CN219598891U - 一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备，包括：机架，设有用于放置工件的放置区，放置区具有旋转中心轴；加工装置，包括安装于机架的主加工驱动件和连接于主加工驱动件的主刀具，主刀具用于切削放置区的工件；检测装置，包括安装于机架的检测驱动件和连接于检测驱动件的检测探头，检测探头用于测量放置区的工件的偏转角度；工件调整装置，包括安装于机架的调整驱动机构和连接于调整驱动机构的夹紧机构，夹紧机构处于放置区内，夹紧机构用于对工件进行夹紧；其中，调整驱动机构根据检测装置测量的角度偏差，对夹紧机构以旋转中心轴为中心进行角度调整。本申请有利于降低加工装置的设备要求，提高加工精度和加工速度的效果。

Description

一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备

技术领域

本申请涉及CNC加工领域，尤其是涉及一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备。

背景技术

在对工件进行加工时，通常采用CNC对工件进行上料、调整、加工和下料。相关技术中，在上料之后，通过测量工件的偏转角、倾斜角等参数，在刀具上进行相应参数的补偿后，从而对工件进行加工，满足对工件的加工精度要求。发明人认为，采用该方法或设备对工件加工时，对用于装夹刀具的机械臂要求较高，该机械臂需要能够进行更多角度的旋转，以满足偏转角或倾斜角的补偿；并且，若工件在上料时整体倾斜时，采用上述方法或设备进行加工时，需要对每一个切削点进行补偿，不利于提高加工速度。

实用新型内容

为了降低设备要求，提高加工精度和加工速度，本申请提供一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备。

本申请提供的一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备采用如下的技术方案：

一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备，包括：

机架，设有用于放置工件的放置区，所述放置区具有旋转中心轴；加工装置，包括安装于所述机架的主加工驱动件和连接于所述主加工驱动件的主刀具，所述主刀具用于加工所述放置区的工件；工件调整装置，包括安装于所述机架的调整驱动机构和连接于所述调整驱动机构的夹紧机构，所述夹紧机构处于所述放置区内，所述夹紧机构用于对工件进行夹紧；以及，检测装置，包括安装于所述机架的检测驱动件和连接于所述检测驱动件的检测探头，所述检测探头用于测量所述放置区的工件的形状和位置并反馈至主加工驱动件和/或所述调整驱动机构。其中，所述调整驱动机构(41)基于所述检测装置(3)测量的工件的形状和位置对所述检测装置(3)测量的工件进行相应的角度调整。

可选的，所述调整驱动机构包括第一调整电机，所述第一调整电机的输出轴固定连接于所述夹紧机构，以驱动所述夹紧机构以所述旋转中心轴为中心旋转对工件进行第一旋转方向的角度调整。

可选的，所述调整驱动机构还包括第二调整电机，所述第二调整电机的输出轴固定连接于所述夹紧机构，以驱动所述夹紧机构摆动而进行角度调整。

可选的，所述第一调整电机与所述第二调整电机之间设有放置板，所述放置板设有安装孔，所述夹紧机构安装于所述安装孔内；所述第一调整电机的外壳固定连接于所述放置板，所述第一调整电机的输出轴固定连接于所述夹紧机构；所述第二调整电机的输出轴固定连接于所述放置板，以驱动所述放置板带动所述夹紧机构旋转。

可选的，所述夹紧机构包括能够伸缩或扩张的胀紧头，以固定工件。

可选的，所述检测探头包括机械接触式探针。

可选的，所述机械接触式探针包括首尾依次连接的机械接触式针头、弹性部件、压力传感器和数据传送装置，所述针头用于接触放置区的工件表面，所述数据传送装置将针头接触的探测参数通过数据传送装置发送给雕刻设备的控制中心。

可选的，所述加工装置还包括安装于所述机架的辅助加工驱动件和连接于所述辅助加工驱动件的辅助刀具，所述辅助刀具也用于切削所述放置区的工件。

可选的，所述机架设有滑轨，所述检测装置和所述加工装置滑动连接于所述滑轨。

可选的，所述雕刻设备还包括供料装置，所述供料装置包括旋转料盘和夹取机构，所述旋转料盘的圆周方向上设有用于放置工件的若干个料位，所述夹取机构将处于所述料位上的工件放置于放置区。

