CN214925222U - 基于机械臂的多功能木材加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于机械臂的多功能木材加工装置，属于木材加工技术领域，包括纵横移动夹持机构、六轴机械臂和旋转转换器，纵横移动夹持机构能够夹持并带动木材纵横移动；旋转转换器包括与底板、换刀驱动电机、锯片直线移动机构和离合驱动机构；换刀时，离合驱动机构带动锯片直线移动机构与换刀驱动电机分开，六轴机械臂带动换刀驱动电机，移动到刀库上，更换刀具；锯料时，换刀驱动电机通齿轮传动驱动锯片往复直线移动，锯断木材。本实用新型提供的基于机械臂的多功能木材加工装置，集不同加工工序为一体，通过更换不同种类的刀具，即可实现对木材的自动切断、铣、削、钻等加工，大大提高了木材加工的自动化程度，能够降低加工成本，降低人工劳动强度。

Description

基于机械臂的多功能木材加工装置

技术领域

本实用新型属于木材加工技术领域，更具体地说，是涉及一种基于机械臂的多功能木材加工装置。

背景技术

木材具有结实耐用、质量轻而强度高等特点，适用于建筑装饰及家具制作。但是木材大多笨重且外形不一致，加工时需要首先将木材固定在加工设备上，固定后再进行加工。目前对木材的加工方式较为传统，一般是手动操作，或配合电锯半自动制作，裁料、铣削、钻孔打磨等不同工序往往需要不同的设备共同完成，木材加工自动化程度低，加工粉末污染环境，工作环境差，而且木材需要多次搬运，加工工艺单一、工序繁琐且不衔接，需要大量人工，加工过程耗时费力，加工成本高，也影响作业人员的身体健康。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于机械臂的多功能木材加工装置，旨在解决目前的木材加工设备自动化程度低，加工工艺单一、加工成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种基于机械臂的多功能木材加工装置，包括：纵横移动夹持机构、六轴机械臂和旋转转换器，纵横移动夹持机构具有沿机架纵横移动的自由度，能够夹持并带动木材纵横移动；六轴机械臂，安装于所述机架上；旋转转换器包括与所述六轴机械臂连接的底板、与所述底板相连的换刀驱动电机和锯片直线移动机构，所述底板上还设有用于驱动所述锯片直线移动机构与所述换刀驱动电机离合的离合驱动机构；换刀时，所述离合驱动机构带动所述锯片直线移动机构与所述换刀驱动电机分开，所述六轴机械臂带动所述换刀驱动电机，移动到置于所述机架的刀库上，更换刀具；锯料时，所述换刀驱动电机通齿轮传动驱动所述锯片直线移动机构的锯片竖向往复直线移动，锯断木材。

作为本申请另一实施例，所述换刀驱动电机的主轴上设有主动齿轮和自动锁钻夹头；所述锯片直线移动机构包括与所述底板相连的支架、与所述支架转动连接的传动齿轮、与所述传动齿轮啮合的偏心齿轮和与所述偏心齿轮的偏心轴铰接的偏心卡片，所述锯片连接于所述偏心卡片上；所述换刀驱动电机通过与所述主动齿轮啮合的传动齿轮，带动所述偏心齿轮转动，使所述偏心卡片的偏心轴拨动所述偏心卡片往复直线移动，带动所述锯片往复移动；所述换刀驱动电机驱动所述自动锁钻夹头正反旋转，从所述刀库装卸更换不同的刀具。

作为本申请另一实施例，所述主动齿轮、所述传动齿轮与所述偏心齿轮均为伞齿轮，所述传动齿轮的轴线与所述传动齿轮的轴线平行，所述偏心齿轮的轴线与所述传动齿轮的轴线垂直，所述偏心轴的轴线与所述偏心齿轮的轴线平行。

作为本申请另一实施例，所述偏心卡片的下端设有长条孔，所述长条孔的长度方向水平设置，所述偏心轴转动连接于所述长条孔内，拨动所述偏心卡片竖直方向上下直线移动。

作为本申请另一实施例，所偏心轴上设有防脱卡扣。

作为本申请另一实施例，所述支架设有用于导向所述偏心卡片的导向套。

作为本申请另一实施例，所述支架上设有防护壳，所述偏心齿轮和所述偏心卡片防护于所述防护壳内，所述传动齿轮部分外露于所述防护壳外，所述防护壳上还设有所述锯片伸出的导向孔。

