CN113953860A - 带有智能夹持机构的数控加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有智能夹持机构的数控加工中心，包括，机体，机体上设有加工座以及连接件；加工刀具；夹持机构，包括至少两个夹持组件、第一驱动机构以及第二驱动机构，至少两个夹持组件安装于加工座上，各个夹持组件可沿X轴方向相对加工座运动；第一驱动机构用于带动加工座沿X轴方向运动；第二驱动机构用于带动连接件以及加工刀具沿Z轴方向运动靠近或者远离加工座运动；连接件用于在靠近加工座运动后与其中一个夹持组件连接；第二驱动机构用于在夹持组件与连接件连接后带动夹持组件沿Z轴方向运动；第三驱动机构。本发明通过一个驱动结构进行至少两个夹持组件在X轴方向或者Z轴方向的位置调整。

Description

带有智能夹持机构的数控加工中心

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，尤其涉及一种带有智能夹持机构的数控加工中心。

背景技术

目前，在工件加工过程中，一般需要将工件夹持在夹持装置上，然后通过机床上的加工刀具对不同的位置进行加工即可。而在工件不规则时，如弧形工件或者厚度不一致的工件，需要不同的夹持装置来分段夹紧，而不同夹持装置之间的间距需要根据工件的尺寸进行调整，现有的做法，主要是依赖于手工来实现，或者在单独的夹持装置设置单独的驱动来进行调整，单独的夹持装置运动行程需要单独的驱动来进行控制，一方面浪费驱动结构，且成本较高，另一方面，不便于集中控制行程。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带有智能夹持机构的数控加工中心，其可通过一个驱动结构进行至少两个夹持组件在X轴方向或者Z轴方向的位置调整。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

带有智能夹持机构的数控加工中心，包括，

机体，所述机体上设有加工座以及连接件；

加工刀具，加工刀具用于对加工座上的工件进行加工；

夹持机构，包括至少两个夹持组件、第一驱动机构以及第二驱动机构，所述至少两个夹持组件安装于加工座上，各个夹持组件可沿X轴方向相对加工座运动；所述第一驱动机构用于带动所述加工座沿所述X轴方向运动；所述第二驱动机构用于带动连接件以及所述加工刀具沿Z轴方向运动靠近或者远离加工座运动；所述连接件用于在靠近加工座运动后与其中一个夹持组件连接；第二驱动机构用于在夹持组件与连接件连接后带动夹持组件沿所述Z轴方向运动；

第三驱动机构，所述第三驱动机构用于带动加工座沿Y轴方向运动。

进一步地，所述第二驱动机构的动力输出端设有连接臂，所述连接件以及加工刀具均与连接臂连接。

进一步地，所述连接臂上设有第四驱动机构，第四驱动机构用于带动加工刀具分别绕Z轴、Y轴以及X轴转动。

进一步地，第四驱动机构包括第一转动电机、第二转动电机以及第三转动电机，第一转动电机的转轴沿X轴方向延伸，并与第二转动电机的机体连接；第二转动电机的转轴沿Z轴方向延伸；第三转动电机的机体与第二转动电机的机体连接，第三转动电机的转轴沿Y轴方向延伸；第二转动电机的转轴以及第三转动电机的转轴均连接有加工刀具。

进一步地，所述第二驱动机构的动力输出端设有第四转动电机，第四转动电机的转轴沿Z轴方向延伸，所述连接臂与第四转动电机的转轴同步联接。

进一步地，所述夹持组件包括夹持座、第一夹持件、第二夹持件、第一驱动件以及第二驱动件；第一驱动件安装于加工座上；第一夹持件、第二夹持件、第二驱动件均安装于夹持座上；第一夹持件以及第二夹持件在Z轴方向上间隔分布；所述第一驱动件用于带动所述夹持座沿Z轴方向运动；所述第二驱动件用于带动所述第一夹持件沿Z轴方向运动。

进一步地，所述加工座上设有第一滑轨以及至少两个滑座，所述第一滑轨沿X轴方向延伸；所述滑座与第一滑轨滑动配合，各个夹持组件的第一驱动件以及夹持座对应安装于各个滑座上；夹持座与滑座滑动配合，并可沿Z轴方向滑动。

