CN111390569B - 一种综合加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合加工机，其包括沿工件输送方向依次设置的减材加工模块、调配操控模块和增材制造模块；所述减材加工模块包括机架和设于所述机架上的切削装置；所述增材制造模块包括工作台和设于所述工作台上的焊接装置；所述调配操控模块包括配料装置；还包括数控模块；所述数控模块包括显示单元、控制单元、用于监测增减材过程中的工件形状变化趋势的轮廓检测单元、用于监测增减材过程中的工件内部缺陷的超声微锻单元和用于检测焊接装置的熔池状态的熔池监控单元；所述控制单元与所述切削装置、焊接装置和配料装置电连接。本发明具有进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度并实现零件一体成型的优点。

Description

一种综合加工机
技术领域
本发明涉及智能制造系统技术领域，具体而言，涉及一种综合加工机。
背景技术
综合加工机是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。
经过申请人的海量检索，申请人发现现有的加工机难以实现对于有特定表面质量要求的复杂构件的成形与实际生产应用。提高实体零件的几何精度和表面质量，使得最终成形的实体零件与理想的三维模型高度拟合，进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度，实现零件的一体化是申请人开发或者改进一种综合加工机的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合加工机以提高实体零件的几何精度和表面质量，使得最终成形的实体零件与理想的三维模型高度拟合，进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度，实现零件的一体化。
为实现上述目的，本发明所提供的一种综合加工机，其包括沿工件输送方向依次设置的减材加工模块、调配操控模块和增材制造模块；所述减材加工模块包括机架和设于所述机架上的切削装置；所述增材制造模块包括工作台和设于所述工作台上的焊接装置；所述调配操控模块包括用于将位于减材加工模块转移至增材制造模块的配料装置；还包括数控模块；所述数控模块包括显示单元、控制单元、用于监测增减材过程中的工件形状变化趋势的轮廓检测单元、用于监测增减材过程中的工件内部缺陷的超声微锻单元和用于检测焊接装置的焊接装置的熔池监控单元；所述控制单元与所述切削装置、焊接装置和配料装置电连接；所述显示单元与所述轮廓检测单元、超声微锻单元和熔池监控单元通信连接。
优选的是，所述机架上设置有用于输送工件的输送装置；所述减材加工模块还包括支撑架；所述支撑架架设于所述机架的上方；所述输送装置包括上料输送线和下料输送线；所述上料输送线与所述下料输送线衔接连接且所述上料输送线位于所述下料输送线的上工位；所述上料输送线和所述下料输送线之间设置有夹料组件；所述支撑架上设置有与所述夹料组件配合用于切割工件的切割组件。
优选的是，所述支撑架上设有导轨；所述导轨的长度方向与所述输送装置的输送方向平行；所述夹料组件包括抵接块和第一升降装置；所述抵接块位于所述第一升降装置的上方；所述抵接块与所述导轨滑动连接。
所述抵接块包括伸缩件、弹性压缩件和压接部；所述伸缩件包括运动部和用于控制运动部伸缩运动的驱动缸体；所述运动部由上至下依次连接弹性压缩件和压接部；所述导轨上滑动连接有滑块；所述驱动缸体与所述滑块连接。
优选的是，所述压接部和所述第一升降装置之间形成有用于夹持工件的夹持空间。
优选的是，所述切割组件包括锯切块和用于驱动所述锯切块切割工件的第一驱动装置；所述切割组件位于所述第一升降装置的下工位，且所述切割组件位于所述第一升降装置的旁侧。
优选的是，所述焊接装置包括可循环运作的输送带和沿所述输送带输送方向依次布置的若干个焊接组件；所述输送带上设有若干个用于放置工件的输送台；所述焊接组件包括安装架、第一直线模组、升降模组和焊枪；所述第一直线模组位于所述输送台的上方，且所述第一直线模组的驱动方向与所述输送带的输送方向垂直；所述升降模组安设于所述第一直线模组的运动端上；所述焊枪安设于所述升降模组的运动端上。
优选的是，所述工作台上还设有沿工件输送方向依次设置的工件检测装置、转移装置和送料装置；所述工件检测装置位于所述焊接组件下工位。
