CN117961649A - 一种立式加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工的自动化领域，具体涉及一种立式加工中心；所述加工中心的第四轴上设置有第一工位和第二工位；所述第一工位与所述第二工位同轴驱动；所述第一工位和所述第二工位分别设置在所述第四轴的相背两端；本发明设置基于机器人实现自动上下料的第二工位，来执行与第一工位具有不同零件特性和/或不同加工方式的加工原料的夹持，能够充分利用机床的第四轴的背部空间，并提高机床对多品种小批量零件自动上下料的适应能力。

Description

一种立式加工中心

技术领域

本发明属于机械加工的自动化领域，具体涉及一种立式加工中心。

背景技术

近年的工业机器人应用表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高生产效率，推动生产力发展的有效手段。尤其在机械加工中，基于机器人的生产技术可以显著提升机床利用率，其中以机器人对机床自动上下料的技术最为关键。

现有机器人自动上下料设备对单一、大批量零件已具备较为成熟、高效的解决能力；但对多品种小批量零件自动上下料的适应能力仍然较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种立式加工中心，设置基于机器人实现自动上下料的第二工位，来执行与第一工位具有不同零件特性和/或不同加工方式的加工原料的夹持，能够充分利用机床的第四轴的背部空间，并提高机床对多品种小批量零件自动上下料的适应能力。

为了实现上述技术方案，本发明所采用的具体技术方案为：

一种立式加工中心，其特征在于，所述加工中心的第四轴上设置有第一工位和第二工位；所述第一工位与所述第二工位同轴驱动；所述第一工位和所述第二工位分别设置在所述第四轴的相背两端；

其中：所述第二工位基于机器人完成上料和下料；所述第二工位与所述第一工位分别执行不同零件特性和/或不同加工方式的加工原料的夹持。

进一步的，所述加工中心包括料架；所述料架上设置有多个托盘架；所述托盘架用于放置承载加工原料的托盘。

进一步的，所述第二工位包括：

工位主体，安装在所述第四轴上，由所述第四轴驱动；

零点定位器底座，固定在所述工位主体上；

零点定位器，设置在所述零点定位器底座上，与所述第四轴同轴设置。

进一步的，所述托盘包括：

托盘主体，呈板状；

定位孔，设置在所述托盘主体上，用于实现所述托盘在所述料架上的定位；

限位块，设置在所述托盘主体上；

零点定位器拉钉，与所述限位块设置在所述托盘主体的一个侧面上，用于与所述零点定位器配合将所述托盘固定在所述第二工位上；

其中：所述托盘主体的另一个侧面用于固定所述加工原料；所述第二工位还包括角向限位装置，所述限位块配合所述角向限位装置实现所述托盘在所述第二工位上的角向定位。

进一步的，所述托盘还包括梯形槽；所述梯形槽设置在所述托盘主体的侧边上，为所述机器人对所述托盘的夹持点。

进一步的，所述零点定位器为气动定位器，由所述机器人控制实现对所述零点定位器拉钉的夹持和释放。

进一步的，所述机器人为六关节机器人，设置在所述加工中心与所述料架之间。

本发明的优点：

1、本发明中，六关节机器人末端的气动夹持手从线边料架夹取装有待加工零件的标准工装托盘，送入立式加工中心第四轴的第二工位上进行加工，加工完成后气动夹持手再将标准工装托盘按原位放回到线边料架，由此完成上下料。本系统在在不影响立式加工中心与机床第四轴原本使用方式的情况下，在机床第四轴开辟了第二工位并实现了上下料的自动化，具有节省人工、提高生产效率、通用性强、可靠性高、易于维护等优点。

2、本发明中，标准工装托盘的限位块配合限位块可以角向定位，标准工装托盘两侧的梯形槽方便气动夹持手的夹取并保证在翻转时不会掉落。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一种立式加工中心整体结构示意图；

