CN115502554B - 一种工件批量加工装置、自动加工系统及批量加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件批量加工装置、自动加工系统及批量加工方法，属于激光自动切割加工设备领域，工件批量加工装置包括激光切割机、翻滚装置和载料托台，翻滚装置转动连接在激光切割机上，载料托台可拆卸地滑动连接在翻滚装置上，翻滚装置包括第一转环和滑架，第一转环转动连接在激光切割机上，滑架的一端沿第一转环的轴线方向设置在第一转环端面上，该工件批量加工装置上装有可配合激光切割头转动的翻滚装置，可以让工件实现绕一个轴进行转动的动作，使工件的加工面能正对激光切割头，提高了激光切割加工的精度和激光切割机可加工的范围，批量加工方法提高了工件的加工效率。

Description

一种工件批量加工装置、自动加工系统及批量加工方法

技术领域

本发明涉及激光自动切割加工设备领域，具体涉及一种工件批量加工装置、自动加工系统及批量加工方法。

背景技术

激光切割机补广泛的用在金属、非金属板材和型材的切割加工中，具有加工效率高、加工精度高和适应广的优点。

在汽车制造业中，汽车需要大的量金属零件，这些金属零件要求具有质量轻和较高的抗弯强度要求，生产这些金属零件的原料是高强度的钢板，加工方式一般是对高强度板材进行加热再用冲床冲压成型，再进行精细的二次加工，如开孔，开槽和切掉多余的边，以保证加工效率和加工精度，现在需要对汽车零件进行自动且连续的大批量生产，对产品的精度也提出了要求，一般的三轴激光切割机使用成本较低，但只能在平面内加工工件，而多轴激光切割机可以进行复杂加工，但是使用的成本高。

现有公告号为CN206869318U的专利公开了一种激光切割机上下料装置，包括框架和激光切割机，激光切割机的交换工作台设置在框架内，框架上侧连接有上下料机器人，在宽度方向上，框架内还设有双层上下料机构，上下料机器人包括可沿着框架前后移动的横梁移动机构，横梁移动机构上连接有可开合且可升降的叉料机构，叉料机构上连接有可升降的吸料机构，吸料机构包括吸料框架，吸料框架上排布有若干用来吸住工件的固定吸盘，吸料机构下降前，吸料机构在叉料机构的上方，该激光切割机的上下料装置在执行上下料机构的体积大，且上料后无法配合激光切割头的动作调节工件在工作台的方向，仅能用在平面加工上使用，上料机构需要在轨道上横移，导致上料的连续性不好。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种工件批量加工装置，解决了激光切割机批量加工效率低和工作台无法配合激光切割头进行动作的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种工件批量加工装置，包括激光切割机、翻滚装置和载料托台，所述翻滚装置转动连接在所述激光切割机上，所述载料托台可拆卸地滑动连接在所述翻滚装置上，所述翻滚装置包括第一转环和滑架，所述第一转环转动连接在所述激光切割机上，所述滑架的一端沿所述第一转环的轴线方向设置在所述第一转环上，可以一次性加工多个所述工件，通过所述翻滚装置扩大了所述激光切割机的加工范围。

所述激光切割机包括床身和第一驱动装置，所述第一驱动装置设置在所述床身上，所述第一驱动装置包括减速电机、传动轴和传动链轮，所述减速电机设置在所述床身的侧壁上，所述传动轴连接在所述减速电机上，所述传动链轮设置在所述床身的一端上，所述第一转环包括外圈齿，所述外圈齿设置在所述第一转环的外壁上，所述传动轴由链条带动所述传动链轮转动，所述传动链轮由链条带动所述第一转环转动，用于驱动所述翻滚装置进行转动，可以与所述激光切割机进行联动，提高了所述激光切割机加工精度。

所述翻滚装置还包括第二转环，所述第二转环与所述滑架的另一端相连，所述第一转环、滑架和所述第二转环构成筒形结构，筒形结构的所述翻滚装置滚动稳定性更好。

所述滑架包括横梁、第一滑轮和第二滑轮，所述横梁的一端与所述第一转环相连，另一端与所述第二转环相连，所述第一滑轮设置在所述横梁的侧壁上，所述第二滑轮设置在所述横梁上与所述第一滑轮相邻的另一侧壁上，所述横梁对所述载料托台进行导向，所述第一滑轮和所述第二滑轮降低所述载料托台移动的阻力。

