CN117600836A - 一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法，包括上料送料机构、加工成型装置和出料标识机构；加工成型装置包括激光加工机构、铣削机构、锯切机构和取料机构；激光加工机构执行对型材的夹持及夹持后进行激光加工；铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的铣刀和控制铣刀动作的多轴联动驱动机构；锯切机构包括锯切支座、设于铣削加工支座另一侧的第一锯切机构以及设于锯切支座上的第二锯切机构和第三锯切机构，且三个锯切机构的锯切角度不同；取料机构用于将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；出料标识机构用于对成品型材进行贴标，集多功能于一体，提高加工效率与成品加工精度，减少设备占地空间与用工需求。

Description

一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法

技术领域

本发明涉及门窗自动化加工技术领域，特别是涉及一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着铝合金门窗组装型材断面及成窗尺寸和样式的多样化，客户对门窗的个性化及质量要求越来越高；对成窗的精度要求及技术工人的技能要求也随之提高，并且劳动力成本及行业集中度的也越来越高。原有的单机加工模式，由于其对技术工人的技能要求较高，如工人的技能达不到要求，其生产效率及门窗质量均得不到有效的保障，且其管理成本及综合成本均较高，该种加工模式越来越不适应现代铝合金门窗的加工生产。再者，原有的单机加工模式无法覆盖不同的加工工艺，那么针对型材不同的加工工艺需要采用不同的加工设备，整个生产线设备占用空间大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法，集上料、激光加工、铣削加工、锯切、成品出料、成品标记等功能于一体，提高加工效率与成品加工精度，减少设备占地空间与用工需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种多功能型材自动锯铣加工系统，包括：依次设置的上料送料机构、加工成型装置和出料标识机构；所述加工成型装置包括加工底座以及设于加工底座上的激光加工机构、铣削机构、锯切机构和取料机构；

所述上料送料机构用于将上料的型材输送至激光加工机构；

所述激光加工机构用于执行对型材的夹持及夹持后进行激光加工，并将激光加工后的型材输送至铣削机构；

所述铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的铣刀和控制铣刀动作的多轴联动驱动机构，以通过控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

所述锯切机构包括锯切支座、设于铣削加工支座另一侧的第一锯切机构以及设于锯切支座上的第二锯切机构和第三锯切机构，且三个锯切机构的锯切角度不同，以用于根据不同的锯切需要进行加工；

所述取料机构用于将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

所述出料标识机构用于对成品型材进行贴标。

作为可选择的实施方式，所述激光加工机构包括用于在夹持后进行激光加工的加工装置和纵向传动机构，加工装置包括切割头龙门座板、第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座；

切割头龙门座板的两端分别设第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座，第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座分别设激光切割头和激光刻线头，或均设置激光切割头，或均设置激光刻线头；以通过驱动切割头龙门座板的移动，带动激光切割头和激光刻线头竖向移动，通过驱动第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座的横向移动，带动激光切割头或激光刻线头进行激光加工。

作为可选择的实施方式，所述激光加工机构的第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座均设置激光切割头时，每个激光切割头内设置调焦机构，两个激光切割头和两个调焦机构的水平移动以及切割头龙门座板的竖向移动均由传动丝杆带动位移，再结合纵向传动机构，最多构成六轴联动。

作为可选择的实施方式，所述激光加工机构包括用于夹持型材的第一夹持装置，第一夹持装置包括水平托辊、侧定位辊、前上压辊、前侧压辊、中上压辊和中侧压辊；

所述前上压辊和前侧压辊设于加工装置的进料口位置处，以用于对进料的型材进行夹持；

在水平托辊的两侧分别设有中侧压辊和侧定位辊，在侧定位辊的一侧设有中上压辊；

水平托辊和侧定位辊沿型材输送方向进行铺设，以分别用于将型材输送到铣削机构中并对型材进行定位；

中侧压辊和中上压辊用于对从进料口位置沿水平托辊输送过来且定位后的型材进行夹持。

作为可选择的实施方式，所述铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的第二夹持装置，

所述第二夹持装置包括后上压辊和后侧压辊，后上压辊和后侧压辊用于对从激光加工机构沿水平托辊输送过来且定位后的型材进行夹持；

且当型材进入铣削机构位置处，但未到达第二夹持装置位置时，由激光加工机构中的中上压辊与中侧压辊夹持型材；当型材输送到第二夹持装置位置时，后上压辊与后侧压辊夹持型材。

作为可选择的实施方式，铣削加工支座一侧设有四套由铣刀和控制铣刀动作的三轴联动驱动机构构成的铣削子机构，三轴联动驱动机构的每个轴相互垂直，由此构成三轴联动，每套铣削子机构与送料的机械手配合实现四轴联动，四套铣削子机构单独工作或同时联动工作，与送料的机械手配合最多构成十三轴联动。

作为可选择的实施方式，第一锯切机构、第二锯切机构和第三锯切机构分别为上45°锯切机构、下45°锯切机构和90°锯切机构。

作为可选择的实施方式，所述锯切机构还包括下45°锯切侧压紧机构，下45°锯切侧压紧机构包括下45°锯切侧压板导向导轨、设于下45°锯切侧压板导向导轨上的下45°锯切侧压板、驱动滑板导轨以及设于驱动滑板导轨上的驱动滑板；下45°锯切侧压板导向导轨与驱动滑板导轨通过非直线摆动连杆连接成整体，以使驱动滑板与下45°锯切侧压板的运动方向成45°夹角。

作为可选择的实施方式，所述锯切机构还包括锯切前举升机构、锯切后举升机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构；所述取料机构包括取料抓手；

