一导轨（111），所述移动立柱（110）通过第一滑块（103）可移动地与第一导轨（111）连接，所述移动立柱（110）上设置有第二导轨（104），所述主轴滑座（106）通过第二滑块（107）可移动地与第二导轨（104）连接，所述五轴主轴头（105）设置于主轴滑座（106）的下方；所述工作台组件（2）位于五轴主轴头（105）的下方，所述工作台组件（2）包括第二底座（201）、夹具滑座（206）和多个夹具（207），所述第二底座（201）上设置有第三导轨（204），所述夹具滑座（206）通过第三滑块（203）可滑动地与第三导轨（204）连接，所述夹具滑座（206）上设置有第四导轨（202），所述夹具（207）通过第四滑块（208）可滑动地与第四导轨（202）连接，所述上下料组件（3）位于第三导轨（204）的一端，所述上下料组件（3）包括第三底座（301）、多个上料组件和下料组件，所述上料组件包括左上料机构（306）和右上料机构（305），所述下料组件包括左下料机构（303）和右上料机构（305），所述第三底座（301）上设置有第五导轨（307），所述左上料机构（306）、右上料机构（305）、左下料机构（303）和右下料机构（304）均通过第五滑块（302）与第五导轨（307）连接。
2.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述第二底座（201）一端与第一底座（101）固定连接，另一端与第三底座（301）固定连接，所述第三导轨（204）分别与第一导轨（111）和第五导轨（307）相垂直。
3.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述第一底座（101）上设置有齿条（102）、风琴式防护罩（112）和测距传感器，所述齿条（102）与第一导轨（111）相平行，所述风琴式防护罩（112）一端固定于第一底座（101）的一端上，风琴式防护罩（112）另一端固定于移动立柱（110）上，所述测距传感器设置于两条第一导轨（111）之间。
4.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述移动立柱（110）上设置有第一电机（114）、第二电机（109）、司仪滚珠丝杠螺母副（108）和测距传感器，所述第一电机（114）的输出轴与减速器连接，减速机的输出轴上设置有齿轮（113），所述齿轮（113）一侧设置有润滑组件，所述润滑组件为一个与齿轮（113）啮合的润滑齿和黄油管，所述润滑齿设置于黄油管上，所述齿轮（113）与齿条（102）相啮合，所述司仪滚珠丝杠螺母副（108）的丝杠与第二电机（109）的输出轴连接，所述司仪滚珠丝杠螺母副（108）的丝杠可旋转地与移动立柱（110）连接，所述司仪滚珠丝杠螺母副（108）的丝杠与第三导轨（204）相平行，所述司仪滚珠丝杠螺母副（108）螺母固定于主轴滑座（106）上，所述测距传感器设置于两条第二导轨（104）之间。
5.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述第二底座（201）上设置有第三电机（209）、第二滚珠丝杠螺母副（205）和测距传感器，所述第二滚珠丝杠螺母副（205）的丝杠可旋转地与第二底座（201）连接，所述第二滚珠丝杠螺母副（205）的丝杠与第三电机（209）的输出轴连接，所述司仪滚珠丝杠螺母副（108）的丝杠与第三导轨（204）相平行，所述测距传感器为设置于第三导轨（204）一侧。
6.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述夹具（207）包括滑块固定板和夹持结构，所述第四滑块（208）固定于滑块固定板一面上，所述滑块固定板上与第四滑块（208）相对的一面上固定有升降滑块，所述夹持结构上设置有升降导轨，所述升降滑块与升降导轨相配合，所述夹持机构与滑块固定板之间设置有升降气缸，所述夹持结构上还设置有夹料气缸和档杆，所述档杆位于夹料气缸的上方，所述档杆可旋转地与夹持结构连接，所述档杆上固定有上夹块，所述夹料气缸顶部设置有夹块固定块，所述夹块固定块上可旋转地设置有下夹块，所述第四滑块（208）与升降滑块的一端均设置有导轨刹车。
7.根据权利要求1所述的一种木工多工序五轴联动加工中心，其特征在于：所述左上料机构（306）和右上料机构（305）相对的两个面上设置有料槽，所述左上料机构（306）上设置有传感器支架，所述传感器支架底端设置有测距传感器，所述第五滑块（302）的一端均设置有导轨刹车。
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2019
- 2019-11-11 CN CN201911095874.9A patent/CN110712253A/zh active Pending
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