所述激光切割机还包括多个托轮和限位器，所述多个托轮分别成对设置在所述激光切割机的两端上，所述多个托轮与所述第一转环和所述第二转环的外圈抵触，用于支撑所述翻滚装置在所述激光切割机上转动和限位，所述定位器设置在所述滑架上，用于在所述滑架上定位和固定所述载料托台，所述托轮使所述翻滚装置转动得更加顺畅。

所述翻滚装置还包括拖动机构，所述拖动机构沿所述第一转环轴线方向滑动连接在所述滑架上，所述拖动机构包括挂勾和第一气缸，所述挂勾设置在所述第一气缸的一端上，所述第一气缸的另一端连接在所述第一转环上，用于推动所述载料托台进行上、下料。

所述载料托台包括托板和多个限位扣，所述多个限位扣依次间隔设置在所述托板上，用于固定待加工的工件，用于一次性对多个工件进行上料，提高工件的加工效率。

还包括上料导向架，所述上料导向架可与所述翻滚装置对接形成送料通道，所述载料托台通过所述送料通道进入到所述滑架上，延长了所述送料通道的长度，可以与外部物料设备进行对接，提高设备使用的适用场合。

本发明的目的之二是提供一种自动加工系统，解决了激光切割机批量加工上料动作连续性差和加工效率低的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种自动加工系统，包括机械手和所述的工件批量加工装置，该自动加工系统占地面积小且可以与现有产线进行组合，提高了工件的加工效率和减少了车间布置成本。

本发明的目的之三是提供一种批量加工方法，解决了激光切割机批量加工工件效率低和加工成本高的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种工件批量加工装置，由所述的批量加工装置实现，具体包括以下步骤：

S1、放料：将工件依次放置到所述载料托台上，所述载料托台定位锁紧所述工件；

S2、上料：所述载料托台从所述翻滚装置的一端滑入到所述滑架内，所述翻滚装置定位并锁紧所述载料托台；

S3、翻转加工：加工完成后，所述激光切割机对所述工件进行切割加工，所述翻滚装置转动一定角度，对所述工件的斜面进行加工；

S4、下料：所述翻滚装置松开对加工完成的所述载料托台的固定，将所述载料托台推出所述滑架；

S5、循环执行步骤S1-S4，以完成对所述工件的批量加工。

本发明的有益效果为：

(1)该工件批量加工装置上装有可配合激光切割头转动的翻滚装置，可以让工件完成绕一个轴进行转动的动作，使工件的加工面总能正对激光切割头，提高了激光切割加工的精度和激光切割机可加工的范围，还装有载料托台，载料托台上一次性可放置多个零件，实现激光切割机对工件的批量加工，提高了激光切割机的加工效率。