作为本申请另一实施例，所述换刀驱动电机通过所述自动锁钻夹头夹持的刀具，与所述锯片直线移动机构设置的锯片呈反向设置，所述六轴机械臂180°正反旋转，能够使所述刀具与所述锯片切换作业。

作为本申请另一实施例，所述离合驱动机构包括设有所述底板的离合驱动电机、与所述离合驱动电机连接的螺旋丝杆和与所述螺旋丝杆连接的丝母，所述锯片直线移动机构的支架与所述丝母连接；所述离合驱动电机通过带动所述支架，使所述传动齿轮与所述主动齿轮啮合或分离。

作为本申请另一实施例，所述纵横移动夹持机构包括横向滑移组件、随所述横向滑移组件横向移动的纵向滑移组件和用于夹持木材的夹持组件；所述横向滑移组件的横向滑轨设置于所述机架上，所述横向滑轨上设有横移滑块，所述横向滑轨上还设有与所述横移滑块连接的复位弹簧和用于限位所述复位弹簧的固定卡座；所述夹持组件的支座设置于所述机架上，所述夹持组件包括设于所述木材两侧的固定夹块和活动夹块，所述活动夹块通过直线执行器推动所述木材向所述固定夹块移动，所述木材移动时带动所述纵向滑移组件整体沿所述横向滑轨横向移动，挤压所述复位弹簧；所述直线执行器带动所述活动夹块回位后，所述纵向滑移组件在所述复位弹簧的弹力下恢复到原位。

本实用新型提供的基于机械臂的多功能木材加工装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型基于机械臂的多功能木材加工装置，纵横移动夹持机构能够夹持并带动木材纵横移动，六轴机械臂旋转带动换刀驱动电机更换不同的刀具，以便于对木材不同工艺的加工；锯料时，换刀驱动电机通齿轮传动驱动锯片直线移动机构的锯片竖向往复直线移动，锯断木材。

本实用新型提供的木材加工，集不同加工工序为一体，在一个工位，通过更换不同种类的刀具，即可实现对木材的自动切断、铣、削、钻等加工，大大提高了木材加工的自动化程度，加工省时省力，能够降低加工成本，降低人工使用数量，降低人工劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的基于机械臂的多功能木材加工装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的纵横移动夹持机构的结构示意图；

图3为图2提供的纵横移动夹持机构的纵向滑轨和横向滑轨的结构示意图；

图4为图2所示的纵横移动夹持机构的横向滑轨的结构示意图；

图5为图2所采用的固定夹块和活动夹块的立体结构示意图；

图6为图1提供的基于机械臂的多功能木材加工装置的刀库、换刀驱动电机与锯片直线移动机构的结构示意图；

图7为图6提供的锯片直线移动机构的结构示意图；

图8为图6提供的锯片直线移动机构的传动结构示意图；

图9为图8提供的偏心齿轮、偏心卡片和锯片的立体结构示意图；

图10为图6提供的刀库与换刀驱动电机的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的偏心齿轮的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的离合驱动机构的结构示意图。

图中：1、机架；2、刀库；21、工具罩；22、刀盘驱动电机；23、换刀孔；24、刀盘；3、六轴机械臂；4、换刀驱动电机；41、自动锁钻夹头；42、主动齿轮；5、底板；6、锯片直线移动机构；61、传动齿轮；62、防护壳；63、锯片；64、防护壳夹持器；65、偏心齿轮；66、偏心卡片；67、导向套；68、偏心轴；69、卡扣；7、木材；8、纵横移动夹持机构；81、横向滑轨；82、横移滑块；83、直线执行器；84、活动夹块；85、纵移齿条；86、纵向滑轨；87、固定夹块；88、复位弹簧；89、固定卡座；90、纵移齿轮；91、纵移驱动电机；92、支座；10、换刀电机夹持器；11、离合驱动机构；111、离合驱动电机；112、螺旋丝杆。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的基于机械臂的多功能木材加工装置进行说明。所述木材7加工一体化装置包括纵横移动夹持机构8、六轴机械臂3和旋转转换器，纵横移动夹持机构8具有沿机架1纵横移动的自由度，能够夹持并带动木材7纵横移动；六轴机械臂3安装于机架1上；旋转转换器包括与六轴机械臂3连接的底板5、与底板5相连的换刀驱动电机4和锯片直线移动机构6，底板5上还设有用于驱动锯片直线移动机构6与换刀驱动电机4离合的离合驱动机构11；换刀时，离合驱动机构11带动锯片直线移动机构6与换刀驱动电机4分开，六轴机械臂3带动换刀驱动电机4，移动到置于机架1的刀库2上，更换刀具；锯料时，换刀驱动电机4通齿轮传动驱动锯片直线移动机构6的锯片63竖向往复直线移动，锯断木材7。