当型材输送到下45°锯切机构位置时，驱动锯切前举升机构上升，驱动锯切后举升机构后移，配合下45°锯切侧压紧机构和下45°锯切上压紧机构压紧型材，待切割完毕后，各压紧机构打开，锯切前举升机构下降，锯切后举升机构前移；

当型材输送到上45°锯切机构位置时，驱动锯切前举升机构和锯切后举升机构上升，取料抓手张开并前移到设定位置，配合下45°锯切侧压紧机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构压紧型材，待切割完毕后，取料机构将成品型材输送到出料标识机构上；

当型材输送到90°锯切机构位置时，锯切前举升机构和锯切后举升机构上升，取料抓手张开并前移至设定位置，下45°锯切侧压紧机构和上45°锯切上压紧机构压紧型材，取料抓手抓住料头，进行切割，待切割完毕后，取料机构将成品型材输送到出料标识机构上。

作为可选择的实施方式，所述出料标识机构包括储料架，以及设于储料架上的横向出料传动装置、挡料装置、打印贴标装置和储料坡板；横向出料传动装置用于输送成品型材至打印贴标装置位置处，由挡料装置调整成品型材的状态，以使打印贴标装置对成品型材进行贴标；储料坡板用于存储贴标后的成品型材，由横向出料传动装置输送。

作为可选择的实施方式，对由上料送料机构、加工成型装置和出料标识机构组成的生产线根据工艺进行通道划分；其中，将上料送料机构的送料工艺、取料机构的下料工艺和出料标识机构的贴标工艺作为通道一，将激光加工机构中的切割和刻线工艺作为通道二，将铣削机构中每个方向的铣削加工工艺作为通道三-通道六，将锯切机构中的锯切工艺作为通道七；

设定激光、铣削和锯切的通道内X方向加工行程范围，获取待加工型材加工面上的加工工艺区域，通过启动通道一送料后，以将待加工型材输送至设定位置，判断每个加工面的加工工艺区域是否位于每个对应通道的X方向加工行程范围内，若在则启动对应的通道进行同时加工。

第二方面，本发明提供一种多功能型材自动锯铣加工系统的工作方法，采用第一方面所述的多功能型材自动锯铣加工系统，包括：

通过上料送料机构将上料的型材输送至激光加工机构；

通过激光加工机构对型材进行夹持并在夹持后进行激光加工，将激光加工后的型材输送至铣削机构；

通过多轴联动驱动机构控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

根据不同的锯切需求采用对应锯切角度的锯切机构进行加工；

通过取料机构将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

通过出料标识机构对成品型材进行贴标。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出了一种多功能型材自动锯铣加工系统及方法，集上料、激光加工、铣削加工、锯切、成品出料、成品标记等功能于一体，各主要功能都采用伺服驱动，是基于二十六轴连线控制的激光切割/划线、铣削加工与三角度锯片切割的一体化机构，可实现多处功能轴的联动控制，最多可实现二十二轴联动，根据加工对象工艺要求，使送料、激光加工、铣削加工、锯切、成品出料、成品标记等功能实现同时工作，既大大提高加工效率与成品加工精度，同时减少设备占地空间与用工需求，并可极大地降低工人劳动强度，实现门窗组装设备的自动化、智能化和多功能集成化。

本发明的铣削加工支座一侧设有四套铣削子机构，每套铣削子机构均有一个铣刀和控制铣刀动作的三轴联动驱动机构，三轴联动驱动机构的每个轴相互垂直，由此构成三轴联动，每套铣削子机构与机械手配合可实现四轴联动，四套铣削子机构可以单独工作，也可以同时联动工作，与送料的机械手配合，最多可以构成十三轴联动，同时，结合激光加工机构的六轴联动，激光和铣削加工最多可构成十九轴联动，实现多处功能轴的联动控制。

本发明的铣削加工支座为新型的空间型结构性支座，一侧为铣削机构，另一侧为上45°锯切机构，既是铣削基座，又是上45°锯切底架，既满足铣削加工刚性好，又提高上45°锯切支座的刚性，还能作为其它功能块的基座，使铣削与锯切之间的空间达到极限小，该支座的设计应用，使得整个加工主体结构紧凑，使得送料机械手不会相对很长，进而使得整设备长度也相对较短，有效减少了设备占地空间。

本发明的锯切机构中，由于驱动滑板与下45°锯切侧压板的运动方向不同，为了减少两者之间连接件占用的空间，增强支架的刚性，将下45°锯切侧压板导向导轨与驱动滑板导轨通过非直线摆动连杆与鱼眼轴承连接成整体，使得驱动滑板与下45°锯切侧压板的运动方向成45°夹角，同时按运动方向成45°夹角设计实现了加工设计的紧凑布局，使铣削加工与锯切加工之间机构紧凑而互不干涉。

本发明对由上料送料机构、激光加工机构、铣削机构、锯切机构和出料标识机构组成的生产线根据工艺进行通道划分，将上料送料机构的送料工艺、取料机构的下料工艺和出料标识机构的贴标工艺作为通道一，将激光加工机构中的切割和刻线工艺作为通道二，将铣削机构中每个方向的铣削加工工艺作为通道三-通道六，将锯切机构中的锯切工艺作为通道七，由此构成七通道；待加工型材输送至设定位置时，每个加工面的加工工艺区域大小在对应通道的X方向加工行程范围内时即可安排其同时进行加工，较于单通道数控加工控制方式，缩短加工时间，提高效率。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的多功能型材自动锯铣加工系统结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的上料送料机构结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的加工成型装置结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的激光加工机构结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的铣削机构结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的铣削机构和上45°锯切机构结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的锯切机构和取料机构结构示意图；