(2)该自动加工系统上设有机械手，由机械手进行上料可以让该批量加工装置实现连续的激光切割加工，提高了对汽车零件的生产效率，满足生产线内自动化要求。

(3)该批量加工方法可以在自动生产线内使用，利用批量上下料和配合，用于生产汽车上的复杂零件，可以降低零件生产成本，提高加工零件的效率。

附图说明

图1为本发明提供的工件批量加工装置的轴测图一；

图2为本发明提供的工件批量加工装置的轴测图二；

图3为本发明提供的床身和翻滚装置组合的轴测图；

图4为本发明提供的翻滚装置和载料托台组合的轴测图一；

图5为本发明提供的翻滚装置和载料托台组合的轴测图二；

图6为本发明提供的翻滚装置的轴测图；

图7为本发明提供的滑架的轴测图；

图8为本发明提供的载料托台的轴测图；

图9为本发明实施例二提供的结构示意图。

附图标记：

1、激光切割机；11、床身；12、激光切割头；13、第一驱动装置；131、减速电机；132、传动轴；133、传动链轮；14、托轮；2、翻滚装置；21、第一转环；211、外圈齿；212、滚槽；22、滑架；221、横梁；222、第一滑轮；223、第二滑轮；23、定位器；24、拖动机构；241、挂勾；242、第一气缸；25、第二转环；3、载料托台；31、托板；32、限位扣；4、机械手；5、工件；6、料仓；7、上料导向架；8、输送线；9、RGV小车。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图8所示，一种工件批量加工装置，包括激光切割机1、翻滚装置2和载料托台3，翻滚装置2转动连接在激光切割机1上，可绕平行于地面的一轴线进行周向转动，扩大激光切割机1的可加工的范围，载料托台3可拆卸地滑动连接在翻滚装置2上，翻滚装置2包括第一转环21和滑架22，第一转环21转动连接在激光切割机1上，滑架22的一端沿第一转环21的轴线方向设置在第一转环21端面上。

优选地，激光切割机1包括床身11和第一驱动装置13，第一驱动装置13设置在床身11上，第一驱动装置13包括减速电机131、传动轴132和传动链轮133，减速电机131设置在床身11的侧壁，传动轴132连接在减速电机131上，传动链轮133设置在床身11的一端上，第一转环21包括外圈齿211和滚槽212，外圈齿211设置在第一转环21的外壁上，滚槽212设置在第一转环21的外壁上，其与外圈齿211并排，传动轴132由链条带动传动链轮133转动，传动链轮133由链条带动第一转环21转动，激光切割机1可根据要加工的工件5复杂程度进行选取，若工件5仅有绕一条轴线的斜面则可以用平面内移动的三轴激光切割机进行加工，若工件5较复杂，则可以选取多轴激光切割机进行加工，以降低设备成本。

进一步地，翻滚装置2还包括第二转环25，第二转环25与滑架22的另一端相连，第一转环21、滑架22和第二转环25构成筒形结构，第一转环21和第二转环25由滑架22连接在一起，由激光切割机1上的第一驱动装置13同时驱动，两端同时驱动增加了翻滚装置2进行转动，翻转工件5的一致性好，筒形的翻滚装置2强度高不容易变形，提高了激光切割加工的精度。

优选地，滑架22包括横梁221、第一滑轮222和第二滑轮223，横梁221的一端与第一转环21相连，另一端与第二转环25相连，第一滑轮222设置在横梁221的侧壁上，第二滑轮223设置在横梁221上与第一滑轮222相邻的另一侧壁上，横梁221的是C形截面梁，横梁221的开口朝向第一转环21的轴线，载料托台3在横梁221内滑动，横梁221起到滑动限位的作用，第一滑轮222安装在横梁221的侧壁上，其轮面凸出横梁221的侧壁，伸入到C形槽内，载料托台3的侧壁与第一滑轮222接触，起到导向的作用，第二滑轮223安装在横梁221的底部，第二滑轮223的轮面凸出横梁221的底面伸入到横梁221的C形槽内，直接与载料托台3的接触，用于托住载料托台3并降低载料托台3移动时的摩擦力。

优选地，激光切割机1还包括多个托轮14和定位器23，多个托轮14分别成对设置在床身11的两端上，多个托轮14与第一转环21和第二转环25的外圈抵触，用于支撑翻滚装置2在床身11上转动和限位，定位器23设置在滑架22上，用于在滑架22上定位载料托台3，成对的托轮14与第一转环21上的滚槽212滚动配合形成无心转动结构，为加工工件5留出空间，也起到给翻滚装置2导向和防止翻滚装置2从床身11上脱出的作用，定位器23是电磁扣，可以在载物托台3运动到位进行锁止，即使在断电情况下，也能保持平夹紧。

优选地，翻滚装置2还包括拖动机构24，拖动机构24沿第一转环21轴线方向滑动连接在滑架22上，拖动机构24包括挂勾241和第一气缸242，第一气缸242是双作用气缸，可以带动挂勾241往复动作，挂勾241设置在第一气缸242的一端上，第一气缸242的另一端连接在第一转环21上，用于拖动载料托台3在送料通道内移动，拖动机构24与机械手4配合可以将工件5连续不断到移动激光切割头12下进行加工。