本实用新型提供的基于机械臂的多功能木材加工装置，与现有技术相比，纵横移动夹持机构8能够夹持并带动木材7纵横移动，六轴机械臂3旋转带动换刀驱动电机4更换不同的刀具，以便于对木材7不同工艺的加工；锯料时，换刀驱动电机4通齿轮传动驱动锯片直线移动机构6的锯片63竖向往复直线移动，锯断木材7。

本实用新型提供的基于机械臂的多功能木材加工装置，集不同加工工序为一体，在一个工位，通过更换不同种类的刀具，即可实现对木材7的自动切断、铣、削、钻等加工，大大提高了木材7加工的自动化程度，加工省时省力，能够降低加工成本，降低人工使用数量，降低人工劳动强度。

本实施例提供的基于机械臂的多功能木材加工装置，可以实现减少定位木材7点坐标工作量，工具头的自动更换，工具头的多样性，省时省力，可以加工各种需求的木材7。因此，采用本装置进行固定、传送、加工，能够适应各种木材7，实现工具头多样性，提高制造业的机械化和工业化，大大减少了用于劳动力的支出，能够对木材7进行多维度、多角度的加工，可根据不同需要，加工出各种满足标准要求的木构件。

可选地，请参阅图6至图12，换刀驱动电机4的主轴上设有主动齿轮42和自动锁钻夹头41；锯片直线移动机构6包括与底板5相连的支架、与支架转动连接的传动齿轮61、与传动齿轮61啮合的偏心齿轮65和与偏心齿轮65的偏心轴68铰接的偏心卡片66，锯片63连接于偏心卡片66上；换刀驱动电机4通过与主动齿轮42啮合的传动齿轮61，带动偏心齿轮65转动，使偏心卡片66的偏心轴68拨动偏心卡片66往复直线移动，带动锯片63往复移动；换刀驱动电机4驱动自动锁钻夹头41正反旋转，从刀库2装卸更换不同的刀具。

本实施例中，锯片63的直线移动的动力与刀具换刀的动力都采用换刀驱动电机4驱动，节省动力驱动的设备及成本，且结构紧凑。由于换刀驱动电机4和锯片直线移动机构6均安装在底板5上，当进行不同的加工工艺时，使用离合驱动机构11将两者离合即可；采用齿轮传动，结构紧凑，传动精确。

本实施例的换刀方式与现有数控机床的换刀方式类似，刀库2中可以包括车刀、铣刀、钻头、磨刀等刀具，通过换刀驱动电机4正反旋转更换刀具，六轴机械臂3使换刀驱动电机4准确对位。本实施例由于锯片63的特殊性，单独设置了存放锯片63的锯片直线移动机构6，通过六轴机械臂3可以实现锯片63与其他规格刀具的切换，实现不同加工工艺要求。

其中，参见图10，刀库2包括工具罩21和多工位刀盘24，多工位刀盘24通过刀盘驱动电机22驱动旋转，工具罩21上设有换刀孔23，当需要换刀时，离合驱动机构11首先带动传动齿轮61与主动齿轮42分离，六轴机械臂3带动换刀驱动电机4移动到换刀孔23的上方，同时，刀盘驱动电机22驱动多工位刀盘24上适配的刀具工位旋转至换刀孔23下方，六轴机械臂3带动换刀驱动电机4上的刀具从换刀孔23伸入，将待换刀具插入刀具工位上，换刀驱动电机4反转，自动锁钻夹头41松开夹持的刀具，然后随六轴机械臂3向上移动，离开刀盘24，然后刀盘驱动电机22驱动刀盘24旋转，将需要更换的刀具旋转至换刀孔23下方，换刀驱动电机4伸入，使自动锁钻夹头41插入刀具内，然后换刀驱动电机4正转，将刀具锁紧在自动锁钻夹头41上。刀盘24的底面设有与刀盘驱动电机22,相配的齿状凹槽，齿状凹槽将刀盘24固定在刀盘驱动电机22的主轴上，使刀盘24随刀盘驱动电机22一起旋转。具体地，在刀盘驱动电机22的主轴上设有花键轴，刀盘24的底面设有与花键配合的花键孔。