图8为本发明实施例1提供的下45°锯切侧压紧机构结构示意图；

图9为本发明实施例1提供的锯切前举升机构和锯切后举升机构结构示意图；

图10为本发明实施例1提供的取料机构结构示意图；

图11为本发明实施例1提供的出料标识机构结构示意图；

图12为本发明实施例1提供的上料送料机构的通道示意图；

图13为本发明实施例1提供的出料标识机构的通道示意图；

图14为本发明实施例1提供的加工成型装置的通道示意图；

其中，1、上料送料机构，2、加工成型装置，3、出料标识机构，4、传动丝杆，5、锯片；11、自动上料机构，12、托举定位锁紧机构，13、纵向送料机构；21、加工底座，22、激光加工机构，23、铣削机构，24、锯切机构，25、取料机构；221、第一底座，222、激光加工支座，223、切割头龙门座板，224、第一激光头水平滑座，225、第二激光头水平滑座，226、激光切割头，227、激光刻线头；228、水平托辊，229、侧定位辊，2210、前上压辊，2211、前侧压辊，2212、中上压辊，2213、中侧压辊；2214、调焦机构，2215、纵向传动机构，231、铣削加工支座，232、铣刀，233、后上压辊，234、后侧压辊；241、锯切底座，242、上45°锯切机构，243、下45°锯切机构，244、90°锯切机构，245、锯切前举升机构，246、锯切后举升机构，247、下45°锯切侧压紧机构，248、下45°锯切上压紧机构，249、上45°锯切上压紧机构，2410安全顶杆，2411、尾料翻转处理机构，2412、翻转横移支座，2413、翻转气缸；242-1、上45°锯切侧压气缸，242-2、上45°锯切侧压推板，242-3、上45°锯切导向导轨；245-1、锯切前座板，245-2、锯切前靠板，245-3、前举升支座，245-4、前举升气缸，245-5、切割基座，245-6、前压紧块，245-7、前辅助压紧块；246-1、锯切后座板，246-2、后举升滑座，246-3、后举升气缸，246-4、横移气缸，246-5、防崩料机构，246-6尾料推板，246-7、后压紧块，246-8、后辅助压紧块；247-1、下45°锯切侧压导轨座，247-2、下45°锯切侧压板导向导轨，247-3、下45°锯切侧压板，247-4、辅助侧压头，247-5、非直线摆动连杆，247-6、驱动滑板，247-7、驱动滑板导轨，247-8、导轨座板，247-9、下45°锯切侧压气缸，247-10、辅助侧压气缸，247-11、支架；251、取料支座，252、定位夹板，253、活动夹紧机构，254、上压紧机构，255、辅助夹紧机构；31、储料架，32、升降托料托辊装置，33、横向出料传动装置，34、锯末清理装置，35、挡料装置，36、储料挡板，37、打印贴标装置，38、储料坡板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“包含”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

本实施例提供一种多功能型材自动锯铣加工系统，可适用于铝合金门窗型材的自动锯铣加工，如图1所示，包括：依次设置的上料送料机构1、加工成型装置2和出料标识机构3；所述加工成型装置包括加工底座以及设于加工底座上的激光加工机构、铣削机构、锯切机构和取料机构；

所述上料送料机构用于将上料的型材输送至激光加工机构；

所述激光加工机构用于执行对型材的夹持及夹持后进行激光加工，并将激光加工后的型材输送至铣削机构；

所述铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的铣刀和控制铣刀动作的多轴联动驱动机构，以通过控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

所述锯切机构包括锯切支座、设于铣削加工支座另一侧的第一锯切机构以及设于锯切支座上的第二锯切机构和第三锯切机构，且三个锯切机构的锯切角度不同，以用于根据不同的锯切需求进行加工；

所述取料机构用于将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

所述出料标识机构用于对成品型材进行贴标。

如图2所示，上料送料机构1包括：自动上料机构11、托举定位锁紧机构12和纵向送料机构13；

所述自动上料机构11用于将上料的型材经初步定位后抬升到托举定位锁紧机构位置处，不参与后续加工工艺的联动；

所述托举定位锁紧机构12用于将型材进行定位，且在定位后锁紧机构，避免型材下落，不参与后续加工工艺的联动；

所述纵向送料机构13包括输送导轨和机械手，机械手用于抓住型材并沿输送导轨将型材输送至加工成型装置中；且纵向送料机构同时参与加工成型装置的加工过程，由机械手抓住型材沿输送导轨进行输送，参与后续加工工艺的联动与插补。

如图3所示，加工成型装置2包括：加工底座21以及设于加工底座21上的激光加工机构22、铣削机构23、锯切机构24和取料机构25；且激光加工机构22、铣削机构23、锯切机构24和取料机构25按照激光加工、铣削、锯切和取料的工艺流程依次设置。

如图4所示，所述激光加工机构22包括第一底座221以及设有第一底座221上的加工装置、纵向传动机构2215和第一夹持装置；

在本实施例中，所述加工装置包括激光加工支座222，以及设于激光加工支座222上的切割头龙门座板223、第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225；

其中，所述切割头龙门座板223的两端分别设第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225，以及在两端设有供第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225水平移动的凹槽；

所述第一激光头水平滑座224上设有激光切割头226，所述第二激光头水平滑座225上设有激光刻线头227；

所述切割头龙门座板223、第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225均由传动丝杆4带动位移；其中，切割头龙门座板223由垂直位移的传动丝杆4带动位移，第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225均由水平横向位移的传动丝杆4带动位移；

从而通过驱动切割头龙门座板223的移动，带动激光切割头226和激光刻线头227垂直方向上的竖向移动，使得激光切割头226和激光刻线头227对准型材待加工位置处；通过驱动第一激光头水平滑座224和第二激光头水平滑座225的横向移动，带动激光切割头226和激光刻线头227进行激光加工。

