CN116967823A - 一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法，该自动上下料装置包括自动夹具装置，自动夹具装置包括安装座、弹性组件、夹持组件及夹爪驱动机构。安装座挂接于加工中心的主轴箱组件一侧，弹性组件包括位于两侧的弹性体、可升降的平板式电磁铁及位于弹性体上的铁质固定板；夹爪驱动机构连接弹性组件与夹持组件，夹爪驱动机构包括夹具座、位于夹具座上的驱动件及位于驱动件上的盖体，盖体结合于平板式电磁铁，夹具座的底面开设有导轨。本申请能实现自动夹具装置的自动夹取工件功能但不需要独立设置的自动夹取移动机构，满足了加工的稳定性和精度要求，节省了独立移动机构的安装空间和维护成本。

Description

一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法

技术领域

本申请涉及数位机床的加工领域，尤其是涉及一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。机床夹具是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置，是专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具，其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率。在传统的机床加工过程中，夹具通常是通过独立的移动装置来进行取放工件。该独立移动机构需要额外的控制系统和传动装置，占用了机床工作区域的空间，并增加了维护和管理的复杂性。然而，在某些加工过程中，特别是对于一些大型工件或复杂形状的工件，夹具的独立移动会导致工件的不稳定性和加工精度的下降。此外，夹具的独立移动机构还会增加加工过程中的振动和噪音，影响加工质量和操作环境。

实用新型专利号CN204584761U公开了一种数控机床定位夹具机构，采用钢制结构作为主结构，加工基座的箱体顶部固定连接有基座安装护板结构，基座安装护板结构顶部连接有控制夹具机构垂直升降装置，控制夹具机构垂直升降装置包括机械臂升降驱动电机支撑基座、机械臂升降驱动轴和机械臂升降驱动电机，机械臂升降驱动电机通过机械臂升降驱动电机支撑基座支撑 ；锥形齿轮经过加工基座底部锥形齿轮连接轴与基座底部锥形齿轮旋转驱动电机连接，第二锥形齿轮与机械臂轴接，进而实现夹具机构的水平旋转 ；机械臂通过电机驱动实现夹紧功能，机械臂内臂的安装基座通过螺栓固定于基座安装护板结构的垂直面上，机械臂内臂一端与安装基座连接，另一端通过连接臂与外臂连接，外臂与夹臂连接。在相关现有技术中，机械臂驱动夹具机构的移动，即夹具机构具有独立移动机构，夹具的独立移动会导致工件的不稳定性和加工精度的下降。

发明专利申请公布号CN114055209A公开了一种数控电火花机床加工用夹具，包括底板、夹持装置、限位装置与清理装置，所述底板上开设有滑槽，滑槽内安装有夹持装置，夹持装置前后两端对称布置有限位装置，限位装置安装在底板上，底板后侧安装有清理装置，夹持装置包括一号移动机构、二号移动机构、转动机构与夹持机构，夹持机构包括工作圆板、旋转电机、主动齿轮、从动齿轮、调节柱、移动板、固定夹持板、伸缩夹持板与橡胶条。该发明可以解决现有环形工件夹持过程中存在的工作稳定性差、使用范围小、调节性差与存在安全隐患等问题，可以实现对环形工件进行自动化夹持的功能。在相关现有技术中，夹持装置包括一号移动机构、二号移动机构、转动机构与夹持机构，一二号移动机构驱动夹持机构的移动，即夹持机构具有独立的移动机构，夹持机构的独立移动会导致工件的不稳定性和加工精度的下降。

针对上述中的相关技术，机床夹具在独立移动机构的驱动下移动会导致工件的不稳定性和加工精度的下降，本申请提供一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法。

发明内容

为了克服机床夹具在独立移动机构的驱动下移动会导致工件的不稳定性和加工精度的下降的技术缺陷，本申请提供一种加工中心的自动上下料装置及自动上下料方法。

第一方面，本申请提供一种加工中心的自动上下料装置，采用如下的技术方案：

一种加工中心的自动上下料装置包括自动夹具装置，所述自动夹具装置包括：

安装座，用于挂接于加工中心的主轴箱组件一侧，所述主轴箱组件的下方安装有驱动刀具的加工主轴电机；

弹性组件，设置于所述安装座，所述弹性组件包括位于两侧的弹性体、可升降的平板式电磁铁及位于所述弹性体上的铁质固定板；

夹持组件，设置于所述弹性组件的下方，所述夹持组件包括一对滑块及连接于所述滑块的夹爪；

夹爪驱动机构，连接所述弹性组件与所述夹持组件，用于驱动所述夹爪相互夹合的横向移动，所述夹爪驱动机构包括夹具座、位于所述夹具座上的驱动件及位于所述气缸主体上的盖体，所述盖体结合于所述平板式电磁铁，所述夹具座的底面开设有导轨，以供所述滑块滑动。