优选的是，所述工件检测装置包括第一检测组件和第二检测组件；所述第一检测组件包括第一连接架、设于所述第一连接架上的电极块和用于驱动所述电极块升降接触工件的第二升降装置；所述第二检测组件包括第二连接架、设于所述第二连接架上的摄像装置和用于驱动所述摄像装置沿所述工作台的水平方向往复运动的第二驱动装置；所述摄像装置位于所述输送带的上方且其摄像头朝向所述输送带；所述摄像装置的运动方向与所述输送带的输送方向设置。
优选的是，所述转移装置包括夹持机构和用于驱动所述夹持机构将位于所述输送带的工件转移至所述送料装置上的第二直线模组；所述夹持机构包括夹持气缸和用于驱动所述夹持气缸升降靠近和远离所述输送台的驱动气缸；所述驱动气缸安设于所述第二直线模组的运动端上；所述第二直线模组的驱动方向与所述输送带的输送方向垂直。
上述技术方案所提供的一种综合加工机，与现有技术相比，其有益效果包括：
本发明通过设置有减材加工模块、调配操控模块、增材制造模块和数控模块，从而提高实体零件的几何精度和表面质量，使得最终成形的实体零件与理想的三维模型高度拟合，进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度，实现零件的一体化成型，在提高零件质量的同时有效地降低生产成本，拓展传统机加工制造复杂结构件的能力，解决直接制造复杂功能性结构件的瓶颈问题。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明实施例1～2中一种综合加工机的俯视结构示意图；
图2是本发明实施例1～2中一种综合加工机的减材加工模块的结构示意图之一；
图3是本发明实施例1～2中一种综合加工机的减材加工模块的结构示意图之二；
图4是本发明实施例1～2中一种综合加工机的减材加工模块的侧视结构示意图；
图5是本发明实施例1～2中一种综合加工机的增材制造模块的结构示意图之一；
图6是本发明实施例1～2中一种综合加工机的增材制造模块的结构示意图之二；
图7是本发明实施例1～2中一种综合加工机的调配操控模块的结构示意图。
附图标记说明：1-减材加工模块；11-机架；2-调配操控模块；3-增材制造模块；31-工作台；4-输送装置；41-上料输送线；42-下料输送线；5-支撑架；6-切割组件；61-锯切块；62-第一驱动装置；7-导轨；8-抵接块；81-伸缩件；82-弹性压缩件；83-压接部；9-第一升降装置；10-输送带；12-焊接组件；13-输送台；14-焊枪；15-工件检测装置；16-转移装置；17-送料装置；18-电极块；19-摄像装置；20-旋转气缸；21-连接板；22-夹持块；221-第一夹块；222-第二夹块；223-驱动件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一：
如图1～7所示的一种综合加工机，其包括沿工件输送方向依次设置的减材加工模块1、调配操控模块2和增材制造模块3；所述减材加工模块1包括机架11和设于所述机架11上的切削装置；所述增材制造模块3包括工作台31和设于所述工作台31上的焊接装置；所述调配操控模块2包括用于将位于减材加工模块1转移至增材制造模块3的配料装置；还包括数控模块；所述数控模块包括显示单元、控制单元、用于监测增减材过程中的工件形状变化趋势的轮廓检测单元、用于监测增减材过程中的工件内部缺陷的超声微锻单元和用于检测焊接装置的熔池状态的熔池监控单元；所述控制单元与所述切削装置、焊接装置和配料装置电连接；所述显示单元与所述轮廓检测单元、超声微锻单元和熔池监控单元通信连接。
本实施例1中的所述机架11上设置有用于输送工件的输送装置4；所述减材加工模块1还包括支撑架5；所述支撑架5架设于所述机架11的上方；所述输送装置4包括上料输送线41和下料输送线42；所述上料输送线41与所述下料输送线42衔接连接且所述上料输送线41位于所述下料输送线42的上工位；所述上料输送线41和所述下料输送线42之间设置有夹料组件；所述支撑架5上设置有与所述夹料组件配合用于切割工件的切割组件6。
而且，所述支撑架5上设有导轨7；所述导轨7的长度方向与所述输送装置4的输送方向平行；所述夹料组件包括抵接块8和第一升降装置9；所述抵接块8位于所述第一升降装置9的上方；所述抵接块8与所述导轨7滑动连接。