图2为第四轴在所述加工中心的所处位置结构示意图；

图3为第四轴的局部放大图；

图4为现有技术中第四轴的背部结构示意图；

图5为第二工位结构示意图；

图6为第四轴加装第二工位后结构示意图；

图7为上料后的第二工位示意图；

图8为机器人在料架上取放托盘的动作示意图；

图9为机器人在第二工位上取放托盘的动作示意图；

图10为托盘结构示意图；

图11为料架结构示意图；

图12为托盘定位装置的局部放大图；

其中：

1、加工中心；11、第四轴；12、零点定位器；13、零点定位器底座；14、角向限位装置；2、托盘；21、定位孔；22、限位块；23、零点定位器拉钉；24、梯形槽；3、料架；31、托盘定位装置；4、机器人；41、机器人底座；42、机器人控制柜；43、机器人气动夹持手。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在本发明的一个实施例中，提出一种立式加工中心1，所述加工中心1的第四轴11上设置有第一工位和第二工位；所述第一工位与所述第二工位同轴驱动；所述第一工位和所述第二工位分别设置在所述第四轴11的相背两端；

其中：所述第二工位基于机器人4完成上料和下料；所述第二工位与所述第一工位分别执行不同零件特性和/或不同加工方式的加工原料的夹持。

在本实施例中，所述加工中心1包括料架3；所述料架3上设置有多个托盘2架；所述托盘2架用于放置承载加工原料的托盘2。

在本实施例中，所述第二工位包括：

工位主体，安装在所述第四轴11上，由所述第四轴11驱动；

零点定位器底座13，固定在所述工位主体上；

零点定位器12，设置在所述零点定位器底座13上，与所述第四轴11同轴设置。

在本实施例中，所述托盘2包括：

托盘主体，呈板状；

定位孔21，设置在所述托盘主体上，用于实现所述托盘2在所述料架3上的定位；

限位块22，设置在所述托盘主体上；

零点定位器拉钉23，与所述限位块22设置在所述托盘主体的一个侧面上，用于与所述零点定位器12配合将所述托盘2固定在所述第二工位上；

其中：所述托盘主体的另一个侧面用于固定所述加工原料；所述第二工位还包括角向限位装置14，所述限位块22配合所述角向限位装置14实现所述托盘2在所述第二工位上的角向定位。

在本实施例中，所述托盘2还包括梯形槽24；所述梯形槽24设置在所述托盘主体的侧边上，为所述机器人4对所述托盘2的夹持点。

在本实施例中，所述零点定位器12为气动定位器，由所述机器人4控制实现对所述零点定位器拉钉23的夹持和释放。

在本实施例中，所述机器人4为六关节机器人4，设置在所述加工中心1与所述料架3之间。

请参阅图1-12，本实施例的立式加工中心1包括：机床第四轴11、零点定位器12、零点定位器底座13、四轴托盘角向限位装置14、标准工装托盘2、定位孔21、限位块22、零点定位器拉钉23、线边料架3、料架托盘定位装置31、六关节机器人4、机器人底座41、机器人控制柜42、机器人气动夹持手43。

机床第四轴11在图3的左侧圆盘是其原始第一工位，在图4中可以看到第四轴第一工位背面还未新增第二工位。

图5中构成第二工位的零点定位器12，零点定位器底座13，四轴托盘角向限位装置14，结构原理简单，且呈V型槽形状的四轴托盘角向限位装置14，与标准工装托盘2上的限位块22很容易配合进行角向限位。图6与图7中新增第二工位后，第四轴可以同时加工两个零件，且第二工位可以与六关节机器人4配合自动上下料，即使自动上下料停止运行也不影响第四轴第一工位的正常工作。由图10知，标准工装托盘2由定位孔21、限位块22、零点定位器拉钉23、梯形槽24组成。由图11和12知，零点定位器拉钉23与定位孔21将分别与料架托盘定位装置31配合，从而保证标准工装托盘2放置的稳定性。