通过采用上述技术方案，主轴箱组件驱动自动夹具装置的移动，实现自动夹具装置能自动夹取工件的功能但不需要独立设置自动夹具装置的自动夹取的移动机构，同时，自动夹取装置与刀具始终保持固定距离，工件的被夹取移动不会碰撞到刀具，没有工件自动夹取与刀具加工的动作干涉的问题。

可选的，所述弹性组件还包括套设于所述弹性体的导向杆，所述铁质固定板连接于所述安装座，所述导向杆连接所述铁质固定板与所述平板式电磁铁。

通过采用上述技术方案，自动夹具装置在夹取工件时，弹性体在平板式电磁铁的作用下处于伸长状态；在工件被加工时，弹性体在平板式电磁铁的作用下处于收缩状态，不影响工件的加工。

可选的，安装座的侧面具有贯穿的若干第一安装孔，以供连接所述主轴箱组件。

通过采用上述技术方案，自动夹具装置可拆卸连接于主轴箱组件，便于安装、维护以及更换自动夹具装置。

可选的，所述安装座的底面具有贯穿的第二安装孔及第三安装孔，以供所述弹性组件安装。

通过采用上述技术方案，所述第二安装孔用于连接安装座与弹性组件的铁质固定板，所述第三安装孔供导向杆贯穿连接铁质固定板及平板式电磁铁。

可选的，所述驱动件为气缸，所述气缸的一侧设置有接头，用于连接气管。

通过采用上述技术方案，气缸驱动成本低，效率高。

可选的，所述夹爪可拆卸连接于所述滑块，以供更换所述滑块。

通过采用上述技术方案，自动夹具装置更换不同类型的夹爪，可实现不同形状的工件夹具。

可选的，所述主轴箱组件的一侧设置有防护组件，用于防护所述自动夹具装置。

通过采用上述技术方案，所述主轴箱组件驱动所述自动夹具装置移动时，防护组件能有效防护所述自动夹具装置。

可选的，所述防护组件具有三个侧面及底面，所述防护组件中间的侧面具有一个凸槽，该凸槽与所述主轴箱组件的一侧面组成容纳腔，用于容纳所述自动夹具装置，所述防护组件的底面具有开口，以供夹持组件露出所述容纳腔。

通过采用上述技术方案，自动夹具装置在夹取工件时，所述夹持组件露出所述防护组件外；在工件被加工时，所述夹持组件缩回所述防护组件内，以免影响所述工件的加工。

可选的，所述防护组件可拆卸连接于所述主轴箱组件，所述防护组件为防护钣金组件。

通过采用上述技术方案，钣金组件具有较高的硬度，能对所述自动夹具装置起到有效地防护。

第二方面，本申请提供一种加工中心自动上下料装置的自动上下料方法，采用如下的技术方案：

一种加工中心自动上下料装置的自动上下料方法，包括步骤：

S1、所述夹持组件夹持备料区的工件；

S2、通过连接所述主轴箱组件的切割移动机构对所述自动夹具装置的入料驱动，工件移动到工作台组件上，以供加工固定；

S3、待所述刀具加工所述工件后，所述夹持组件夹持在工作台组件上的工件；

S4、通过连接所述主轴箱组件的切割移动机构对所述自动夹具装置的出料驱动，所述工件由工作台组件移出；

其中，在步骤S1至S2以及步骤S3至S4的过程，所述夹持组件为弹出状态；在步骤S2与步骤S3之间的切割加工过程，所述夹持组件为缩回状态。

通过采用上述技术方案，自动夹具装置能实现自动夹取工件的功能但不需要独立设置自动夹具装置的自动夹取的移动机构。

综上所述，本申请实施例的技术方案包括以下至少一种有益技术效果：

1.自动夹具装置设置在机床的内部，实现对工件的取放，既满足加工的稳定性和精度要求，又节省了独立移动机构的安装空间和维护成本；

2.自动夹具装置能实现自动夹取工件的功能但不需要独立设置自动夹具装置的自动夹取的移动机构。

3.夹持组件与夹爪驱动机构在工件加工切割的过程可以缩回，除了夹爪的夹合动作，自动夹具装置的工件上下料移动可以沿用工件加工切割的切割移动机构，该切割移动机构连接主轴箱组件。

