CN112222918A - 一种基于数控加工机床的自动抓取料装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种基于数控加工机床的自动抓取料装置，包括：送料机构，抓取机构和装夹机构；送料机构固定安装于数控加工机床的工作台上，用于阵列的放置多个待加工零件以及收集加工后的零件；抓取机构包括伸出组件和抓取组件，伸出组件安装在机床主轴上，通过机床主轴和伸出组件在Z轴方向的移动调整夹持组件的抓取位置；装夹机构的装夹部根据零件的形状和加工部位设置，用于加工过程中的零件固定。本发明实施例解决了航空航天领域中，由于采用单独单工序的作业模式，而导致生产效率低下、生产成本高，以及未能有效发挥已有数控设备的加工性能等问题。

Description

一种基于数控加工机床的自动抓取料装置

技术领域

本发明涉及但不限于数控加工技术领域，尤指一种基于数控加工机床的自动抓取料装置。

背景技术

在机械领域内大批量零件的自动化生产已经十分成熟，例如，汽车行业零部件的自动化生产及装配。

然而，在航空航天领域中，大量小体积、小批量零件仍然采用传统的分工序加工方式，该加工方式严重制约了生产效率和生产成本。在航空航天领域相关的企业中，数控设备的占比已经很高，但任然采用单独单工序的作业模式，无法将先进数控设备的加工性能发挥出来。

发明内容

本发明的目的：本发明提供一种基于数控加工机床的自动抓取料装置，以解决航空航天领域中，由于采用单独单工序的作业模式，而导致生产效率低下、生产成本高，以及未能有效发挥已有数控设备的加工性能等问题。

本发明的技术方案：

本发明实施例提供一种基于数控加工机床的自动抓取料装置，包括：送料机构a，抓取机构b和装夹机构c；

其中，所述送料机构a固定安装于数控加工机床的工作台13上，所述送料机构a，用于阵列的放置多个待加工零件以及收集加工后的零件，并通过工作台13的移动调整送料机构a的整体位置；

所述抓取机构b包括伸出组件和抓取组件，伸出组件安装在机床主轴9上，通过机床主轴9和伸出组件在Z轴方向的移动调整夹持组件的抓取位置；

所述装夹机构c的装夹部的形状为根据零件的形状和加工部位设置的，所述装夹机构c用于加工过程中的零件固定。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述送料机构a设置为托盘式送料机构，所述托盘式送料机构上阵列设置有多个仿形托盘4，用于放置异形零件。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述送料机构a设置为输送式送料机构，包括输送料仓2，平行设置于输送料仓2中的多个放料槽，输送料仓2的一端设置有挡板1，用于限制待抓取零件的位置，另一端设置有推板3，用于推动加工后放置于输送料仓2内的零件。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述抓取机构b包括伸出气缸5、内置于伸出气缸5的伸出轴6，与伸出轴6连接的抓取气缸7，以及一端设置于抓取气缸内的抓取卡爪8；

所述抓取机构b，用于通过伸出气缸5控制伸出轴6的伸出或收缩，通过抓取气缸7控制抓取卡爪8的张开或抓取。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述装夹机构c固定设置于机床的工作台13上，用于夹装固定加工部位的零件；或者，

所述装夹机构c固定连接在机床第四轴上，用于夹装多个加工部位的零件，在加工过程中通过转动调整零件的加工部位。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述装夹机构c包括固定连接在机床第四轴上的夹紧部11和压紧气缸12，用于通过压紧气缸12压紧或松开放置于夹紧部11上的零件。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，还包括：配置于数控加工机床中的控制模块；

所述自动抓取料装置，用于通过控制模块控制送料机构a，抓取机构b、装夹机构c，以及工作台13的移动或动作，从而进行零件的抓取、加工和收集操作。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述送料机构a设置为输送式送料机构a，且具有两个放料槽，所述通过控制模块进行零件的抓取方式，包括：