工作流程：

前期准备：1、立式加工中心操作人员在加工中心，编好标准工装托盘上每一个待加工工件的加工子程序与控制上下料的主程序；2、在线边料架的标准工装托盘上装夹好待加工工件。

上料阶段：3、操作人员启动立式加工中心，工作台上的第四轴第二工位运动至加工中心上下料零点，之后其侧边自动门打开，机器人控制柜收到门开到位信号；4、机器人控制柜控制第一电磁阀使气动夹持手打开，与机器人第六轴连接的气动夹持手运动至线边料架1号标准工装托盘处，此时关闭第一电磁阀使气动夹持手夹紧1号标准工装托盘，将1号标准工装托盘夹起后运动至立式加工中心侧边自动门处；5、机器人控制柜检测加工中心侧边自动门是否打开，机器人控制柜控制第二电磁阀使零点定位器打开；6、检测到侧门打开且零点定位器打开后，将标准工装托盘放入立式加工中心第四轴第二工位，机器人控制柜控制第二电磁阀使零点定位器夹紧，控制第一电磁阀使气动夹持手打开；7、机器人退回至初始安全位置，立式加工中心侧边自动门关闭，立式加工中心开始加工；

下料阶段：8、立式加工中心加工程序执行完毕后，其主轴冷却液打开将加工完毕的工件上铁屑冲洗干净，之后加工中心侧边自动门打开；9、机器人控制柜检测到加工中心侧边自动门打开后，气动夹持手运动至第四轴第二工位处，机器人控制柜控制第一电磁阀使气动夹持手夹紧标准工装托盘，控制第二电磁阀使零点定位器打开；10、气动夹持手将夹住的标准工装托盘送回线边料架1号标准工装托盘处，再将2号标准工装托盘送至第四轴第二工位。

之后六关节机器人与立式加工中心配合，不断重复执行4-10，直到线边料架上所有的待加工工件被加工完毕。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种立式加工中心，其特征在于，所述加工中心的第四轴上设置有第一工位和第二工位；所述第一工位与所述第二工位同轴驱动；所述第一工位和所述第二工位分别设置在所述第四轴的相背两端；

其中：所述第二工位基于机器人完成上料和下料；所述第二工位与所述第一工位分别执行不同零件特性和/或不同加工方式的加工原料的夹持。

2.根据权利要求1所述的立式加工中心，其特征在于，所述加工中心包括料架；所述料架上设置有多个托盘架；所述托盘架用于放置承载加工原料的托盘。

3.根据权利要求2所述的立式加工中心，其特征在于，所述第二工位包括：

工位主体，安装在所述第四轴上，由所述第四轴驱动；

零点定位器底座，固定在所述工位主体上；

零点定位器，设置在所述零点定位器底座上，与所述第四轴同轴设置。

4.根据权利要求3所述的立式加工中心，其特征在于，所述托盘包括：

托盘主体，呈板状；

定位孔，设置在所述托盘主体上，用于实现所述托盘在所述料架上的定位；

限位块，设置在所述托盘主体上；

零点定位器拉钉，与所述限位块设置在所述托盘主体的一个侧面上，用于与所述零点定位器配合将所述托盘固定在所述第二工位上；

其中：所述托盘主体的另一个侧面用于固定所述加工原料；所述第二工位还包括角向限位装置，所述限位块配合所述角向限位装置实现所述托盘在所述第二工位上的角向定位。

5.根据权利要求4所述的立式加工中心，其特征在于，所述托盘还包括梯形槽；所述梯形槽设置在所述托盘主体的侧边上，为所述机器人对所述托盘的夹持点。

6.根据权利要求5所述的立式加工中心，其特征在于，所述零点定位器为气动定位器，由所述机器人控制实现对所述零点定位器拉钉的夹持和释放。

7.根据权利要求6所述的立式加工中心，其特征在于，所述机器人为六关节机器人，设置在所述加工中心与所述料架之间。