附图说明

图1绘示本申请的加工中心自动上下料装置的自动夹具装置的立体结构示意图；

图2绘示本申请的加工中心自动上下料装置的自动夹具装置的组件爆炸示意图；

图3绘示本申请的加工中心自动上下料装置的加工机构的爆炸示意图；

图4绘示本申请的加工中心自动上下料装置的加工机构的结构示意图；

图5绘示本申请的加工机构的防护钣金组件结构示意图；

图6绘示加工中心物料输送装置的正视图；

图7绘示加工中心物料输送装置沿导轨上表面的半剖示意图。

附图标记说明：10、安装座；11、第一安装孔；12、第二安装孔；13、第三安装孔；20、弹性组件；21、弹性体；22、平板式电磁铁；23、铁质固定板；24、导向杆；30、夹爪驱动机构；31、夹具座；32、驱动件；33、接头；34、盖体；35、导轨；40、夹持组件；41、滑块；42、夹爪；51、主轴箱组件；52、加工主轴电机；53、刀具；54、防护组件；54a、凸槽；54b、开口；55、工作台组件；60、安装基座；61、支撑平台；62、支架；63、输送线固定架；64、物料输送导轨；65、感应光纤；70、二次定位组件；80、拆卸式治具；82、水平滑轮；83、固定卡钉；84、定位销钉；90、倍速链；91、传动杆；92、从动轮；93、电机；94、主动轮。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种加工中心的自动上下料装置，该自动上下料装置包括自动夹具装置，所述自动夹具装置包括安装座10、弹性组件20、夹持组件40及夹爪驱动机构30。安装座10用于挂接于加工中心的主轴箱组件51一侧，并挂接于主轴箱的下端，所述主轴箱组件51的下方安装有驱动刀具53的加工主轴电机52。弹性组件20设置于所述安装座10，所述弹性组件20包括位于两侧的弹性体21、可升降的平板式电磁铁22及位于所述弹性体21上的铁质固定板23，所述平板式电磁铁22在所述主轴箱组件51下端的水平线以上。所述平板式电磁铁22在通电时产生磁场，与所述铁质固定板23产生吸附的作用力，所述铁质固定板23固定不动，所述平板式电磁铁22压缩所述弹性体21并向上移动。夹持组件40设置于所述弹性组件20的下方，所述夹持组件40包括一对滑块41及连接于所述滑块41的夹爪42。所述平板式电磁铁22未通电时，所述夹持组件40在所述主轴箱组件51下端的水平线以下。夹爪驱动机构30连接所述弹性组件20与所述夹持组件40，用于驱动所述夹爪42相互夹合的横向移动，所述夹爪驱动机构30包括夹具座31、位于所述夹具座31上的驱动件32及位于所述驱动件32上的盖体34，所述盖体34结合于所述平板式电磁铁22，所述夹具座31的底面开设有导轨35，以供所述滑块41滑动。所述平板式电磁铁22未通电时，所述夹爪驱动机构30在所述主轴箱组件51下端的水平线以下。所述主轴箱组件51与加工中心的移动装置连接，该移动装置驱动主轴箱组件51移动，主轴箱组件51的移动驱动所述自动夹具装置的移动。本申请所述的自动夹具装置是指根据加工的需求，夹具自动将待加工工件从备料区夹持并放置到所述工作台组件55上，待加工中心的刀具53加工完成后，夹具再自动将工件从所述工作台组件55上夹持并放置到成品区。

参照图2，所述弹性组件20还包括套设于所述弹性体21的导向杆24，所述铁质固定板23连接于所述安装座10，所述导向杆24连接所述铁质固定板23与所述平板式电磁铁22。所述平板式电磁铁22套装于所述导向杆24，所述平板式电磁铁22可在所述导向杆24内上下移动。

参照图2，所述安装座10的侧面具有贯穿的若干第一安装孔11，以供连接所述主轴箱组件51。所述安装座10的底面具有贯穿的第二安装孔12及第三安装孔13，以供所述弹性组件20安装。所述第二安装孔12用于连接安装座10与弹性组件20的铁质固定板23，所述第三安装孔13供导向杆24贯穿连接铁质固定板23及平板式电磁铁22。

参照图2，所述驱动件32为气缸，所述气缸的一侧设置有接头33，用于连接气管。所述夹爪42可拆卸连接于所述滑块41，以供更换所述滑块41。所述夹爪42螺纹连接于所述滑块41。

参照图3和图4，所述主轴箱组件51的一侧设置有防护组件54，用于防护所述自动夹具装置。所述防护组件54可拆卸连接于所述主轴箱组件51，所述防护组件54为防护钣金组件。