本实施例通过齿轮的组合，实现传动方向的改变，具体是，请参阅图6至图8，主动齿轮42、传动齿轮61与偏心齿轮65均为伞齿轮，传动齿轮61的轴线与传动齿轮61的轴线平行，偏心齿轮65的轴线与传动齿轮61的轴线垂直，偏心轴68的轴线与偏心齿轮65的轴线平行。偏心齿轮65的齿数小于传动齿轮61的齿数，提高偏心齿轮65的转速，而偏心齿轮65的旋转动作，由于偏心轴68与偏心卡片66的配合，实现偏心卡片66的直线运动，从而提高偏心卡片66往复移动的频次，提高锯片63的切割速度。

可选地，偏心轴68与偏心卡片66的铰接结构，参阅图8及图9，偏心卡片66的下端设有长条孔，长条孔的长度方向水平设置，偏心轴68转动连接于长条孔内，偏心轴68随偏心齿轮65的旋转，在长条孔内转动，拨动偏心卡片66竖直方向上下直线移动，实现旋转运动向直线移动的转换。

为了避免偏心轴68从长条孔脱出，请参阅图8至图9，可选地，偏心轴68上设有防脱卡扣69。该卡扣69可以为螺母、挡圈等。

为了保证锯片63直线移动，请参阅图8至图9，支架设有用于导向偏心卡片66的导向套67，通过导向套67的约束，避免偏心卡片66移动时的偏斜。

为了避免对部件进行保护，避免外露的不安全性和环境的污染性，可选地，支架上设有防护壳62，偏心齿轮65和偏心卡片66防护于防护壳62内，传动齿轮61部分外露于防护壳62外，防护壳62上还设有锯片63伸出的导向孔。其中，防护壳62通过与离合驱动机构11的丝母连接的防护壳夹持器64夹持连接。

参见图6，换刀驱动电机4通过与底板5连接的换刀电机夹持器10，与底板5连接。这两种夹持器均为分体式，通过螺栓将夹持的部件锁紧。

本实施例中，参见图1及图6，换刀驱动电机4通过自动锁钻夹头41夹持的刀具，与锯片直线移动机构6设置的锯片63呈反向设置，六轴机械臂360°正反旋转，能够使刀具与锯片63切换作业。锯片63与换刀驱动电机4直接锁紧的刀具反向设置，由于锯片63相比而言，具有较长的长度，反向设置可以提高结构的紧凑性，也能缩短锯片63的长度及防护壳62的长度。

可选地，参见图6及图12，离合驱动机构11包括设有底板5的离合驱动电机111、与离合驱动电机111连接的螺旋丝杆112和与螺旋丝杆112连接的丝母，锯片直线移动机构6的支架与丝母连接；离合驱动电机111通过带动支架，使传动齿轮61与主动齿轮42啮合或分离。离合驱动机构11的作用是使传动齿轮61与主动齿轮42啮合或分开，动作为直线往复移动，因此，还可以采用电动推杆或气缸。

可选地，参见图1至图5，纵横移动夹持机构8包括横向滑移组件、随横向滑移组件横向移动的纵向滑移组件和用于夹持木材7的夹持组件；横向滑移组件的横向滑轨81设置于机架1上，横向滑轨81上设有横移滑块82，横向滑轨81上还设有与横移滑块82连接的复位弹簧88和用于限位复位弹簧88的固定卡座89；夹持组件的支座92设置于所述机架1上，夹持组件包括设于木材7两侧的固定夹块87和活动夹块84，活动夹块84通过直线执行器83推动木材7向所述固定夹块87移动，木材7移动时带动纵向滑移组件整体沿横向滑轨81横向移动，挤压复位弹簧88；直线执行器83带动活动夹块84回位后，纵向滑移组件在复位弹簧88的弹力下恢复到原位。

本实施例中，设有两个平行的横向滑轨81，横向滑轨81分设在纵向滑轨86的两端；纵向滑轨86也设置两个，通过利用双滑轨的结构，实现木材7的平稳移动。

纵向滑移组件的动力采用齿条齿轮驱动，具体是，在其中一个纵向滑轨86的外侧设有纵移齿条85，纵移驱动电机91安装在机架1上，纵移齿轮90安装在纵移驱动电机91的主轴上，纵移齿轮90与纵移齿条85啮合，通过纵移齿轮90的旋转，驱动整个纵向滑移组件带动木材7沿横向滑轨81往复移动。