在本实施例中，所述激光切割头226内设有调焦机构2214，在型材表面不平时，也能准确对焦。

作为可选择的一种实施方式，所述调焦机构2214包括调焦传动丝杠和驱动其动作的伺服电机。

可以理解的，第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座可分别设激光切割头和激光刻线头；或者也可均设置激光切割头；或者也可均设置激光刻线头。

可以理解的，若第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座均设置激光切割头，那么每个激光切割头上都设有一个调焦机构。

作为可选择的一种实施方式，激光切割头226和激光刻线头227，或者两个激光切割头226，或者两个激光刻线头227在传动丝杆4的带动下，根据加工工艺要求各自分别或两者同时进行激光加工工作。

作为可选择的一种实施方式，所述传动丝杆4由电机控制驱动。

在本实施例中，所述纵向传动机构2215用于实现激光加工机构22、铣削机构23与锯切机构24的同时动作；由于激光加工机构设计有纵向传动机构，与铣削加工和送料抓手一起，可形成多轴联动，最多时可实现十九轴联动，提高加工效率。

作为可选择的一种实施方式，纵向传动机构2215包括水平纵向移动的传动丝杆和驱动其动作的伺服电机。

在本实施例中，所述第一夹持装置包括水平托辊228、侧定位辊229、前上压辊2210、前侧压辊2211、中上压辊2212和中侧压辊2213；其中，水平托辊228、侧定位辊229、中上压辊2212和中侧压辊2213还参与铣削加工；

其中，所述前上压辊2210和前侧压辊2211设于加工装置的进料口位置处，以用于对进料的型材进行夹持；

所述水平托辊228沿型材输送方向进行铺设，从激光加工机构中一直铺设至铣削机构中，使得型材在水平托辊228上位移，直至输送到铣削机构中；

在所述水平托辊228的两侧分别设有中侧压辊2213和侧定位辊229，在侧定位辊229的一侧设有中上压辊2212；

所述侧定位辊229同样沿型材输送方向进行铺设从激光加工机构中一直铺设至铣削机构中，用于对从进料口位置沿水平托辊228输送过来的型材进行定位与限位；

所述中侧压辊2213和中上压辊2212用于对从进料口位置沿水平托辊228输送过来且定位后的型材进行夹持。

作为可选择的一种实施方式，所述前上压辊、前侧压辊、中上压辊和中侧压辊均可通过传动丝杆带动位移，以配合夹持住型材。

当激光加工机构感应到型材到位后，前上压辊与前侧压辊动作，夹住型材；机械手的送料与传动丝杆构成联动，激光切割头或激光刻线头在传动丝杆的带动下，根据加工工艺要求各自分别或两者同时进行激光工作，完成既定加工；当型材继续往前送到适当位置时，侧定位辊进行定位与限位，中上压辊与中侧压辊动作压住型材，激光切割头或激光刻线头在传动丝杆的带动下，继续根据加工工艺要求各自分别或两者同时进行激光工作，直至完成指令要求；当机械手进入到激光加工机构的进料口位置时，前中压辊会依次自动松开，允许机械手进入或通过。

如图5所示，所述铣削机构23包括铣削加工支座231和设于铣削加工支座231一侧的第二夹持装置和多套铣削子机构；

其中，所述铣削子机构包括铣刀232和控制铣刀232动作的多轴联动驱动机构；

在本实施例中，铣削加工支座一侧设有四套铣削子机构，每套铣削子机构均有一个铣刀和控制铣刀动作的三轴联动驱动机构，三轴联动驱动机构的每个轴相互垂直，由此构成三轴联动，每套铣削子机构与机械手配合可实现四轴联动，四套铣削子机构可以单独工作，也可以同时联动工作，与送料的机械手配合，最多可以构成十三轴联动。

所述第二夹持装置包括水平托辊228、侧定位辊229、后上压辊233和后侧压辊234；所述后上压辊233和后侧压辊234用于对从激光加工机构22沿水平托辊228输送过来且定位后的型材进行夹持。

当型材进入铣削机构的加工区内某位置，但未到达第二夹持装置的位置时，由激光加工机构22中的中上压辊2212与中侧压辊2213动作，压住型材，根据设定的加工工艺要求，铣刀各自分别或同时进行铣削工作，完成既定加工；

在机械手的配合下，各铣削子机构可根据需要分别进行三轴或四轴联动，完成各自的工作，也可两个、三个或四个铣削子机构联动完成工作；

当型材继续往前送到适当位置且到达第二夹持装置的位置时，后上压辊与后侧压辊动作，压住型材，继续铣削加工；

当机械手进入到激光加工机构位置时，中后压辊会依次自动松开，允许机械手进入或通过，如果机械手与压辊之间不会干涉时，压辊则无需松开。

可以理解的，多轴联动驱动机构可采用三套相互垂直的传动丝杆和驱动传动丝杆的电机。

如图7所示，所述锯切机构24包括：锯切底座241、上45°锯切机构242、下45°锯切机构243、90°锯切机构244、锯切前举升机构245、锯切后举升机构246、下45°锯切侧压紧机构247、下45°锯切上压紧机构248和上45°锯切上压紧机构249；

如图6所示，所述上45°锯切机构242设于铣削加工支座231的另一侧，包括锯片5、上45°锯切侧压气缸242-1、上45°锯切侧压推板242-2和上45°锯切导向导轨242-3；