参照图5，所述防护组件54具有三个侧面及底面，所述防护组件54中间的侧面具有一个凸槽54a，该凸槽54a与所述主轴箱组件51的一侧面组成容纳腔，用于容纳所述自动夹具装置，所述防护组件54的底面具有开口54b，以供夹持组件40露出所述容纳腔。

参照图6，本申请实施例公开的一种加工中心的自动上下料装置还包括加工中心物料输送装置，所述物料输送装置包括安装基座60、连接在所述安装基座60上的二次定位组件70、连接在所述安装基座60上的多个拆卸式治具80及连接所述安装基座60的驱动机构50。所述安装基座60包括支撑平台61、连接在所述支撑平台61上的支架62、连接在所述支架62上端的输送线固定架63、连接在所述输送线固定架63上方的物料输送导轨64及连接所述输送线固定架63的感应光纤65。所述支架62支撑所述输送线固定架63使所述输送线固定架63离开所述支撑平台61的表面，便于在所述输送线固定架63上安装其它部件，同时也减少了所述输送线固定架63与所述支撑平台61之间的视觉盲区，有利于后期设备的维护与清洁。所述感应光纤65位于所述二次定位组件70的左侧，所述感应光纤65位于所述驱动机构50的右侧。多个拆卸式治具80，可变间距地拼装在所述物料输送导轨64上，所述拆卸式治具80包括载放台、位于所述载放台81下端成排的若干个水平滑轮82及固定卡钉83，所述水平滑轮82之间形成轨道缝隙，以夹合所述物料输送导轨64的两侧，所述固定卡钉83与所述传动杆91形成传动连接，所述拆卸式治具80的所述载放台（81）的外侧固定有定位销钉84；

基于所述感应光纤65对所述拆卸式治具80的感应，当所述倍速链90带动所述拆卸式治具80移动定位，所述二次定位组件70的卡板73上升固定对应位置的所述拆卸式治具80的所述定位销钉84，使得加工件在所述上下料侧的上下料振动不影响在所述机台取放侧的加工件取放。

参照图6和图7，图7为图6沿所述物料输送导轨64上表面的半剖面视图的俯视图，图7中的虚线为剖面线，虚线左侧为未剖面的视图，虚线右侧为沿着所述物料输送导轨64上表面剖面的视图。所述驱动机构50包括连接在所述支撑平台61下的电机93及连接在所述输送线固定架63上的主动轮94，所述电机93具体可以是但不限于伺服电机。所述物料输送导轨64为闭合型物料输送导轨，所述物料输送导轨64的左右两端为互为镜像的两个半圆轨道，所述物料输送导轨64的中间为分别连接所述两个半圆轨道的两条平行轨道。所述物料输送导轨64的内圈处设有与所述物料输送导轨64形状相似的倍速链90，所述物料输送导轨64的内侧与所述倍速链90的链条本体的外侧的垂直距离每一处均相等。所述物料输送导轨64靠近所述二次定位组件70的水平的一侧为上下料侧，所述物料输送导轨64远离所述二次定位组件70的水平的一侧为机台取放侧，所述机台取放侧为自动夹具装置夹取物料的备料区。

所述倍速链90的外侧设有多个规律排列的传动杆91，所述传动杆91之间的间距均相等。所述倍速链90的右端套接在从动轮92上，所述从动轮92固定在所述输送线固定架63上，所述倍速链90的左端套接在所述主动轮94上。所述主动轮94与所述从动轮92具有相同的外径且前述两者位于同一水平面上。所述主动轮94转动将带动所述倍速链90与所述从动轮92一起同步转动。

本申请实施例一种加工中心的自动上下料装置的实施原理为：加工中心的主轴箱组件51的驱动装置驱动所述主轴箱组件51，所述主轴箱组件51进而驱动自动夹具装置至备料区，所述自动夹具装置夹持待加工工件，所述主轴箱组件51再次驱动所述自动夹具装置至加工台组件，所述自动夹具装置将其所夹持的待加工工件放置到加工台组件上的指定位置，此过程中，所述自动夹具装置的弹性组件20处于伸长的状态。加工台组件固定待加工件，安装在主轴箱组件51上的刀具53加工工件，此过程中，所述自动夹具装置的弹性组件20处于收缩的状态。待工件被加工结束后，所述自动夹具装置夹持该工件，所述主轴箱组件51驱动自动夹具装置，移出工件，此过程中，所述自动夹具装置的弹性组件20处于伸长的状态。

其中，所述自动夹具装置的弹性组件20处于伸长的状态时，所述平板式电磁铁22未通电，所述夹持组件露出所述容纳腔外；所述自动夹具装置的弹性组件20处于收缩的状态时，所述平板式电磁铁22通电，所述夹持组件未露出所述容纳腔。