通过设置复位弹簧88，使木材7在机架1上处于两个位置，增加操作的便利性，本实施例活动夹块84通过直线执行器83的驱动，将木材7横向推移到与固定夹块87夹紧固定，此时，可以对木材7进行加工，虽然六轴机械臂3虽然可以360°自由旋转和伸缩，但是通过设置加工位和在复位弹簧88自用伸缩下的初始位，提高木材7加工过程中的灵活操作性。

在纵向滑移机构的纵向滑块上，参见图2及图3，还设有两个平行的支撑杆，支撑杆上设有用于驱动木材7转动的转动机构，本实施例中，转动机构包括用于夹持木材7的大齿圈、与大齿圈传动相连的小齿圈和用于驱动小齿圈的旋转驱动电机；利用转动机构将木材7旋转至适合加工的角度，使其满足铣削的稳定性要求，然后进行铣削加工，无需人工手动翻转木材7，大大降低了工人的劳动强度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，包括：

纵横移动夹持机构，具有沿机架纵横移动的自由度，能够夹持并带动木材纵横移动；

六轴机械臂，安装于所述机架上；和

旋转转换器，包括与所述六轴机械臂连接的底板、与所述底板相连的换刀驱动电机和锯片直线移动机构，所述底板上还设有用于驱动所述锯片直线移动机构与所述换刀驱动电机离合的离合驱动机构。

2.如权利要求1所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述换刀驱动电机的主轴上设有主动齿轮和自动锁钻夹头；所述锯片直线移动机构包括与所述底板相连的支架、与所述支架转动连接的传动齿轮、与所述传动齿轮啮合的偏心齿轮和与所述偏心齿轮的偏心轴铰接的偏心卡片，所述锯片连接于所述偏心卡片上；

所述换刀驱动电机通过与所述主动齿轮啮合的传动齿轮，带动所述偏心齿轮转动，使所述偏心卡片的偏心轴拨动所述偏心卡片往复直线移动，带动所述锯片往复移动；

所述换刀驱动电机驱动所述自动锁钻夹头正反旋转，从刀库装卸更换不同的刀具。

3.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述主动齿轮、所述传动齿轮与所述偏心齿轮均为伞齿轮，所述传动齿轮的轴线与所述传动齿轮的轴线平行，所述偏心齿轮的轴线与所述传动齿轮的轴线垂直，所述偏心轴的轴线与所述偏心齿轮的轴线平行。

4.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述偏心卡片的下端设有长条孔，所述长条孔的长度方向水平设置，所述偏心轴转动连接于所述长条孔内，拨动所述偏心卡片竖直方向上下直线移动。

5.如权利要求4所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所偏心轴上设有防脱卡扣。

6.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述支架设有用于导向所述偏心卡片的导向套。

7.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述支架上设有防护壳，所述偏心齿轮和所述偏心卡片防护于所述防护壳内，所述传动齿轮部分外露于所述防护壳外，所述防护壳上还设有所述锯片伸出的导向孔。

8.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述换刀驱动电机通过所述自动锁钻夹头夹持的刀具，与所述锯片直线移动机构设置的锯片呈反向设置，所述六轴机械臂180°正反旋转，能够使所述刀具与所述锯片切换作业。

9.如权利要求2所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述离合驱动机构包括设有所述底板的离合驱动电机、与所述离合驱动电机连接的螺旋丝杆和与所述螺旋丝杆连接的丝母，所述锯片直线移动机构的支架与所述丝母连接；所述离合驱动电机通过带动所述支架，使所述传动齿轮与所述主动齿轮啮合或分离。

10.如权利要求1所述的基于机械臂的多功能木材加工装置，其特征在于，所述纵横移动夹持机构包括横向滑移组件、随所述横向滑移组件横向移动的纵向滑移组件和用于夹持木材的夹持组件；所述横向滑移组件的横向滑轨设置于所述机架上，所述横向滑轨上设有横移滑块，所述横向滑轨上还设有与所述横移滑块连接的复位弹簧和用于限位所述复位弹簧的固定卡座；所述夹持组件的支座设置于所述机架上，所述夹持组件包括设于所述木材两侧的固定夹块和活动夹块，所述活动夹块通过直线执行器推动所述木材向所述固定夹块移动，所述木材移动时带动所述纵向滑移组件整体沿所述横向滑轨横向移动，挤压所述复位弹簧；所述直线执行器带动所述活动夹块回位后，所述纵向滑移组件在所述复位弹簧的弹力下恢复到原位。

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