其中，所述抵接块8包括伸缩件81、弹性压缩件82和压接部83；所述伸缩件81包括运动部和用于控制运动部伸缩运动的驱动缸体；所述运动部由上至下依次连接弹性压缩件82和压接部83；所述导轨7上滑动连接有滑块；所述驱动缸体与所述滑块连接；所述压接部83和所述第一升降装置9之间形成有用于夹持工件的夹持空间。
所述切割组件6包括锯切块61和用于驱动所述锯切块61切割工件的第一驱动装置62；所述切割组件6位于所述第一升降装置9的下工位，且所述切割组件6位于所述第一升降装置9的旁侧。
本实施例1中的所述焊接装置包括可循环运作的输送带10和沿所述输送带10输送方向依次布置的若干个焊接组件12；所述输送带10上设有若干个用于放置工件的输送台13；所述焊接组件12包括安装架、第一直线模组、升降模组和焊枪14；所述第一直线模组位于所述输送台13的上方，且所述第一直线模组的驱动方向与所述输送带10的输送方向垂直；所述升降模组安设于所述第一直线模组的运动端上；所述焊枪14安设于所述升降模组的运动端上。
其中，所述工作台31上还设有沿工件输送方向依次设置的工件检测装置15、转移装置16和送料装置17；所述工件检测装置15位于所述焊接组件12下工位；所述工件检测装置15包括第一检测组件和第二检测组件；所述第一检测组件包括第一连接架、设于所述第一连接架上的电极块18和用于驱动所述电极块18升降接触工件的第二升降装置；所述第二检测组件包括第二连接架、设于所述第二连接架上的摄像装置19和用于驱动所述摄像装置19往复运动的第二驱动装置；所述摄像装置19位于所述输送带10的上方且其摄像头朝向所述输送带10；所述摄像装置19的运动方向与所述输送带10的输送方向设置。
所述转移装置16包括夹持机构和用于驱动所述夹持机构将位于所述输送带10的工件转移至所述送料装置17上的第二直线模组；所述夹持机构包括夹持气缸和用于驱动所述夹持气缸升降靠近和远离所述输送台13的驱动气缸；所述驱动气缸安设于所述第二直线模组的运动端上；所述第二直线模组的驱动方向与所述输送带10的输送方向垂直。
实施例二：
本实施例二为以上实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并进一步具体描述为：
如图1～7所示的一种综合加工机，其包括沿工件输送方向依次设置的减材加工模块1、调配操控模块2和增材制造模块3；所述减材加工模块1包括机架11和设于所述机架11上的切削装置；所述增材制造模块3包括工作台31和设于所述工作台31上的焊接装置；所述调配操控模块2包括用于将位于减材加工模块1转移至增材制造模块3的配料装置；还包括数控模块；所述数控模块包括显示单元、控制单元、用于监测增减材过程中的工件形状变化趋势的轮廓检测单元、用于监测增减材过程中的工件内部缺陷的超声微锻单元和用于检测焊接装置的焊接装置的熔池监控单元；所述控制单元与所述切削装置、焊接装置和配料装置电连接；所述显示单元与所述轮廓检测单元、超声微锻单元和熔池监控单元通信连接。
本实施例2通过设置有减材加工模块1、调配操控模块2、增材制造模块3和数控模块，从而提高实体零件的几何精度和表面质量，使得最终成形的实体零件与理想的三维模型高度拟合，进一步提高生产效率，节省工作空间，降低复杂结构件的制造难度，实现零件的一体化成型，在提高零件质量的同时有效地降低生产成本，拓展传统机加工制造复杂结构件的能力，解决直接制造复杂功能性结构件的瓶颈问题。
为了夹紧工件，保证切割顺利，本实施例2中的所述机架11上设置有用于输送工件的输送装置4；所述减材加工模块1还包括支撑架5；所述支撑架5架设于所述机架11的上方；所述输送装置4包括上料输送线41和下料输送线42；所述上料输送线41与所述下料输送线42衔接连接且所述上料输送线41位于所述下料输送线42的上工位；所述上料输送线41和所述下料输送线42之间设置有夹料组件；所述支撑架5上设置有与所述夹料组件配合用于切割工件的切割组件6。
而且，为了适用切割组件6对工件不同位置切割时受力均匀，本实施例2中的所述支撑架5上设有导轨7；所述导轨7的长度方向与所述输送装置4的输送方向平行；所述夹料组件包括抵接块8和第一升降装置9；所述抵接块8位于所述第一升降装置9的上方；所述抵接块8与所述导轨7滑动连接。
其中，所述抵接块8包括伸缩件81、弹性压缩件82和压接部83；所述伸缩件81包括运动部和用于控制运动部伸缩运动的驱动缸体；所述运动部由上至下依次连接弹性压缩件82和压接部83；所述导轨7上滑动连接有滑块；所述驱动缸体与所述滑块连接；所述压接部83和所述第一升降装置9之间形成有用于夹持工件的夹持空间。