进一步地，所述滑座上设有第二滑轨，第二滑轨沿Z轴方向延伸；所述夹持座上设有滑块，所述滑块与第二滑轨配合。

进一步地，所述夹持座上设有第一夹紧开关，第一夹紧开关用于松开或锁定第二滑轨以使夹持座沿第二滑轨运动或者固定。

进一步地，所述滑座设有第二夹紧开关，第二夹紧开关用于夹紧或者松开第一滑轨，以使滑座沿第一滑轨运动或者固定。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、其在进行工件夹持时，工件可分段夹持在至少两个夹持组件上，在进行相邻两个夹持组件的间距调整时，连接件可在第二驱动机构的带动下与其中一个夹持组件连接，第一驱动机构带动加工座运动，夹持组件被连接件限制，便可相对加工座运动，夹持组件之间间距便可调整，夹持组件便可在工件不同位置进行工件夹持。而夹持组件在Z轴方向位置调整时，连接件在第二驱动机构的带动下运动即可带动夹持组件上下运动，夹持组件在工件不同高度进行夹持，适用于不规则工件的夹持。

2、连接件与不同的夹持组件连接，配合第一驱动机构以及第二驱动机构便可进行至少两组夹持组件在X轴方向或者Z轴方向进行位置调整，节约动力资源，且便于集中控制行程。

3、加工时，工件由夹持机构夹持固定，加工刀具可上运动，配合加工座的前后以及左右运动，使加工刀具在工件的不同位置进行加工，加工更加全面。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为图2中的A处放大结构示意图；

图4为本发明的局部结构示意图；

图5为本发明的夹持组件的结构示意图；

图6为本发明的局部结构示意图。

图中：10、机体；11、加工座；111、第一滑轨；112、第一夹紧开关；113、滑座；114、第二滑轨；12、连接臂；13、第二驱动机构；14、第二转动电机；15、第三转动电机；16、第四转动电机；20、夹持组件；21、夹持座；22、第一夹持件；23、第二夹持件；24、第一驱动件；25、第二驱动件；26、第二夹紧开关；30、第一驱动机构；40、连接件；50、加工刀具；60、第三驱动机构。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。

如图1－6所示的带有智能夹持机构的数控加工中心，包括机体10、加工刀具50、夹持机构以及第三驱动机构60，在机体10上设有加工座11以及连接件40。加工刀具50可用于对加工座11上的工件进行加工，而第三驱动机构60则可带动加工座11在Y轴方向运动。

具体夹持机构至少两个夹持组件20、第一驱动机构30以及第二驱动机构13，在机体10上设有加工座11以及连接件40，上述至少两个夹持组件20均安装于加工座11上，且各个夹持组件20可沿X轴方向相对加工座11运动，即相邻两个夹持组件20之间的间距可以调整。

具体第一驱动机构30用于带动加工座11沿X轴方向运动，而第二驱动机构13用于带动连接件40沿Z轴方向运动靠近或者远离加工座11运动，且在连接件40靠近加工座11运动后，连接件40可与其中一个夹持组件20连接。另外，第二驱动机构13可在夹持组件20与连接件40连接后，带动夹持组件20沿Z轴方向运动。

在上述结构基础上，使用本发明的带有智能夹持机构的数控加工中心时，可将工件放置在加工座11上的至少两组夹持组件20上，各个夹持组件20可在工件的不同位置进行夹持，为了使相邻两个夹持组件20适配于工件不同位置的结构，可通过第二驱动机构13带动连接件40在Z轴方向上向下运动，连接件40可与加工座11上的一个夹持组件20连接，此后第一驱动机构30带动加工座11运动，与连接件40连接的夹持组件20便可被限制，在加工座11X轴方向运动时相对加工座11运动，而相邻其他的夹持组件20便可与加工座11一起运动，如此，便可使相邻两个夹持组件20之间的间距可调，夹持组件20便可夹持工件的不同位置。

此外，在夹持组件20夹持工件的不同高度位置时，第二驱动机构13带动连接件40与夹持组件20连接后，连接件40在第二驱动机构13的带动下运动即可带动夹持组件20上下运动，夹持组件20在工件不同高度进行夹持，如此适用于不规则工件的夹持。

在工件被各组夹持组件20夹持完成后，第二驱动机构13可带动连接件40向上运动，连接件40与夹持组件20松开。而第二驱动机构13则可带动加工刀具50运动至合适的高度，加工刀具50便可进行加工。

当然，在连接件40与夹持组件20脱离后，第一驱动机构30可带动加工座11整体沿X轴方向运动，即加工座11上的工件可左右运动，而第三驱动机构60可带动加工座11整体沿Y轴方向运动，即加工座11上的工件可前后运动，如此工件左右、前后运动，配合加工刀具50的上下运动便可在工件的不同位置进行加工。