参照图4，本申请实施例还公开一种加工中心的自动上下料装置的自动上下料方法，采用上述中任一项所述加工中心自动上下料装置，该自动上下料方法包括S1、所述夹持组件40夹持备料区的工件；S2、通过连接所述主轴箱组件51的切割移动机构对所述自动夹具装置的入料驱动，工件移动到工作台组件55上，以供加工固定；S3、待所述刀具53加工所述工件后，所述夹持组件40夹持在工作台组件55上的工件；S4、通过连接所述主轴箱组件51的切割移动机构对所述自动夹具装置的出料驱动，所述工件由工作台组件55移出；其中，在步骤S1至S2以及步骤S3至S4的过程，所述夹持组件40为弹出状态；在步骤S2与步骤S3之间的切割加工过程，所述夹持组件40为缩回状态。

本实施例一种加工中心的自动上下料装置的自动上下料方法的实施原理为：加工中心的主轴箱组件51作为自动夹具装置的驱动装置，驱动自动夹具装置的移动；自动夹具装置在主轴箱组件51的驱动下移动并夹持工件，到达指定的位置后取放工件。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加工中心的自动上下料装置，其特征在于，包括自动夹具装置，所述自动夹具装置包括：

安装座（10），用于挂接于加工中心的主轴箱组件（51）一侧，所述主轴箱组件（51）的下方安装有驱动刀具（53）的加工主轴电机（52）；

弹性组件（20），设置于所述安装座（10），所述弹性组件（20）包括位于两侧的弹性体（21）、可升降的平板式电磁铁（22）及位于所述弹性体（21）上的铁质固定板（23）；

夹持组件（40），设置于所述弹性组件（20）的下方，所述夹持组件（40）包括一对滑块（41）及连接于所述滑块（41）的夹爪（42）；

夹爪驱动机构（30），连接所述弹性组件（20）与所述夹持组件（40），用于驱动所述夹爪（42）相互夹合的横向移动，所述夹爪驱动机构（30）包括夹具座（31）、位于所述夹具座（31）上的驱动件（32）及位于所述驱动件（32）上的盖体（34），所述盖体（34）结合于所述平板式电磁铁（22），所述夹具座（31）的底面开设有导轨（35），以供所述滑块（41）滑动。

2.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述弹性组件（20）还包括套设于所述弹性体（21）的导向杆（24），所述铁质固定板（23）连接于所述安装座（10），所述导向杆（24）连接所述铁质固定板（23）与所述平板式电磁铁（22）。

3.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述安装座（10）的侧面具有贯穿的若干第一安装孔（11），以供连接所述主轴箱组件（51）。

4.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述安装座（10）的底面具有贯穿的第二安装孔（12）及第三安装孔（13），以供所述弹性组件（20）安装。

5.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述驱动件（32）为气缸，所述气缸的一侧设置有接头（33），用于连接气管。

6.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述夹爪（42）可拆卸连接于所述滑块（41），以供更换所述滑块（41）。

7.根据权利要求1所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述主轴箱组件（51）的一侧设置有防护组件（54），用于防护所述自动夹具装置。

8.根据权利要求7所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述防护组件（54）具有三个侧面及底面，所述防护组件（54）中间的侧面具有一个凸槽（54a），该凸槽（54a）与所述主轴箱组件（51）的一侧面组成容纳腔，用于容纳所述自动夹具装置，所述防护组件（54）的底面具有开口（54b），以供夹持组件（40）露出所述容纳腔。

9.根据权利要求7所述的加工中心的自动上下料装置，其特征在于，所述防护组件（54）可拆卸连接于所述主轴箱组件（51），所述防护组件（54）为防护钣金组件。

10.一种权利要求1至9中任一项所述加工中心自动上下料装置的自动上下料方法，其特征在于，包括步骤：

S1、所述夹持组件（40）夹持备料区的工件；

S2、通过连接所述主轴箱组件（51）的切割移动机构对所述自动夹具装置的入料驱动，工件移动到工作台组件（55）上，以供加工固定；

S3、待所述刀具（53）加工所述工件后，所述夹持组件（40）夹持在工作台组件（55）上的工件；

S4、通过连接所述主轴箱组件（51）的切割移动机构对所述自动夹具装置的出料驱动，所述工件由工作台组件（55）移出；

其中，在步骤S1至S2以及步骤S3至S4的过程，所述夹持组件（40）为弹出状态；在步骤S2与步骤S3之间的切割加工过程，所述夹持组件（40）为缩回状态。