可选的，靠近所述放置区的料位为取料位，所述旋转料盘的中心、所述取料位和所述放置区的中心在一条直线上。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：检测探头与调整设备的设置，有利于对工件的偏转角度进行快速补偿，减少了因为自动放置或人工放置所产生的误差，有利于提高加工精度；检测探头与调整设备的设置，可降低了对加工装置的功能要求，并可减少加工装置的主刀具由于角度补偿所行走的路径，缩短工件加工所需时间，有利于提高工件加工效率。采用机械接触式检测探头，设备的成本造价抵，且设备的整体使用寿命延长。

附图说明

图1是本申请实施例应用于五轴机的三维结构图。

图2是图1中A的局部放大图。

图3是本申请实施例应用于五轴机的主视图。

图4是本申请实施例应用于七轴机的三维结构图。

图5是本申请实施例应用于七轴机的主视图。

附图标记说明：1、机架；11、放置区；111、旋转中心轴；12、滑轨；2、加工装置；21、主加工驱动件；22、主刀具；23、辅助加工驱动件；24、辅助刀具；3、检测装置；31、检测驱动件；32、检测探头；4、工件调整装置；41、调整驱动机构；411、第一调整电机；412、第二调整电机；413、放置板；414、变速器；42、夹紧机构；5、供料装置；51、旋转料盘；511、取料位；52、夹取机构。

具体实施方式

本申请实施例公开一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备，以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备包括机架1、加工装置2、检测装置3和工件调整装置4。机架1设有用于放置待加工工件（如首饰）的放置区11，放置区11具有旋转中心轴111。加工装置2包括主加工驱动件21和连接于主加工驱动件21的主刀具22，主加工驱动件21安装于机架1上，主刀具22用于切削放置区11的工件。检测装置3包括检测驱动件31和连接于检测驱动件31的检测探头32，检测驱动件31也安装于机架1上，检测探头32用于测量放置区11的工件的形状和位置。工件调整装置4包括调整驱动机构41和连接于调整驱动机构41的夹紧机构42，夹紧机构42处于放置区11内，夹紧机构42用于对工件进行夹紧。

本实施例的代加工工件可以是各种首饰、珠宝等，以环状首饰结构为例说明。

夹紧装置可设置能够从工件内穿过的胀紧头，通过胀紧头的扩张或收缩对工件进行胀紧固定或放松。在将工件外套于胀紧头时，很容易由于放置而产生偏差。具体地，由于放置产生的偏差包括角度偏差和位移偏差。通常，工件的实际毛坯形状与该设备内保存的毛坯形状相比也存在偏差。因此，在工件放置于放置区11且夹紧机构42将该工件夹紧后，检测装置3的检测探头32测量工件的形状参数和位置参数，得出形状偏差和由于放置产生的位移偏差和角度偏差，并反馈至主加工驱动件21和/或调整驱动机构41。其中，所述调整驱动机构41基于所述检测装置3测量的工件的形状和位置对所述检测装置3测量的工件进行相应的角度调整。

加工装置2基于检测装置3测量的工件的形状和位置对检测装置测量的工件进行相应的形状补偿和位置调整，和/或，调整驱动机构41基于检测装置3测量的工件的形状和位置对检测装置3测量的工件进行相应的位置调整。

优选地，形状偏差通过加工装置2在切削过程中进行刀具补偿得到调整，位移偏差可在切削之前通过主加工驱动件21带动主刀具22滑动、移动或转动而得到快速调整，而角度偏差通过上述调整驱动机构41对夹紧机构42以旋转中心轴111为中心进行调整。

在切削之前，上述调整驱动机构41对夹紧机构42以旋转中心轴111为中心进行调整，使夹紧机构42固定的工件得到角度偏差的调整，可省去加工装置2因角度补偿所需的相应旋转功能设置（例如对设备要求较高的具有多角度旋转功能的机械手的加工装置），因此，降低了对加工装置2的功能要求。并且，由于在切削之前就对工件进行了角度调整，可减少加工装置2的主刀具22由于角度补偿所行走的路径，缩短工件加工所需时间，有利于提高工件加工效率。