优选地，载料托台3包括托板31和多个限位扣32，多个限位扣32依次间隔设置在托板31上，用于固定待加工的工件5，托板31是框架结构，托板31的端上设有与工件5形状匹配的槽，用于对工件5进行准确的定位，限位扣32采用电磁卡扣，可以快速的动作，并且在断电后依然能保持夹紧力，防止托板31上的工件5脱落，限位扣32成对靠边缘安装在托板31上，成对的限位扣32同时动作，托板31上沿长度方向安装有多对限位扣32，可以分别动作，用于载料托台3上一次性夹取多个工件5，相邻两对限位扣32的间距相等，方便激光切割机1进行加工定位。

优选地，该工件批量加工装置上还设有上料导向架7，上料导向架7可与翻滚装置2对接形成送料通道，载料托台3通过送料通道进入到滑架22上，用上料导向架7用于从外部给工件批量加工装置供料，通过上料导向架7延长送料通道的长度，方便机械手4进行上料或者与其它代料装置进行对接上料，在上料导向架7内可以存储一个载料托台3，当一个载料托台3内的工件5被加工完成后，储存在上料导向架7内的载料托台3可以直接滑入到激光切割头12的下方，两者之间无缝衔接，缩短了上料的时间，提高了连续进行批量加工的效率。

一种自动加工系统，包括机械手4、工件批量加工装置和料仓6，机械手4安装在工件批量加工装置的侧面，料仓6布置在机械手4的周围，上料导向架7的一端与滑架22正对，另一端朝向料仓6，机械手4可以依次对多台工件批量进行上下料，以最大化提升设备的利用率，另外，机械手4、工件批量加工装置和料仓6作为一个单元，在一个车间内可以布置多个单元来完成工件5的加工，布置单元的多少可以灵活地由需要的产能来决定，使得该自动加工系统的安装灵活性高。

一种工件批量加工方法，批量加工装置实现，具体包括以下步骤：

S1、放料：将工件5依次放置到载料托台3上，载料托台3定位和锁紧工件5；

S2、上料：载料托台3从翻滚装置2的一端滑入到滑架22内，翻滚装置2定位并锁紧载料托台3；

S3、翻转加工：加工完成后，激光切割机1对工件5进行切割加工，翻滚装置2转动一定角度，对工件5的斜面进行加工，这样可以使工件5的表面总与激光切割机1正对，提高加工精度；

S4、下料：翻滚装置2松开对加工完成的载料托台3的固定，将载料托台3推出滑架22；

S5、循环执行步骤S1-S4，以完成对工件5的批量加工。

更为具体的加工过程如下：

翻滚装置2转动让滑架22与上料导向架7对正，载料托台3移动到上料导向架7靠外的一端等待上料，机械手4从料仓6上依次夹取工件5等间距地放置到载料托台3上，载料托台3上的限位扣32动作，从工件5的两端压紧工件5，工件5被压紧后，处于滑架22下方的拖动机构24前移并勾住载料托台3的边框，拖动机构24回退来拖动载料托台3沿上料导向架7和滑架22形成的送料通道移动到激光切割头12的下方，此时，定位器23向下动作卡紧载料托台3，激光切割机1启动对工件5依次进行切割加工，加工时翻滚装置2绕水平方向的轴线转动，使工件5上的倾斜面能与激光切割头12发出的激光线垂直，能够准确的对工件5进行加工，批量的工件5加工完成后，可以再次由拖动机构24拖出上料导向架7上，再由机械手4取走加工完成后工件5并放置到完成品料仓6内，机械手4再取来未加工过的工件5放置到载料托台3上，循环此过程可以完成工件5的批量连续加工。

实施例二

如图9所示，参照实施例一相同特征不再赘述，其不同之处在于：该工件自动加工系统包括输送线8和AGV小车9，输送线8靠近工件批量加工装置的上料导向架7布置，RGV小车布置在工件批量加工装置的另一端，该自动加工系统上设有两台机械手4，分别用于上料和下料，利同一样条输送线8的一侧分布有多台工件批量加工装置，由输送线8上料更加快速，通过两台机械手4和RGV小车9配合进行下料，可以在载料托台3上的工件5完成加工后，再次进行上料加工，使得整个自动加工系统的效率得到进一步地的提升。