所述切割组件6包括锯切块61和用于驱动所述锯切块61进出夹持空间并切割工件的第一驱动装置62；所述切割组件6位于所述第一升降装置9的下工位，且所述切割组件6位于所述第一升降装置9的旁侧；所述第一驱动装置62为气缸；所述锯切块61包括锯切块本体和控制所述锯切块本体工作状态的驱动电机。。
本实施例2中的所述焊接装置包括可循环运作的输送带10和沿所述输送带10输送方向依次布置的若干个焊接组件12；所述输送带10上设有若干个用于放置工件的输送台13；所述焊接组件12包括安装架、第一直线模组、升降模组和焊枪14；所述第一直线模组位于所述输送台13的上方，且所述第一直线模组的驱动方向与所述输送带10的输送方向垂直；所述升降模组安设于所述第一直线模组的运动端上；所述焊枪14安设于所述升降模组的运动端上。
其中，所述工作台31上还设有沿工件输送方向依次设置的工件检测装置15、转移装置16和送料装置17；所述工件检测装置15位于所述焊接组件12下工位；所述工件检测装置15包括第一检测组件和第二检测组件；所述第一检测组件包括第一连接架、设于所述第一连接架上的电极块18和用于驱动所述电极块18升降接触工件的第二升降装置；所述第二检测组件包括第二连接架、设于所述第二连接架上的摄像装置19和用于驱动所述摄像装置19往复运动的第二驱动装置；所述摄像装置19位于所述输送带10的上方且其摄像头朝向所述输送带10；所述摄像装置19的运动方向与所述输送带10的输送方向设置。
所述转移装置16包括夹持机构和用于驱动所述夹持机构将位于所述输送带10的工件转移至所述送料装置17上的第二直线模组；所述夹持机构包括夹持气缸和用于驱动所述夹持气缸升降靠近和远离所述输送台13的驱动气缸；所述驱动气缸安设于所述第二直线模组的运动端上；所述第二直线模组的驱动方向与所述输送带10的输送方向垂直。
本实施例2中，所述配料装置为六轴机械臂；所述六轴机械臂的端部设有抓取组件；所述抓取组件包括旋转气缸20、连接板21和一对夹持块22；所述旋转气缸20的缸体与所述六轴机械臂的端部连接，所述旋转气缸20的旋转端与所述连接板21连接；一对所述夹持块22位于所述连接板21远离所述旋转气缸20的一端上，且一对夹持块22分别位于所述连接板21的两端；所述夹持块22包括第一夹块221、第二夹块222和用于驱动所述第一夹块221和第二夹块222夹持的驱动件223；所述驱动件223的缸体与所述连接板21连接。
本实施例2中的所述焊枪14包括焊枪本体和成像系统；所述成像系统包括热成像单元、图像整合分析单元、特征提取单元、数字模型建立单元和判定单元；其中，所述热成像单元，用于获取多张工件的焊缝热成像图像；所述图像整合分析单元，用于对每一张工件的焊缝热成像图像均标记有相应的标签，且进一步对每一张已有标签的工件的焊缝热成像图像均进行图像分割处理，分割出每一张已有标签的工件的焊缝热成像图像的目标区域图像；所述特征提取单元，用于对已分割出的每一个目标区域图像进行图像特征提取，得到每一个目标区域图像特征提取后的特征数据，且进一步将每一个目标区域图像特征提取后的特征数据进行预处理并建立数据集；所述数字模型建立单元，用于基于预设的机器学方法，对所述数据集中的预处理后的特征数据进行训练，构建出焊缝缺陷热成像图像识别模型；所述判定单元，用于获取一张待测工件热成像图像并导入所构建出的焊缝缺陷热成像图像识别模型中进行检测，确定出所述待测工件热成像图像是否为焊缝缺陷热成像图像，并将图像发送至显示模块。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种综合加工机，其特征在于，其包括沿工件输送方向依次设置的减材加工模块、调配操控模块和增材制造模块；所述减材加工模块包括机架和设于所述机架上的切削装置；所述增材制造模块包括工作台和设于所述工作台上的焊接装置；所述调配操控模块包括用于将处于减材加工模块的工件转移至增材制造模块的配料装置；还包括数控模块；所述数控模块包括显示单元、控制单元、用于监测增减材过程中的工件形状变化趋势的轮廓检测单元、用于监测增减材过程中的工件内部缺陷的超声微锻单元和用于检测焊接装置的熔池状态的熔池监控单元；所述控制单元与所述切削装置、焊接装置和配料装置电连接；所述显示单元与所述轮廓检测单元、超声微锻单元和熔池监控单元通信连接；所述机架上设置有用于输送工件的输送装置；所述减材加工模块