其中，上45°锯切导向导轨242-3设于铣削加工支座231的另一侧面上，通过传动丝杠4带动锯片5移动；

通过上45°锯切侧压气缸242-1的驱动，由上45°锯切侧压推板242-2压紧型材。

铣削加工支座为新型的空间型结构性支座，一侧为铣削机构，另一侧为上45°锯切机构，既是铣削基座，又是上45°锯切底架，既满足铣削加工刚性好，又提高上45°锯切支座的刚性，还能作为其它功能块的基座，使铣削与锯切之间的空间达到极限小，该支座的设计应用，使得整个加工主体结构紧凑，使得送料机械手不会相对很长，进而使得整设备长度也相对较短，有效减少了设备占地空间。

如图8所示，下45°锯切侧压紧机构247包括支架247-11以及设于支架247-11上的锯片5、下45°锯切侧压导轨座247-1、下45°锯切侧压板导向导轨247-2、下45°锯切侧压板247-3、辅助侧压头247-4、非直线摆动连杆247-5、驱动滑板247-6、驱动滑板导轨247-7、导轨座板247-8、下45°锯切侧压气缸247-9和辅助侧压气缸247-10；

其中，支架247-11安装在锯切底座241上；

驱动滑板导轨247-7通过导轨座板247-8安装在支架247-11上，驱动滑板247-6设于驱动滑板导轨247-7上，通过下45°锯切侧压气缸247-9的驱动，使得驱动滑板247-6沿驱动滑板导轨247-7纵向移动；

下45°锯切侧压板导向导轨247-2设于下45°锯切侧压导轨座247-1上，下45°锯切侧压板247-3设于下45°锯切侧压板导向导轨247-2上，下45°锯切侧压板导向导轨247-2与锯片5平行，从而驱动下45°锯切侧压板247-3沿锯片5方向移动，这样无论型材大小，侧压位置都离锯片很近；

下45°锯切侧压板导向导轨247-2与驱动滑板导轨247-7通过非直线摆动连杆247-5与鱼眼轴承连接成整体，驱动滑板247-6与下45°锯切侧压板247-3的运动方向成45°夹角。

开始工作时，下45°锯切侧压气缸247-9动作，驱动滑板247-6沿驱动滑板导轨247-7前移，通过非直线摆动连杆改变方向，推动下45°锯切侧压板247-3压紧型材，反之亦然。

由于驱动滑板与下45°锯切侧压板的运动方向不同，为了减少两者之间连接件占用的空间，增强支架的刚性，本实施例设计成非直线摆动连杆，很好的解决这一问题，同时这种驱动与运动方向按45°夹角设计实现了加工设计的紧凑布局，使铣削加工与锯切加工之间机构紧凑而互不干涉。

作为可选择的一种实施方式，根据加工型材截面特点，在下45°锯切侧压板上设计有辅助侧压头247-4，辅助侧压头247-4由辅助侧压气缸247-10驱动，沿下45°锯切侧压板导向导轨247-2移动，当加工某些特殊材料时，辅助侧压头可根据指令参与压紧，提高切割稳定性与精度。

作为可选择的一种实施方式，所述锯切机构24中还设计有安全顶杆2410，保证上45°锯切机构和下45°锯切机构的锯片不管出现任何误操作都不会相互碰撞或干涉。

如图9所示，锯切前举升机构245用于对型材进行压紧，包括前举升支座245-3、设于前举升支座245-3上的锯切前座板245-1、锯切前靠板245-2、前压紧块245-6、前辅助压紧块245-7，以及控制前举升支座245-3纵向移动的前举升气缸245-4；

锯切后举升机构246用于对型材进行压紧，包括后举升支座，设于后举升支座上的锯切后座板246-1、锯切后靠板、后举升滑座246-2、后压紧块246-7、后辅助压紧块246-8，以及分别控制后举升滑座246-2纵向移动和横向移动的后举升气缸246-3和横移气缸246-4；

当下45°锯切时，通过前举升气缸驱动锯切前举升机构上升，并通过前压紧块和锯切前座板对型材进行压紧，通过横移气缸驱动锯切后举升机构后移；当上45°锯切时，通过前举升气缸驱动锯切前举升机构上升，并通过前压紧块2和锯切前座板对型材进行压紧，锯切后举升机构前移，通过后举升气缸驱动锯切后举升机构上升，并通过后压紧块和锯切后座板对型材进行压紧。

如图7和图10所示，所述取料机构包括取料支座251，以及安装在取料支座251上的取料抓手，取料抓手包括定位夹板252、活动夹紧机构253、上压紧机构254和辅助夹紧机构255；

由传动丝杆驱动取料抓手横向移动，移动到型材位置；其中，通过活动夹紧机构253带和辅助夹紧机构255的动作，使得定位夹板252固定型材，上压紧机构254压紧型材。

在本实施例中，当如框类、扇类或类似需切45°角的型材前进到下45°锯切机构位置时，机械手根据设定的加工工艺要求停下，通过前举升气缸驱动锯切前举升机构上升，并通过前压紧块和锯切前座板对型材进行压紧，通过横移气缸驱动锯切后举升机构后移，配合下45°锯切侧压紧机构和下45°锯切上压紧机构的动作，以压紧工件，下45°锯切机构的锯片在传动丝杠的带动下切割型材；

其中，当型材截面为特殊形状时，下45°锯切侧压紧机构和下45°锯切上压紧机构以及前辅助压紧块都会参与压紧，切割完毕，锯片退回原位的同时，各压紧机构打开，锯切前举升机构下降，锯切后举升机构前移。

机械手继续依据工艺要求带着型材参与激光或铣削加工的工作，当型材前进到上45°锯切机构位置时，通过前举升气缸驱动锯切前举升机构上升，并通过前压紧块和锯切前座板对型材进行压紧，通过后举升气缸驱动锯切后举升机构上升，并通过后压紧块和锯切后座板对型材进行压紧，取料抓手张开并前移到设定位置，下45°锯切侧压紧机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构以及取料抓手等动作，压紧工件，上45°锯切机构的锯片在传动丝杠的带动下切割型材；