步骤1，控制机床主轴9移动抓取机构b，将抓取卡爪8移动到接近挡板1的零件14的正上方，记为A位置点并记录坐标；

步骤2，控制机床主轴沿Z轴方向下降，将抓取卡爪8移动到可抓取零件14的位置，记为B位置点并记录坐标；

步骤3，控制抓取气缸7收缩使得抓取卡爪8抓住零件14，并控制机床主轴9上移到A位置点；

步骤4，控制机床的工作台13移动，带动装夹机构c移动，使得夹紧部11处于抓取零件14的正下方，记为C位置点并记录坐标；

步骤5，控制机床主轴9沿Z轴方向下降，使抓取的零件14放置于夹紧部11的仿形槽内，记为D位置点并记录坐标；

步骤6，通过抓取气缸7控制抓取卡爪8张开，通过伸出气缸5控制伸出轴6收回，并控制压紧气缸12压紧夹紧部11内的零件。

可选地，如上所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置中，所述通过控制模块进行零件的收集方式，包括：

步骤7，控制机床主轴9沿Z轴向下移动，将抓取卡爪8移动到D位置点，并通过抓取气缸7控制抓取卡爪8抓取零件14；

步骤8，控制机床主轴9沿Z轴向上移动，将抓取有零件14的抓取卡爪8移动到C位置点；

步骤9，控制工作台13带动送料机构a移动，使得输送料仓2中零件14与推板3之间的空余位置位于零件14的正下方，记为E位置点并记录坐标；

步骤10，控制机床主轴9沿Z轴向下移动，使得零件落入输送料仓2的空余位置内，并通过抓取气缸7控制抓取卡爪8张开；

步骤11，控制机床主轴9沿Z轴向上移动，并控制工作台13移动使得抓取卡爪8位于A位置点，并控制推板3向前推进，将放置于空余位置中的已加工零件14向前推动，使得两个放料槽中的零件对称放置，且使得接近挡板1放置的零件14位于A位置点的正下方。

本发明的优点：

本发明实施例提供一种基于数控加工机床的自动抓取料装置，主要包括与数控机床配合使用的四个部分，即送料机构a，抓取机构b、装夹机构c和控制模块，通过送料机构a，抓取机构b、装夹机构c的送料、抓取和夹装功能，并通过控制模块控制送料机构a，抓取机构b、装夹机构c，以及工作台13的移动或动作，从而进行零件的抓取、加工和收集操作；本发明实施例提供的自动抓取料装置结合数控加工机床，将小体积、小批量零件在一台设备内一次加工完成主要加工内容，同时实现自动化生产，从而大大提高了加工效率，降低了人工成本。

附图说明：

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种基于数控加工机床的自动抓取料装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种托盘式送料机构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种输送式送料机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种抓取机构的结构示意图；

图5为采用本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置执行零件抓取过程中各机构在各位置点的示意图；

图6为采用本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置执行零件收集过程中各机构在各位置点的示意图；

图7为采用本发明实施例提供自动抓取料装置执行零件抓取和收集操作过程中抓取和收集位置的示意图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本发明实施例提供的自动抓取料装置为：一种基于数控加工中心的小体积(例如为200mm×200mm×200mm或φ200mm×200mm以内下同)、小批量(例如40件/批-1000件/批下同)零件的自动上下料装置。

图1为本发明实施例提供的一种基于数控加工机床的自动抓取料装置的结构示意图。本发明实施例基于立式加工中心，提供了一种针对小体积、小批量零件的自动化抓取料装置，该自动抓取料装置可以包括：送料机构a，抓取机构b和装夹机构c。

如图1所示自动抓取料装置的结构中，送料机构a，例如为托盘，或者为用于进行毛料输送的结构，该送料机构a固定安装于数控加工机床的工作台13上，且送料机构a可以阵列的放置多个待加工零件以及收集加工后的零件，并通过工作台13的移动调整送料机构a的整体位置。

本发明实施例中的抓取机构b可以包括伸出组件和抓取组件，伸出组件安装在机床主轴9上，通过机床主轴9和伸出组件在Z轴方向的移动调整夹持组件的抓取位置。实际应用中，可以利用数控加工机床的精确移动功能，控制抓取机构b抓取和传递零件到指定位置，对于加工精度要求较高的零件，可通过在抓取机构b上设置滑轨的方式引导伸出组件确保伸出和抓取位置的一致性。