还包括支撑架；所述支撑架架设于所述机架的上方；所述输送装置包括上料输送线和下料输送线；所述上料输送线与所述下料输送线衔接连接且所述上料输送线位于所述下料输送线的上工位；所述上料输送线和所述下料输送线之间设置有夹料组件；所述支撑架上设置有与所述夹料组件配合用于切割工件的切割组件；所述支撑架上设有导轨；所述导轨的长度方向与所述输送装置的输送方向平行；所述夹料组件包括抵接块和第一升降装置；所述抵接块位于所述第一升降装置的上方；所述抵接块与所述导轨滑动连接；所述抵接块包括伸缩件、弹性压缩件和压接部；所述伸缩件包括运动部和用于控制运动部伸缩运动的驱动缸体；所述运动部由上至下依次连接弹性压缩件和压接部；所述导轨上滑动连接有滑块；所述驱动缸体与所述滑块连接；所述压接部和所述第一升降装置之间形成有用于夹持工件的夹持空间；所述切割组件包括锯切块和用于驱动所述锯切块切割工件的第一驱动装置；所述切割组件位于所述第一升降装置的下工位，且所述切割组件位于所述第一升降装置的旁侧；所述焊接装置包括可循环运作的输送带和沿所述输送带输送方向依次布置的若干个焊接组件；所述输送带上设有若干个用于放置工件的输送台；所述焊接组件包括安装架、第一直线模组、升降模组和焊枪；所述第一直线模组位于所述输送台的上方，且所述第一直线模组的驱动方向与所述输送带的输送方向垂直；所述升降模组安设于所述第一直线模组的运动端上；所述焊枪安设于所述升降模组的运动端上；所述焊枪包括焊枪本体和成像系统；所述成像系统包括热成像单元、图像整合分析单元、特征提取单元、数字模型建立单元和判定单元；其中，所述热成像单元，用于获取多张工件的焊缝热成像图像；所述图像整合分析单元，用于对每一张工件的焊缝热成像图像均标记有相应的标签，且进一步对每一张已有标签的工件的焊缝热成像图像均进行图像分割处理，分割出每一张已有标签的工件的焊缝热成像图像的目标区域图像；所述特征提取单元，用于对已分割出的每一个目标区域图像进行图像特征提取，得到每一个目标区域图像特征提取后的特征数据，且进一步将每一个目标区域图像特征提取后的特征数据进行预处理并建立数据集；所述数字模型建立单元，用于基于预设的机器学方法，对所述数据集中的预处理后的特征数据进行训练，构建出焊缝缺陷热成像图像识别模型；所述判定单元，用于获取一张待测工件热成像图像并导入所构建出的焊缝缺陷热成像图像识别模型中进行检测，确定出所述待测工件热成像图像是否为焊缝缺陷热成像图像，并将图像发送至显示模块。
2.根据权利要求1所述的综合加工机，其特征在于，所述工作台上还设有沿工件输送方向依次设置的工件检测装置、转移装置和送料装置；所述工件检测装置位于所述焊接组件的下一工位。
3.根据权利要求2所述的综合加工机，其特征在于，所述工件检测装置包括第一检测组件和第二检测组件；所述第一检测组件包括第一连接架、设于所述第一连接架上的电极块和用于驱动所述电极块升降接触工件的第二升降装置；所述第二检测组件包括第二连接架、设于所述第二连接架上的摄像装置和用于驱动所述摄像装置沿所述工作台的水平方向往复运动的第二驱动装置；所述摄像装置位于所述输送带的上方且其摄像头朝向所述输送带；所述摄像装置的运动方向与所述输送带的输送方向垂直。
4.根据权利要求3所述的综合加工机，其特征在于，所述转移装置包括夹持机构和用于驱动所述夹持机构将位于所述输送带的工件转移至所述送料装置上的第二直线模组；所述夹持机构包括夹持气缸和用于驱动所述夹持气缸升降靠近和远离所述输送台的驱动气缸；所述驱动气缸安设于所述第二直线模组的运动端上；所述第二直线模组的驱动方向与所述输送带的输送方向垂直。
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Denomination of invention: a comprehensive processing machine

Effective date of registration: 20220812

Granted publication date: 20200922

Pledgee: Foshan Dali sub branch of Bank of Guangzhou Co.,Ltd.

Pledgor: FOSHAN NANHAI FUDA PRECISION MACHINERY Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980012447