参照图2，调整驱动机构41包括第一调整电机411，第一调整电机411的输出轴固定连接于夹紧机构42，以驱动夹紧机构42以旋转中心轴111为中心进行旋转，从而对待加工工件进行第一旋转方向（可参考图2中的X方向）的角度调整。具体地，该调整驱动机构41还包括用于调整第一调整电机411的转速的变速器414，变速器414的输入轴连接于第一调整电机411的输出轴，变速器414的输出轴固定连接于夹紧机构42的胀紧头。

参照图2，调整驱动机构41还包括第二调整电机412，第二调整电机412的输出轴固定连接于夹紧机构42，以驱动夹紧机构42进行摇摆，类似于钟摆的摆动。摆动方向可参考图2中的Y方向，从而对待加工工件进行第二旋转方向的角度调整。

参照图1、图2和图3，为了使该雕刻机的整体结构紧凑，第一调整电机411与第二调整电机412之间设有放置板413，放置板413设有安装孔，夹紧机构42滑接安装于安装孔内，第一调整电机411和变速器414的外壳固定安装于放置板413，放置板413固定连接于第二调整电机412的输出轴。这样，第一调整电机411、变速器414、夹紧机构42和放置板413连接为一个整体，被第二调整电机412驱动旋转，以调整工件的第二旋转方向的角度。

具体地，第二调整电机412的输出轴固定安装于放置板413时，第二调整电机412的输出轴垂直于旋转中心轴111。

该雕刻机在进行工件切削时，通常需要采用润滑油进行润滑和冷却，加工环境对检测探头32来说较为恶劣。若检测探头32采用摄像头以获取工件的偏差，则摄像头的镜片很容易被溅上油污而影响图片精度的获取。因此，检测探头32优选采用机械接触式探针。

机械接触式探针具体包括首尾依次连接的机械接触式针头、弹性部件、压力传感器和数据传送装置，针头用于接触放置区11的工件表面，数据传送装置将针头接触的探测参数通过数据传送装置发送给雕刻设备的控制中心，得出工件的第一旋转方向的调整角度和第二旋转方向的调整角度。

参照图4和图5，在对工件进行加工时，切削的宽度有大有小，为了提高加工精度，加工装置2还包括辅助加工驱动件23和连接于辅助加工驱动件23的辅助刀具24，辅助刀具24也用于加工放置区11的工件。辅助刀具24与主刀具22的规格型号不一样，用于满足不同的加工要求。辅助刀具24还可用于批花。在对工件进行加工时，刀具的行走方向不一样，辅助刀具24的刀轴可垂直于主刀具22的刀轴。

机架1上设有滑轨12，检测装置3的检测驱动件31、加工装置2的主加工驱动件21和辅助加工驱动件23均滑动安装于滑轨12。这样，检测驱动件31在滑轨12上滑动以使检测探头32可接触工件表面的多点；主加工驱动件21和辅助加工驱动件23在滑轨12上滑动不仅有利于切削加工，还有利于放置区11的工件的位移偏差的补偿。

参照图4和图5，该雕刻设备还包括供料装置5，供料装置5包括旋转料盘51和夹取机构52，旋转料盘51的圆周方向上设有用于放置工件的若干个料位，其中最靠近放置区11的料位为取料位511，夹取机构52将处于取料位511的工件夹起并放置于放置区11。为了优化夹取机构52的行走路径，减少由于行走路径带来的位移偏差，上述取料位511、夹取机构52的夹持中心和放置区11的中心在一条直线上。