同样，当型材截面为特殊形状时，下45°锯切侧压紧机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构以及后辅助压紧块都参与压紧，切割完毕，锯片退回原位的同时，各夹紧机构打开，锯切后举升机构下降并后移，取料机构将成品送出后再前移回到设定等待位置并张开取料抓手；

然后，再通过下45°锯切机构的锯片在传动丝杠的带动下切割型材，切割完毕，锯片复位，料头落下，锯切前举升机构及对应各压紧机构松开型材，机械手继续依据工艺要求带着型材参与激光或铣削加工的工作，如此重复数次，当前面所有的铣削加工全部完成，机械手也进入锯切前座板位置时，机械手根据设定的加工工艺要求停下，锯切后举升机构前移并上升，上45°锯切上压紧机构以及取料机构等动作，压紧工件，上45°锯切机构的锯片在丝杠的带动下切割型材，切割完毕，锯片退回原位的同时，取料机构将成品送出，各夹紧机构打开，锯切前举升机构和锯切后举升机构下降，同时机械手松开并快速撤回至送料架原点处，准备进入下一加工环节，同时将尾料推板推出，用于将尾料推下锯切前座板后再复位。

作为可选择的一种方式，在锯切前座板下设切割基座245-5，用于承载型材进行切割。

作为可选择的一种方式，在锯切前座板和锯切后座板之间还设有防崩料机构246-5。

作为可选择的一种方式，在锯切前座板和锯切前靠板之间设有尾料推板246-6，用于将尾料推下锯切前座板。

在本实施例中，所述锯切机构24包括尾料翻转处理机构2411，在90°锯切机构工作时使用，尾料翻转处理机构2411安装在翻转横移支座2412上，在横移气缸246-4和翻转气缸2413的作用下，可根据需要沿型材运动方向调换位置。

在本实施例中，当中梃类或类似型材需要90°切割时，锯切后举升机构处于前位置，通过上45°锯切上压紧机构与取料机构的上压紧机构实现前后的上压紧，侧压紧则与前面框类、扇类加工基本一致；

具体为，当中梃类或类似型材进入90°锯切机构切割时，机械手根据设定的加工工艺要求停下，锯切前举升机构和锯切后举升机构上升，取料抓手张开并前移至设定位置，下45°锯切侧压紧机构和上45°锯切上压紧机构动作，压紧工件，取料机构抓住料头，取料机构上的上压紧机构压住型材，90°锯切机构的锯片在传动丝杠的带动下切割型材；同样的，当型材截面为特殊形状时，侧压辅助压紧装置会参与压紧；

切割完毕，锯片退回原位的同时，各夹紧机构打开，取料抓手也打开，尾料翻转处理机构动作，将料头卸掉后复位，机械手继续依据工艺要求带着型材参与激光或铣削加工的工作，当型材再次前进到90°锯切切割位置，机械手停住，锯切前后座板及举升机构上升拖住压紧型材，取料抓手张开并前移到设定位置，下45°锯切侧压紧机构、上45°锯切上压紧机构以及取料机构与取料机构上的上压紧机构等动作，压紧工件，90°锯在丝杠的带动下切割型材，切割完毕，锯片退回原位的同时，取料机构将成品送出后再回到设定等待位置并张开取料抓手，机械手继续依据工艺要求带着型材参与激光或铣削加工的工作；

如此重复数次，当前面所有的铣削加工全部完成，机械手也进入90°锯切位置时，取料机构与取料机构上的上压紧机构等动作，压紧工件，90°锯在丝杠的带动下切割型材，切割完毕，锯片退回原位的同时，取料机构将成品送出，机械手松开并快速撤回至送料架原点处，准备进入下一加工环节，同时尾料推板推出，将尾料推下锯切后座板后复位。

如图11所示，出料标识机构3包括储料架31，以及设于储料架31上的升降托料托辊装置32、横向出料传动装置33、锯末清理装置34、挡料装置35、储料挡板36、打印贴标装置37和储料坡板38；

其中，所述储料架的侧边设有储料挡板，防止成品型材掉落；所述横向出料传动装置采用皮带进行输送成品型材；所述升降托料托辊装置设于储料架的一侧，用于当料机构进入夹紧状态时，升降托料托辊装置举升，以配合切料；所述锯末清理装置用于清理切割后的锯末；所述储料坡板用于存储贴标后的型材。

在本实施例中，取料机构进入夹紧状态时，升降托料托辊装置举升，以配合切料，取料机构将切割成形的成品送到储料架上，松开抓手的同时，升降托料托辊装置下降，将成品放置在横向出料传送装置上，将成品型材送离升降托料托辊装置；

锯末清理装置感应到有成品型材过来，即可启动清理锯末，然后横向出料传送装置将成品型材继续往前送，送到打印贴标装置的位置，该处挡料装置阻挡成品型材继续往前，通过阻挡调整成品的状态，然后停止输送，打印贴标装置感应到成品型材，进行条码打印并贴标在成品型材上，贴标完成，挡料装置打开，横向出料传动装置继续送料，成品型材被送到储料坡板上某位置时，成品型材离开横向出料传动装置，不再前行，贴标储料完成。

如此重复工作多次，储料坡板上就会储存多只成品型材，直到储料架上提示储料已满，储料架才会停止贴标储料，将成品型材清理，储料架即可继续下一次贴标储料。

在本实施例中，对上述由上料送料机构、激光加工机构、铣削机构、锯切机构和出料标识机构组成的生产线根据工艺进行通道划分；

在每个通道内，设每个通道的插补轴坐标系符合右手迪卡尔坐标系；具体定义为：以操作者站在设备操作位置前视设备，垂直方向的轴为Z轴，前后方向的轴为Y轴，左右方向的轴为X轴；每个通道的辅助轴只是作为一种往复运动的轴动作，不参与插补。