需要说明的是，在进行夹持组件20的X轴方向位置调整时，是连接件40与不同的夹持组件20连接，第一驱动机构30带动加工座11运动一定的位移，便可控制相邻两个夹持组件20的间隔，连接件40与不同的夹持组件20连接，第一驱动机构30启动，便可带动不同的夹持组件20移动。同样的，在进行Z轴方向位置调整时，连接件40与不同的夹持组件20运动，第二驱动机构13带动连接件40运动不同的高度即可，即在控制行程时，只需要控制第一驱动机构30或者第二驱动机构13的运动行程即可，便于集中控制，且无需单独设置驱动，节约资源。

进一步地，在第二驱动机构13的动力输出端设有连接臂12，将上述连接件40以及加工刀具50均安装在连接臂12上，如此，连接件40以及加工刀具50便可以连接臂12为安装基础与第二驱动机构13的动力输出端进行连接，拆装方向，且连接件40、加工刀具50与第二驱动机构13的动力输出端并非直联，因而可防止第二驱动机构13作业时的振动对连接件40或加工刀具50造成影响。

进一步地，还可在连接臂12上设有第四驱动机构，该第四驱动机构可带动加工刀具50分别绕Z轴、Y轴以及X轴转动，即是说，加工刀具50安装于连接臂12上，在第四驱动机构的带动下，加工刀具50具有三个方向的旋转自由度，便于加工刀具50对工件的多角度加工。

更具体的是，本实施例中，参见图6，第四驱动机构包括第一转动电机、第二转动电机14以及第三转动电机15，上述第一转动电机的转轴沿X轴方向延伸，第一转动电机的转轴与第二转动电机14的机体10连接。需要说明的是，第一转动电机的转轴以及第二转动电机14的机体10可以通过同步带传动机构进行同步联接。

另外，第二转动电机14的转轴沿Z轴方向延伸，将第三转动电机15的机体10与第二转动电机14的机体10连接，第三转动电机15的转轴沿Y轴方向延伸；第二转动电机14的转轴以及第三转动电机15的转轴均连接有加工刀具50。

如此，可通过第一转动电机的转轴转动，带动第二转动电机14或者第三转动电机15的加工刀具50绕X轴转动，而第二转动电机14的转轴转动则可带动对应的加工刀具50绕Z轴转动，第三转动电机15的转轴转动带动对应的加工刀具50绕Y轴转动，当然，上述连接于第二转动电机14的加工刀具50和连接于第三转动电机15的加工刀具50可以相同，也可不同，具体根据实际加工需要进行选择。

进一步地，在第二驱动机构13的动力输出端设有第四转动电机16，具体第二驱动机构13的动力输出端设有连接座，将第四转动电机16安装在第四转动电机16上，第四转动电机16的转轴沿Z轴方向延伸，连接臂12与第四转动电机16的转轴同步联接。即第四转动电机16可带动连接臂12整体转动，与连接臂12连接的连接件40可绕Z轴转动。

一方面，连接件40可在转动一定角度呈连接状态，在第二驱动机构13带动连接臂12向下运动后，连接件40可直接与夹持组件20连接，而连接件40转动另外的角度后，连接件40则可呈非连接状态，即第二驱动机构13带动连接臂12相对运动后，连接件40与夹持组件20错开不能连接，此时加工刀具50作业。

另一方面，连接件40的转动也可使连接件40可在不同角度与夹持座21连接，适用于夹持座21的不同位置连接，连接更加灵活。此外，连接臂12整体转动也可带动加工刀具50在较大范围内绕Z轴转动。

进一步地，本实施例中的夹持组件20包括夹持座21、第一夹持件22、第二夹持件23、第一驱动件24以及第二驱动件25，将第一驱动件24安装在加工座11上，而第一夹持件22、第二夹持件23、第二驱动件25均安装于夹持座21上，且第一夹持件22以及第二夹持件23在Z轴方向上间隔分布。具体第一驱动件24用于带动夹持座21沿Z轴方向运动，第二驱动件25可带动第一夹持件22沿Z轴方向运动。

具体在进行夹持组件20在Z轴方向调整时，连接件40在第二驱动机构13的带动下向下运动，连接件40可与夹持座21连接，此后，第一驱动件24可带动第夹持座21上下运动，同时第二驱动机构13与第一驱动件24同步作业，夹持座21的上下运动便可同步，由第二驱动机构13控制，如此夹持座21在加工座11上的高度位置便可进行调整。而在进行夹紧作业时，工件可置于第一夹持件22和第二夹持件23之间，第二驱动件25带动第一夹持件22上下运动，便可实现对工件的夹紧或者松开。