本发明实施例中的装夹机构c的装夹部的形状为根据零件的形状和加工部位设置的，该装夹机构c用于加工过程中的零件固定。实际应用中，装夹机构c可固定在机床工作台13上也可连接在机床第四轴上实现加工过程中零件的固定。

在本发明实施的一种实现方式中，送料机构a可以设置为托盘式送料机构，如图2所示，为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种托盘式送料机构的结构示意图，本实施例中的托盘式送料机构上阵列设置有多个仿形托盘4，用于放置异形零件。

在本发明实施的另一种实现方式中，送料机构a设置可以为输送式送料机构，如图3所示，为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种输送式送料机构的结构示意图，本实施例中的输送式送料机构可以包括输送料仓2，平行设置于输送料仓2中的多个放料槽，输送料仓2的一端设置有挡板1，用于限制待抓取零件的位置，另一端设置有推板3，用于推动加工后放置于输送料仓2内的零件。

实际应用中，对于送料机构a选用上述托盘式送料机构或者输送式送料机构的具体方式可以为：异形零件采用托盘式送料机构内的仿形托盘4固定排布，其他类型的零件可选择输送式送料机构将待加工零件输送到固定位置便于抓取；同时收集已加工零件。另外，输送式送料机构中可放置零件的数量和托盘式送料机构中仿形托盘4的数量可根据实际情况设计。

需要说明的是，本发明实施例中的送料机构a还具有收集已加工零件的作用，具体实现中，对于托盘式送料机构，加工后放置于原仿形托盘4的位置，对于输送式送料机构，加工后可放置于未加工零件的后部，即接近推板3的位置。

图4为本发明实施例提供基于数控加工机床的自动抓取料装置中一种抓取机构的结构示意图，本实施例中的抓取机构b可以包括：伸出气缸5、内置于伸出气缸5的伸出轴6，与伸出轴6连接的抓取气缸7，以及一端设置于抓取气缸内的抓取卡爪8。

本发明实施例中的抓取机构b，用于通过伸出气缸5控制伸出轴6的伸出或收缩，通过抓取气缸7控制抓取卡爪8的张开或抓取。

可选地，一方面，本发明实施例中的装夹机构c可以固定设置于机床的工作台13上，用于夹装固定加工部位的零件。

另一方面，本发明实施例中的装夹机构c也可以固定连接在机床第四轴上，用于夹装多个加工部位的零件，在加工过程中通过转动调整零件的加工部位。

在本发明实施例的一种实现方式中，装夹机构c固定连接在机床第四轴上，参考图1所示，该装夹机构c具体包括固定连接在机床第四轴上的夹紧部11和压紧气缸12，用于通过压紧气缸12压紧或松开放置于夹紧部11上的零件。

本发明实施例在具体实施中，自动抓取料装置除了上述三个部分，还可以包括：配置于数控加工机床中的控制模块。

本发明实施例提供的自动抓取料装置，用于通过控制模块控制送料机构a，抓取机构b、装夹机构c，以及工作台13的移动或动作，从而进行零件的抓取、加工和收集操作。

该控制模块可以通过数控加工中心M指令向其它各机构和工作台13提供资料，本发明实施例的自动抓取料装置，利用机床的M指令与加工程序统一融合实现利用机床程序控制整个自动化加工系统与零件加工过程的联动。

本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置，主要包括与数控机床配合使用的四个部分，即送料机构a，抓取机构b、装夹机构c和控制模块，通过送料机构a，抓取机构b、装夹机构c的送料、抓取和夹装功能，并通过控制模块控制送料机构a，抓取机构b、装夹机构c，以及工作台13的移动或动作，从而进行零件的抓取、加工和收集操作；本发明实施例提供的自动抓取料装置结合数控加工机床，将小体积、小批量零件在一台设备内一次加工完成主要加工内容，同时实现自动化生产，从而大大提高了加工效率，降低了人工成本。

以下以送料机构a设置为输送式送料机构、且具有两个放料槽，以及装夹机构c固定连接在机床第四轴上、且各动作部件均为气动方式为例，对本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置的抓取、加工和收集的方式进行详细描述。