上述主加工驱动件21、辅助加工驱动件23和检测驱动件31，具体可采用气缸驱动或者电机驱动。

该自动测量调整雕刻机，可适用于如图1和图2所示的五轴雕刻机和如图3和图4的七轴雕刻机，五轴雕刻机于七轴雕刻机的区别主要在于：

（1）有无辅助加工驱动件23和连接于辅助加工驱动件23的辅助刀具24；

（2）用于上料的供料装置5。

在上述实施例中，在切削之前，对夹紧机构42以旋转中心轴111为中心进行调整，使夹紧机构42固定的工件得到角度偏差的调整。在其他实施例中，在切削之前，还可对夹紧机构42进行位移调整；具体地，可在第二调整电机412的外壳上设置滑槽（图未示），在机架上设置与该滑槽相适配的滑轨（图未示），同时在机架上设置驱动第二调整电机412滑动的位移气缸（图未示），位移气缸的活塞杆固定连接于第二调整电机412的外壳。这样，基于检测装置3测量的工件位置，位移气缸驱动放置板413带动夹紧机构42的工件沿着滑轨移动，工件的位移就得到相应调整。

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)

1.一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，包括：

机架(1)，设有用于放置工件的放置区(11)，所述放置区(11)具有旋转中心轴(111)；

加工装置(2)，包括安装于所述机架(1)的主加工驱动件(21)和连接于所述主加工驱动件(21)的主刀具(22)，所述主刀具(22)用于加工所述放置区(11)的工件；

工件调整装置(4)，包括安装于所述机架(1)的调整驱动机构(41)和连接于所述调整驱动机构(41)的夹紧机构(42)，所述夹紧机构(42)处于所述放置区(11)内，所述夹紧机构(42)用于对工件进行夹紧；

检测装置(3)，包括安装于所述机架(1)的检测驱动件(31)和连接于所述检测驱动件(31)的检测探头(32)，所述检测探头(32)用于测量所述放置区(11)的工件的形状和位置并反馈至主加工驱动件（21）和/或所述调整驱动机构（41）；

其中，所述调整驱动机构(41)基于所述检测装置(3)测量的工件的形状和位置对所述检测装置(3)测量的工件进行相应的角度调整。

2.根据权利要求1所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述调整驱动机构(41)包括第一调整电机(411)，所述第一调整电机(411)的输出轴固定连接于所述夹紧机构(42)，以驱动所述夹紧机构(42)以所述旋转中心轴(111)为中心旋转对工件进行第一旋转方向的角度调整。

3.根据权利要求2所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述调整驱动机构(41)还包括第二调整电机(412)，所述第二调整电机(412)的输出轴固定连接于所述夹紧机构(42)，以驱动所述夹紧机构(42)进行摆动调整。

4.根据权利要求3所述的一种能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述第一调整电机(411)与所述第二调整电机(412)之间设有放置板(413)，所述放置板(413)设有安装孔，所述夹紧机构(42)安装于所述安装孔内；所述第一调整电机(411)的外壳固定安装于所述放置板(413)，所述第一调整电机(411)的输出轴固定连接于所述夹紧机构(42)；所述第二调整电机(412)的输出轴固定连接于所述放置板(413)，以驱动所述放置板(413)带动所述夹紧机构(42)旋转。

5.根据权利要求1所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述检测探头(32)包括机械接触式探针，所述夹紧机构(42)包括能够伸缩或扩张的胀紧头，以固定工件。

6.根据权利要求5所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述机械接触式探针包括首尾依次连接的机械接触式针头、弹性部件、压力传感器和数据传送装置，所述针头用于接触放置区（11）的工件表面，所述数据传送装置将针头接触的探测参数通过数据传送装置发送给雕刻设备的控制中心。

7.根据权利要求1所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述加工装置(2)还包括安装于所述机架(1)的辅助加工驱动件(23)和连接于所述辅助加工驱动件(23)的辅助刀具(24)，所述辅助刀具(24)也用于加工所述放置区(11)的工件。

8.根据权利要求1所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述机架(1)设有滑轨(12)，所述检测装置(3)和所述加工装置(2)滑动连接于所述滑轨(12)。

9.根据权利要求8所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，所述雕刻设备还包括供料装置(5)，所述供料装置(5)包括旋转料盘(51)和夹取机构(52)，所述旋转料盘(51)的圆周方向上设有用于放置工件的若干个料位，所述夹取机构(52)将处于所述料位上的工件放置于放置区(11)。

10.根据权利要求9所述的能够自动测量调整的多轴雕刻设备，其特征在于，靠近所述放置区(11)的料位为取料位(511)，所述旋转料盘(51)的中心、所述取料位(511)和所述放置区(11)的中心在一条直线上。