进一步地，可在加工座11上设有第一滑轨111以及至少两个滑座113，使第一滑轨111沿X轴方向延伸，滑座113与第一滑轨111滑动配合，各个夹持组件20的第一驱动件24以及夹持座21对应安装于各个滑座113上；夹持座21与滑座113滑动配合，并可沿Z轴方向滑动。在此结构基础上，第一驱动机构30带动加工座11X轴方向运动时，滑座113可被连接件40限制，滑座113便可沿第一滑轨111运动，引导滑座113稳定的X轴方向运动，防止夹持组件20运动过程中出现运动偏移，工件夹持作业稳定。

同样的，还可在滑座113上设有第二滑轨114，该第二滑轨114沿Z轴方向延伸；对应夹持座21上设有滑块，滑块与第二滑轨114配合，如此，在夹持组件20Z轴方向运动时，夹持座21的滑块与第二滑轨114滑动配合，夹持座21的上下运动运动。

进一步地，在夹持座21上设有第一夹紧开关112，该第一夹紧开关112可松开或者锁定第二滑轨114，以使夹持座21沿第二滑轨114运动或者固定。即在进行夹持组件20Z轴方向位置调整时，可使第一夹紧开关112松开第二滑轨114，夹持座21便可相对滑座113具有上下运动的自由度，此时通过第二驱动机构13以及第一驱动件24带动夹持座21进行Z轴方向位置调整即可。而在Z轴方向位置调整好之后，第一夹紧开关112可以夹紧第二滑轨114，使夹持座21与第二滑轨114相对固定，防止工件在加工过程中，受加工刀具50的施加的力出现下移的情况，使得加工过程更加稳定。

同样的，滑座113设有第二夹紧开关26，该第二夹紧开关26用于夹紧或者松开第一滑轨111，以使滑座113沿第一滑轨111运动或者固定。即在进行夹持组件20X轴方向位置的调整时，第二夹紧开关26可松开第一滑轨111，滑座113便可与第一滑轨111具有X轴方向运动自由度，加工座11在X轴方向运动过程中，滑座113可以相对第一滑轨111运动，夹持组件20便可进行X轴方向位置的调整。而在夹持组件20X轴方向位置固定好之后，第二夹紧开关26夹紧第一滑轨111即可，防止夹持组件20在加工过程中出现移位。

需要说明的是，本实施例中的第一夹紧开关112以及第二夹紧开关26可选用为现有技术中的电磁开关，在通电时，电磁铁伸出夹紧即可，而在断电时，电磁铁松开，如此，便于控制。当然，第一夹紧开关112以及第二夹紧开关26也可选用为现有技术中的其他具有夹紧或者松开功能(如气动手指等)的部件来实现。

进一步地，上述第一驱动件24以及第二驱动件25均可选用为驱动气缸，驱动气缸的活塞杆伸出和缩回即可。而第一驱动件24选用驱动气缸，驱动气缸采用气体来实现活塞杆的伸出或缩回，直上直下，便于与第一驱动机构30配合上下。

进一步地，本实施例中的连接件40包括卡勾，参见图2，在第二驱动机构13带动卡勾向下运动后，卡勾与夹持组件20卡接，连接更加方便。

当然，连接件40也可选用为电磁铁，在第二驱动机构13带动连接件40向下运动后，电磁铁通电可与夹持座21磁吸连接，而在松开时，电磁铁断电即可。其他情况下，连接件40也可选用现有技术中夹具来实现。

进一步地，上述第一驱动机构30包括第一电机、第一丝杆、第一螺母以及第一导向机构，第一电机安装于机体10上，第一丝杆沿X轴方向延伸；第一丝杆与第一电机的转轴同步联接，第一螺母螺纹套装于第一丝杆外，第一导向机构用于在第一螺母转动时引导第一螺母沿第一丝杆运动；加工座11与第一螺母连接。

在驱动加工座11在X轴方向运动时，第一电机的转轴转动，带动第一丝杆转动，第一丝杆转动可带动第一螺母转动，第一螺母的转动运动可在第一导向机构的引导下转化为沿第一丝杆的延伸方向运动，即可带动与第一螺母连接的加工座11X轴方向运动。

当然，本实施例中的第三驱动机构60同样包括第三电机、第三丝杆、第三螺母以及第三导向机构，第三电机安装于机体10上，第三丝杆沿Z轴方向延伸；第三丝杆与第三电机的转轴同步联接，第三螺母螺纹套装于第三丝杆外；第三导向机构用于在第三螺母转动时引导第三螺母沿第三丝杆运动；在第三螺母上设有安装座，上述第一驱动机构30以及加工座11均安装在安装座上。