其中，控制模块的控制动作在加工程序中已一一对应设定。首先完成准备工作，将各机构根据图1所示位置安装到位，在输送料仓2中将待加工毛料，即零件14装满，紧接着完成机床对刀、坐标系设定、刀具生产准备、编制好抓取和加工程序。本发明实施例中，通过控制模块进行零件的抓取方式，包括以下步骤：

步骤1，控制机床主轴9快速移动抓取机构b，将抓取卡爪8移动到接近挡板1的零件14的正上方的合理位置，记为A位置点并记录坐标；

步骤2，控制机床主轴沿Z轴方向缓慢下降，将抓取卡爪8移动到可抓取零件14的位置，记为B位置点并记录坐标；

步骤3，控制抓取气缸7收缩使得抓取卡爪8抓住零件14，并控制机床主轴9缓慢上移到A位置点；

步骤4，控制机床的工作台13快速移动，带动装夹机构c移动，使得夹紧部11处于抓取零件14的正下方合理位置，记为C位置点并记录坐标；

步骤5，在控制压紧气缸12松开的情况下，控制机床主轴9沿Z轴方向缓慢下降，使抓取的零件14放置于夹紧部11的仿形槽内，记为D位置点并记录坐标；

步骤6，通过抓取气缸7控制抓取卡爪8张开，通过伸出气缸5控制伸出轴6收回，并控制压紧气缸12压紧夹紧部11内的零件。随后，控制机床主轴9快速移动到换刀位置进入零件内容的加工。

上述零件抓取过程参考图5所示为位置点，如图5所示，为采用本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置执行零件抓取过程中各机构在各位置点的示意图。

进一步地，零件14加工完成后，控制机床主轴9换空刀，通过控制模块进行零件的收集方式，可以包括如下：

步骤7，控制机床主轴9快速移动到C位置点，控制伸出气缸5伸出，控制机床主轴9沿Z轴向下移动，将抓取卡爪8移动到D位置点，并通过抓取气缸7控制抓取卡爪8抓取零件14；

步骤8，控制机床主轴9沿Z轴向上缓慢移动，将抓取有零件14的抓取卡爪8移动到C位置点；

步骤9，控制工作台13带动送料机构a快速移动，使得输送料仓2中零件14与推板3之间的空余位置位于已抓取零件14的正下方，记为E位置点并记录坐标；

步骤10，控制机床主轴9沿Z轴向下缓慢移动，使得零件落入输送料仓2的空余位置内，并通过抓取气缸7控制抓取卡爪8张开；

步骤11，控制机床主轴9沿Z轴向上快速移动，并控制工作台13移动使得抓取卡爪8位于A位置点，并控制推板3向前推进，将放置于空余位置中的已加工零件14向前推动，使得两个放料槽中的零件对称放置，且使得接近挡板1放置的零件14位于A位置点的正下方。

上述零件收集过程参考图5和图6所示为位置点，如图6所示，为采用本发明实施例提供的基于数控加工机床的自动抓取料装置执行零件收集过程中各机构在各位置点的示意图。

如图7所示，为采用本发明实施例提供自动抓取料装置执行零件抓取和收集操作过程中抓取和收集位置的示意图。需要说明的是，采用本发明实施例提供的自动抓取料装置执行零件收集的过程中，步骤11中将放置于空余位置中的已加工零件14向前推动，使得两个放料槽中的零件对称放置，是为了保证接近挡板1位置的零件处于同一位置以便于下次抓取操作；随后，自动循环以上述抓取、加工和收集动作，直至一条槽里零件全部加工，用同样的方法将另一边槽里的零件全部加工结束后。重新装填，继续循环加工。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，包括：送料机构(a)，抓取机构(b)和装夹机构(c)；

其中，所述送料机构(a)固定安装于数控加工机床的工作台(13)上，所述送料机构(a)，用于阵列的放置多个待加工零件以及收集加工后的零件，并通过工作台(13)的移动调整送料机构(a)的整体位置；

所述抓取机构(b)包括伸出组件和抓取组件，伸出组件安装在机床主轴(9)上，通过机床主轴(9)和伸出组件在Z轴方向的移动调整夹持组件的抓取位置；

所述装夹机构(c)的装夹部的形状为根据零件的形状和加工部位设置的，所述装夹机构(c)用于加工过程中的零件固定。

2.根据权利要求1所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述送料机构(a)设置为托盘式送料机构，所述托盘式送料机构上阵列设置有多个仿形托盘(4)，用于放置异形零件。