如图12-图14所示，其中，将上料送料机构的送料工艺、取料机构的下料工艺和出料标识机构的贴标工艺作为通道一，将激光加工机构中的切割和刻线工艺作为通道二，将铣削机构中每个方向的铣削加工工艺作为通道三-通道六，将锯切机构中的锯切工艺作为通道七；

具体地：铣削加工支座一侧设有四套铣削子机构，分别设置在上、下、前、后四个方向，由此则将铣削机构中上、下、前、后四个方向的铣削子机构分别作为一个通道，共四个通道；

将后电主轴伺服组定义在二通道内，将上电主轴伺服组定义在三通道内，将前电主轴伺服组定义在四通道内，将下电主轴伺服组定义在五通道内，可实现同一个位置上、下、前、后四个方向的同时铣削加工，也可选择一个、两个或三个联动同时铣削加工。

如图12-图14所示，设通道一中，送料机构的三个辅助轴为送料X轴和调整A/B轴；下料工艺的一个辅助轴为下料U轴；贴标工艺的一个辅助轴为贴标V轴；设通道二中，激光加工工艺的划线Y1轴、后调焦C1轴、前调焦C2轴为辅助轴；设通道二-通道六中插补轴为X/Y/Z轴，通道七的三个辅助轴为Z1/Z2/Y1轴。

在本实施例中，标定激光切割和每个铣削通道内X方向加工行程范围，针对各锯切工艺、激光切割和铣削通道在加工行程范围内对应的工艺，生成各个通道内独立的数控程序，各个通道根据不同送料位置中对应被安排的本通道的工艺进行加工。

可以理解的，该设备的每个通道内的X方向加工行程范围适应于门窗行业常见的图元大小。

在本实施例中，获取待加工型材加工面上的加工工艺区域，通过启动通道一送料后，以将待加工型材输送至加工区域与接下来要加工的通道的锯切或激光或铣削轴对应的位置，锯切工艺的送料位置依工艺与锯片中心对应为基准，激光工艺依工艺与激光切割或激光划线头为基准，铣削工艺依工艺与电主轴对应为基准；判断每个加工面的加工工艺区域是否位于每个对应通道的X方向加工行程范围内，若在，则启动对应的通道进行加工；

也就是，单次送料到设定位置后，每个加工面的加工区域大小在每个对应通道的X方向加工行程范围内时即可安排其进行加工；

比如，像铣削机构的多个通道可同时启动加工，缩短加工时间；或者，激光、锯切、铣削等工艺都可同时动作，此时，可先对准锯切位置，判断锯切位置是否位于对应通道的X轴加工行程范围内，然后再启动多个工艺同时进行。

实施例2

本实施例提供一种实施例1所述的多功能型材自动锯铣加工系统的工作方法，包括：

通过上料送料机构将上料的型材输送至激光加工机构；

通过激光加工机构对型材进行夹持并在夹持后进行激光加工，将激光加工后的型材输送至铣削机构；

通过多轴联动驱动机构控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

根据不同的锯切需求采用对应锯切角度的锯切机构进行加工；

通过取料机构将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

通过出料标识机构对成品型材进行贴标。

在上述实施例中，集上料、激光加工、铣削加工、锯切、成品出料、成品标记等功能于一体，各主要功能都采用伺服驱动，由上料送料机构、激光加工机构、铣削机构、锯切机构、取料机构和出料标识机构构成基于二十六轴连线控制的激光切割/划线、铣削加工与三角度锯片切割的一体化机构，实现多处功能轴的联动控制，即上料送料机构包括送料的一轴；激光加工机构包括两套激光切割、两套调焦机构、一个纵向传动机构和一个垂直传动丝杆，共六轴；铣削机构包括四套铣削子机构的十二轴；锯切机构包括三套锯切机构，但三套锯切机构互锁，只能一轴联动；取料机构包括取料的一轴和出料标识机构包括打标的一轴，由此最多可实现二十二轴联动；二十二轴联动是能够使送料、激光加工、铣削加工、锯切、成品出料、成品标记等功能实现同时工作；其中，上料送料机构包括一轴，激光加工机构包括五轴、铣削机构包括十二轴、锯切机构包括一轴、取料机构包括一轴和出料标识机构包括一轴；三套锯切机构是互锁的，只能动作一轴。提高加工效率与成品加工精度，同时减少设备占地空间与用工需求，并可极大地降低工人劳动强度，实现门窗组装设备的自动化、智能化和多功能集成化。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，包括：依次设置的上料送料机构、加工成型装置和出料标识机构；所述加工成型装置包括加工底座以及设于加工底座上的激光加工机构、铣削机构、锯切机构和取料机构；

所述上料送料机构用于将上料的型材输送至激光加工机构；

所述激光加工机构用于执行对型材的夹持及夹持后进行激光加工，并将激光加工后的型材输送至铣削机构；

所述铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的铣刀和控制铣刀动作的多轴联动驱动机构，以通过控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

所述锯切机构包括锯切支座、设于铣削加工支座另一侧的第一锯切机构以及设于锯切支座上的第二锯切机构和第三锯切机构，且三个锯切机构的锯切角度不同，以用于根据不同的锯切需要进行加工；

所述取料机构用于将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

所述出料标识机构用于对成品型材进行贴标。

2.如权利要求1所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，所述激光加工机构包括用于在夹持后进行激光加工的加工装置和纵向传动机构，加工装置包括切割头龙门座板、第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座；