如此，第三电机的转轴转动，可带动第三丝杆转动，第三丝杆转动则可带动第三螺母转动，第三螺母的转动运动被第三导向机构限制，从而引导第三螺母在Y轴方向运动，进而使安装座上的加工座11以及第一驱动机构30随之联动。

同样的，第二驱动机构13包括第二电机、第二丝杆、第二螺母以及第二导向机构，第二电机安装于机体10上，第二丝杆沿Z轴方向延伸；第二丝杆与第二电机的转轴同步联接，第二螺母螺纹套装于第二丝杆外；第二导向机构用于在第二螺母转动时引导第二螺母沿第二丝杆运动；连接件40与第二螺母通过连接臂12连接。

在驱动连接件40在Z轴方向运动时，第二电机的转轴转动，带动第二丝杆转动，第二丝杆转动可带动第二螺母转动，第二螺母的转动运动可在第二导向机构的引导下转化为沿第二丝杆的延伸方向运动，即可带动与第二螺母连接的连接臂12Z轴方向运动，进而带动连接件40Z轴方向运动。

需要说明的是，第一驱动机构30以及第二驱动机构13均选用为丝杆传动机构来实现，丝杆与螺母通过螺纹配合，精度较高，且通过电机驱动，便于电动控制，直接在控制器内设定电机的转速以及转动圈数便可实现对应的行程控制。

当然，第一驱动机构30以及第二驱动机构13也可选用为气缸，气缸的活塞杆通过气体量来控制，控制进气量即可。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，包括，

机体，所述机体上设有加工座以及连接件；

加工刀具，加工刀具用于对加工座上的工件进行加工；

夹持机构，包括至少两个夹持组件、第一驱动机构以及第二驱动机构，所述至少两个夹持组件安装于加工座上，各个夹持组件可沿X轴方向相对加工座运动；所述第一驱动机构用于带动所述加工座沿所述X轴方向运动；所述第二驱动机构用于带动连接件以及所述加工刀具沿Z轴方向运动靠近或者远离加工座运动；所述连接件用于在靠近加工座运动后与其中一个夹持组件连接；第二驱动机构用于在夹持组件与连接件连接后带动夹持组件沿所述Z轴方向运动；

第三驱动机构，所述第三驱动机构用于带动加工座沿Y轴方向运动。

2.如权利要求1所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述第二驱动机构的动力输出端设有连接臂，所述连接件以及加工刀具均与连接臂连接。

3.如权利要求2所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述连接臂上设有第四驱动机构，第四驱动机构用于带动加工刀具分别绕Z轴、Y轴以及X轴转动。

4.如权利要求3所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，第四驱动机构包括第一转动电机、第二转动电机以及第三转动电机，第一转动电机的转轴沿X轴方向延伸，并与第二转动电机的机体连接；第二转动电机的转轴沿Z轴方向延伸；第三转动电机的机体与第二转动电机的机体连接，第三转动电机的转轴沿Y轴方向延伸；第二转动电机的转轴以及第三转动电机的转轴均连接有加工刀具。

5.如权利要求3所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述第二驱动机构的动力输出端设有第四转动电机，第四转动电机的转轴沿Z轴方向延伸，所述连接臂与第四转动电机的转轴同步联接。

6.如权利要求1－5任一项所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述夹持组件包括夹持座、第一夹持件、第二夹持件、第一驱动件以及第二驱动件；第一驱动件安装于加工座上；第一夹持件、第二夹持件、第二驱动件均安装于夹持座上；第一夹持件以及第二夹持件在Z轴方向上间隔分布；所述第一驱动件用于带动所述夹持座沿Z轴方向运动；所述第二驱动件用于带动所述第一夹持件沿Z轴方向运动。

7.如权利要求6所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述加工座上设有第一滑轨以及至少两个滑座，所述第一滑轨沿X轴方向延伸；所述滑座与第一滑轨滑动配合，各个夹持组件的第一驱动件以及夹持座对应安装于各个滑座上；夹持座与滑座滑动配合，并可沿Z轴方向滑动。

8.如权利要求7所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述滑座上设有第二滑轨，第二滑轨沿Z轴方向延伸；所述夹持座上设有滑块，所述滑块与第二滑轨配合。

9.如权利要求8所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述夹持座上设有第一夹紧开关，第一夹紧开关用于松开或锁定第二滑轨以使夹持座沿第二滑轨运动或者固定。

10.如权利要求7所述的带有智能夹持机构的数控加工中心，其特征在于，所述滑座设有第二夹紧开关，第二夹紧开关用于夹紧或者松开第一滑轨，以使滑座沿第一滑轨运动或者固定。

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