该工件批量加工装置还可用于激光批量焊接使用。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对于本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种工件批量加工装置，其特征在于：包括激光切割机（1）、翻滚装置（2）和载料托台（3），所述翻滚装置（2）转动连接在所述激光切割机（1）上，所述载料托台（3）可拆卸地滑动连接在所述翻滚装置（2）上，所述翻滚装置（2）包括第一转环（21）和滑架（22），所述第一转环（21）转动连接在所述激光切割机（1）上，所述滑架（22）的一端沿所述第一转环（21）的轴线方向设置在所述第一转环（21）上；

所述激光切割机（1）包括床身（11）和第一驱动装置（13），所述第一驱动装置（13）设置在所述床身（11）上，所述第一驱动装置（13）包括减速电机（131）、传动轴（132）和传动链轮（133），所述减速电机（131）设置在所述床身（11）的侧壁上，所述传动轴（132）连接在所述减速电机（131）上，所述传动链轮（133）设置在所述床身（11）的一端上，所述第一转环（21）包括外圈齿（211），所述外圈齿（211）设置在所述第一转环（21）的外壁上，所述传动轴（132）由链条带动所述传动链轮（133）转动，所述传动链轮（133）由链条带动所述第一转环（21）转动，第一转环（21）包括滚槽（212），滚槽（212）设置在第一转环（21）的外壁上，滚槽（212）与外圈齿（211）并排；

所述翻滚装置（2）还包括第二转环（25），所述第二转环（25）与所述滑架（22）的另一端相连，所述第一转环（21）、滑架（22）和所述第二转环（25）构成筒形结构；

所述滑架（22）包括横梁（221）、第一滑轮（222）和第二滑轮（223），所述横梁（221）的一端与所述第一转环（21）相连，另一端与所述第二转环（25）相连，所述第一滑轮（222）设置在所述横梁（221）的侧壁上，所述第二滑轮（223）设置在所述横梁（221）上与所述第一滑轮（222）相邻的另一侧壁上；

还包括上料导向架（7），所述上料导向架（7）可与所述翻滚装置（2）对接形成送料通道，所述载料托台（3）通过所述送料通道进入到所述滑架（22）上。

2.根据权利要求1所述的工件批量加工装置，其特征在于：

所述激光切割机（1）还包括多个托轮（14）和定位器（23），所述多个托轮（14）分别成对设置在所述激光切割机（1）的两端上，所述多个托轮（14）与所述第一转环（21）和所述第二转环（25）的外圈抵触，用于支撑所述翻滚装置（2）在所述激光切割机（1）上转动和限位，所述定位器（23）设置在所述滑架（22）上，用于在所述滑架（22）上定位和固定所述载料托台（3）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的工件批量加工装置，其特征在于：

所述翻滚装置（2）还包括拖动机构（24），所述拖动机构（24）沿所述第一转环（21）轴线方向滑动连接在所述滑架（22）上，所述拖动机构（24）包括挂勾（241）和第一气缸（242），所述挂勾（241）设置在所述第一气缸（242）的一端上，所述第一气缸（242）的另一端连接在所述第一转环（21）上。

4.根据权利要求3所述的工件批量加工装置，其特征在于：

所述载料托台（3）包括托板（31）和多个限位扣（32），所述多个限位扣（32）依次间隔设置在所述托板（31）上，用于固定待加工的工件（5）。

5.一种自动加工系统，其特征在于：包括机械手（4）和权利要求1-4任一项所述的工件批量加工装置。

6.一种工件批量加工方法，其特征在于：由权利要求1-4中任一项所述的批量加工装置实现，具体包括以下步骤：

S1、放料：将工件（5）依次放置到所述载料托台（3）上，所述载料托台（3）定位和锁紧所述工件（5）；

S2、上料：所述载料托台（3）从所述翻滚装置（2）的一端滑入到所述滑架（22）内，所述翻滚装置（2）定位并锁紧所述载料托台（3）；

S3、翻转加工：所述激光切割机（1）对所述工件（5）进行切割加工，所述翻滚装置（2）转动一定角度，对所述工件（5）的斜面进行加工；

S4、下料：加工完成后，所述翻滚装置（2）松开对加工完成的所述载料托台（3）的固定，将所述载料托台（3）推出所述滑架（22）；

S5、循环执行步骤S1-S4，以完成对所述工件（5）的批量加工。