切割头龙门座板的两端分别设第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座，第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座分别设激光切割头和激光刻线头，或均设置激光切割头，或均设置激光刻线头；以通过驱动切割头龙门座板的移动，带动激光切割头和激光刻线头竖向移动，通过驱动第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座的横向移动，带动激光切割头或激光刻线头进行激光加工；

或，所述激光加工机构的第一激光头水平滑座和第二激光头水平滑座均设置激光切割头时，每个激光切割头内设置调焦机构，两个激光切割头和两个调焦机构的水平移动以及切割头龙门座板的竖向移动均由传动丝杆带动位移，再结合纵向传动机构，最多构成六轴联动；

或，铣削加工支座一侧设有四套由铣刀和控制铣刀动作的三轴联动驱动机构构成的铣削子机构，三轴联动驱动机构的每个轴相互垂直，由此构成三轴联动，每套铣削子机构与送料的机械手配合实现四轴联动，四套铣削子机构单独工作或同时联动工作，与送料的机械手配合最多构成十三轴联动。

3.如权利要求1所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，所述激光加工机构包括用于夹持型材的第一夹持装置，第一夹持装置包括水平托辊、侧定位辊、前上压辊、前侧压辊、中上压辊和中侧压辊；

所述前上压辊和前侧压辊设于加工装置的进料口位置处，以用于对进料的型材进行夹持；

在水平托辊的两侧分别设有中侧压辊和侧定位辊，在侧定位辊的一侧设有中上压辊；

水平托辊和侧定位辊沿型材输送方向进行铺设，以分别用于将型材输送到铣削机构中并对型材进行定位；

中侧压辊和中上压辊用于对从进料口位置沿水平托辊输送过来且定位后的型材进行夹持。

4.如权利要求3所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，所述铣削机构包括铣削加工支座以及设于铣削加工支座一侧的第二夹持装置，

所述第二夹持装置包括后上压辊和后侧压辊，后上压辊和后侧压辊用于对从激光加工机构沿水平托辊输送过来且定位后的型材进行夹持；

且当型材进入铣削机构位置处，但未到达第二夹持装置位置时，由激光加工机构中的中上压辊与中侧压辊夹持型材；当型材输送到第二夹持装置位置时，后上压辊与后侧压辊夹持型材。

5.如权利要求1所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，第一锯切机构、第二锯切机构和第三锯切机构分别为上45°锯切机构、下45°锯切机构和90°锯切机构。

6.如权利要求5所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，所述锯切机构还包括下45°锯切侧压紧机构，下45°锯切侧压紧机构包括下45°锯切侧压板导向导轨、设于下45°锯切侧压板导向导轨上的下45°锯切侧压板、驱动滑板导轨以及设于驱动滑板导轨上的驱动滑板；下45°锯切侧压板导向导轨与驱动滑板导轨通过非直线摆动连杆连接成整体，以使驱动滑板与下45°锯切侧压板的运动方向成45°夹角。

7.如权利要求5所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，

所述锯切机构还包括锯切前举升机构、锯切后举升机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构；所述取料机构包括取料抓手；

当型材输送到下45°锯切机构位置时，驱动锯切前举升机构上升，驱动锯切后举升机构后移，配合下45°锯切侧压紧机构和下45°锯切上压紧机构压紧型材，待切割完毕后，各压紧机构打开，锯切前举升机构下降，锯切后举升机构前移；

当型材输送到上45°锯切机构位置时，驱动锯切前举升机构和锯切后举升机构上升，取料抓手张开并前移到设定位置，配合下45°锯切侧压紧机构、下45°锯切上压紧机构和上45°锯切上压紧机构压紧型材，待切割完毕后，取料机构将成品型材输送到出料标识机构上；

当型材输送到90°锯切机构位置时，锯切前举升机构和锯切后举升机构上升，取料抓手张开并前移至设定位置，下45°锯切侧压紧机构和上45°锯切上压紧机构压紧型材，取料抓手抓住料头，进行切割，待切割完毕后，取料机构将成品型材输送到出料标识机构上。

8.如权利要求1所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，所述出料标识机构包括储料架，以及设于储料架上的横向出料传动装置、挡料装置、打印贴标装置和储料坡板；横向出料传动装置用于输送成品型材至打印贴标装置位置处，由挡料装置调整成品型材的状态，以使打印贴标装置对成品型材进行贴标；储料坡板用于存储贴标后的成品型材，由横向出料传动装置输送。

9.如权利要求1所述的一种多功能型材自动锯铣加工系统，其特征在于，对由上料送料机构、加工成型装置和出料标识机构组成的生产线根据工艺进行通道划分；其中，将上料送料机构的送料工艺、取料机构的下料工艺和出料标识机构的贴标工艺作为通道一，将激光加工机构中的切割和刻线工艺作为通道二，将铣削机构中每个方向的铣削加工工艺作为通道三-通道六，将锯切机构中的锯切工艺作为通道七；

设定激光、铣削和锯切的通道内X方向加工行程范围，获取待加工型材加工面上的加工工艺区域，通过启动通道一送料后，以将待加工型材输送至设定位置，判断每个加工面的加工工艺区域是否位于每个对应通道的X方向加工行程范围内，若在则启动对应的通道进行同时加工。

10.一种多功能型材自动锯铣加工系统的工作方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的多功能型材自动锯铣加工系统，包括：

通过上料送料机构将上料的型材输送至激光加工机构；

通过激光加工机构对型材进行夹持并在夹持后进行激光加工，将激光加工后的型材输送至铣削机构；

通过多轴联动驱动机构控制铣刀进行铣削加工，并输送至锯切机构；

根据不同的锯切需求采用对应锯切角度的锯切机构进行加工；

通过取料机构将锯切后的成品型材输送到出料标识机构上；

通过出料标识机构对成品型材进行贴标。