3.根据权利要求1所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述送料机构(a)设置为输送式送料机构，包括输送料仓(2)，平行设置于输送料仓(2)中的多个放料槽，输送料仓(2)的一端设置有挡板(1)，用于限制待抓取零件的位置，另一端设置有推板(3)，用于推动加工后放置于输送料仓(2)内的零件。

4.根据权利要求3所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述抓取机构(b)包括伸出气缸(5)、内置于伸出气缸(5)的伸出轴(6)，与伸出轴(6)连接的抓取气缸(7)，以及一端设置于抓取气缸内的抓取卡爪(8)；

所述抓取机构(b)，用于通过伸出气缸(5)控制伸出轴(6)的伸出或收缩，通过抓取气缸(7)控制抓取卡爪(8)的张开或抓取。

5.根据权利要求4所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述装夹机构(c)固定设置于机床的工作台(13)上，用于夹装固定加工部位的零件；或者，

所述装夹机构(c)固定连接在机床第四轴上，用于夹装多个加工部位的零件，在加工过程中通过转动调整零件的加工部位。

6.根据权利要求5所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述装夹机构(c)包括固定连接在机床第四轴上的夹紧部(11)和压紧气缸(12)，用于通过压紧气缸(12)压紧或松开放置于夹紧部(11)上的零件。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，还包括：配置于数控加工机床中的控制模块；

所述自动抓取料装置，用于通过控制模块控制送料机构(a)，抓取机构(b)、装夹机构(c)，以及工作台(13)的移动或动作，从而进行零件的抓取、加工和收集操作。

8.根据权利要求7所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述送料机构(a)设置为输送式送料机构(a)，且具有两个放料槽，所述通过控制模块进行零件的抓取方式，包括：

步骤1，控制机床主轴(9)移动抓取机构(b)，将抓取卡爪(8)移动到接近挡板(1)的零件(14)的正上方，记为A位置点并记录坐标；

步骤2，控制机床主轴沿Z轴方向下降，将抓取卡爪(8)移动到可抓取零件(14)的位置，记为B位置点并记录坐标；

步骤3，控制抓取气缸(7)收缩使得抓取卡爪(8)抓住零件(14)，并控制机床主轴(9)上移到A位置点；

步骤4，控制机床的工作台(13)移动，带动装夹机构(c)移动，使得夹紧部(11)处于抓取零件(14)的正下方，记为C位置点并记录坐标；

步骤5，控制机床主轴(9)沿Z轴方向下降，使抓取的零件(14)放置于夹紧部(11)的仿形槽内，记为D位置点并记录坐标；

步骤6，通过抓取气缸(7)控制抓取卡爪(8)张开，通过伸出气缸(5)控制伸出轴(6)收回，并控制压紧气缸(12)压紧夹紧部(11)内的零件。

9.根据权利要求8所述的基于数控加工机床的自动抓取料装置，其特征在于，所述通过控制模块进行零件的收集方式，包括：

步骤7，控制机床主轴(9)沿Z轴向下移动，将抓取卡爪(8)移动到D位置点，并通过抓取气缸(7)控制抓取卡爪(8)抓取零件(14)；

步骤8，控制机床主轴(9)沿Z轴向上移动，将抓取有零件(14)的抓取卡爪(8)移动到C位置点；

步骤9，控制工作台(13)带动送料机构(a)移动，使得输送料仓(2)中零件(14)与推板(3)之间的空余位置位于零件(14)的正下方，记为E位置点并记录坐标；

步骤10，控制机床主轴(9)沿Z轴向下移动，使得零件落入输送料仓(2)的空余位置内，并通过抓取气缸(7)控制抓取卡爪(8)张开；

步骤11，控制机床主轴(9)沿Z轴向上移动，并控制工作台(13)移动使得抓取卡爪(8)位于A位置点，并控制推板(3)向前推进，将放置于空余位置中的已加工零件(14)向前推动，使得两个放料槽中的零件对称放置，且使得接近挡板(1)放置的零件(14)位于A位置点的正下方。

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