CN111975511A - 一种带自动上下料的数控加工中心及其自动上下料方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供带自动上下料的数控加工中心(以下简称加工中心)及其自动上下料方法。该加工中心包括数控机床，其机床床身上设有加工平台，还包括多端自动取换料装置和料架装置；料架装置独立于数控机床设置；多端自动取换料装置架设于机床床身，且包括可在换料位和料架装置的上下料位之间往复移动的坯料取放端和成品取放端，该多端自动取换料装置在数控机床处于加工运行状态时，完成料盒装置中下一坯料的上料和成品料件向料盒装置的下料。本发明的加工中心其可同时取放坯料和成品料件，提高了取换料的连续性，成品料件下料和下一坯料上料均无需停止机床加工，提高了机床加工运行效率，且减小了机床床身内部空间的占用，尤其适应于大尺寸板材加工。

Description

一种带自动上下料的数控加工中心及其自动上下料方法

技术领域

本发明涉及板材数控加工技术领域，特别涉及一种带自动上下料的数控加工中心及其自动上下料方法。

背景技术

目前异型玻璃面板的成型加工，采用水切割或普通仿型磨削加工。市场上目前普遍使用的是单工位或双工位磨铣机床，加工中料件的取放，一般都采用人工手动的方法取换料，生产效率较低。人工手动取换料，单件生产周期较短，需要大量的人工，生产率低，容易产生工伤，劳动强度和劳动危害较大。目前市面上的磨铣机进行自动换料时，往往通过单取料端进行下一坯料取料、成品料件的放料，因此往往需要通过暂时中止整个机床加工来进行取换料，因而需要占用较长的取换料辅助时间，而且一般料架都固定在移动工作台上或者机床内部靠近工作台的前端，需要占用机床内部较大的工作空间，操作人员离设备加工区域非常远，料架放置在机床内部导致机床非常庞大，更换料架非常麻烦。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种带自动上下料的数控加工中心，其无需停机便可顺畅实现加工板材的取换料，同时，料架独立于机床设置，减小机床内部占用的工作空间，数控加工中心结构紧凑。

具体的，本发明提供的带自动上下料的数控加工中心(以下简称加工中心)，包括数控机床，其机床床身上设有加工平台，还包括多端自动取换料装置和料架装置；

所述料架装置独立于数控机床设置；

所述多端自动取换料装置架设于所述机床床身，该多端自动取换料装置包括坯料取放端和成品取放端，所述坯料取放端和成品取放端在数控机床的换料位和料架装置的上下料位之间往复移动，且该多端自动取换料装置在数控机床处于加工运行状态下，完成料盒装置中下一坯料的上料和成品料件向料盒装置的下料。

本文中，下料定义为从取放端释放，上料定义为向取放端拾取。

本发明提供的加工中心其多端自动取换料装置架设于机床床身，其可同时取放坯料和成品料件，采用分体式操作提高了上料-换料-下料的连续性，将成品料件置于料架装置过程中或者从料架装置取下一坯料过程中，无需停止机床加工，提高了机床加工运行效率，同时将料架装置独立于数控机床设置，减小了机床床身内部空间的占用。

所述料架装置包括坯料槽和成品槽，可降低多端自动取换料装置取换料移动行程。

上述提及的加工平台可以固定于机床床身，也可以移动式设置于机床床身。

进一步的，所述数控机床还包括横梁以及设于该横梁上的带滑台的X横向轴系，以及设于该滑台上的带有Z向滑台的Z向轴系，所述Z向滑台上设置有加工电主轴。

横梁具体可以为龙门式横梁，加工平台为移动式加工平台时，加工位和换料位可以分设于龙门式横梁两侧。

例如，数控机床可以为数控磨铣机床。

进一步的，多端自动取换料装置为多端桁架式取换料装置，其包括架设于机床床身上的Y向轴系以及设于该Y向轴系上的Y向滑台；

所述Y向轴系高于所述加工平台的加工平面设置，且所述Y向滑台上设有平行于所述X横向轴系的悬臂；

所述坯料取放端通过第一升降滑台、所述成品取放端通过第二升降滑台设于所述悬臂上；

所述第一升降滑台和第二升降滑台沿Y向轴系延伸方向依次设置且相对于悬臂对称，并相对于加工平面作水平和垂直向运动；在第一升降滑台设置有坯料取放端，在第二升降滑台上设置有成品取放端。

成品取放端和坯料取放端在上下料过程中的摆动幅度为0-90度，以避免在运行过程彼此间料件的干涉。

诚然，两取放端可以采用吸盘吸附式，也可以采用夹具夹取式。

具体的，上述悬臂延伸方向垂直于所述Y向滑台的移动方向。

进一步的，所述坯料取放端包括固定于第一升降滑台上的第一取放摆动机构以及设于该第一取放摆动机构上的坯料取放装置，所述坯料取放装置包括第一翻转吸盘架以及第一吸盘装置；所述成品取放端包括固定于第二升降滑台上的第二取放摆动机构以及成品取放装置，所述成品取放装置包括第二翻转吸盘架以及第二吸盘装置。

进一步的，所述第一吸盘装置和第二吸盘装置的摆动幅度为0-90°。

进一步的，所述横梁上设置有吹气清洁装置，以对加工台面的粉尘碎屑以及成品料件进行及时清理。

进一步的，本发明提供的数控加工中心还包括用以对所述料架装置进行定位的料架定位装置。该料架定位装置可与机床床身侧壁抵接，以方便定位。

本发明还提供上述数控中心的自动上下料方法，其包括：

首件坯料上料及下料：初始状态下，多端自动取换料装置移动至坯料上料位，坯料取放端拾取坯料，并在换料位将其置于加工平台上；

首件坯料加工：数控机床对置于加工平台上的坯料进行加工；

下一坯料上料：在数控机床处于加工状态时，多端自动取换料装置的坯料取放端从料架装置中拾取下一坯料，并移动至换料位；

成品料件上料和下一坯料下料：坯料加工完成后，多端自动取换料装置的成品取放端从加工平台上拾取成品料件，坯料取放端将下一坯料置于加工平台上；

成品料件下料：数控机床对下一坯料进行加工过程中，多端自动取换料装置的成品取放端将成品料件下料至料架装置的成品槽或成品输送线。

重复上述下一坯料上料、成品料件上料、下一坯料下料和成品料件下料过程，直至完成料盒装置中所有坯料的加工。

进一步的，所述加工平台可在加工位与换料位之间往复移动，以方便从加工平台取走成品料件以及向加工平台放置下一坯料。

所述坯料取放端向加工平台翻转落料时的翻转方向与成品取放端从加工平台取料翻转的方向相同。例如，均按逆时针方向翻转，坯料取放端和成品取放端的翻转角度为0-90°，以此可以避免坯料与成品料件之间的彼此干涉。

相较于现有技术，本发明提供的带自动上下料的数控加工中心及其自动上下料方法具有如下优点：

通过在数控机床的机床床身架设多端自动取换料装置，不占用机床内部空间，且该多端自动取换料装置在数控机床处于加工运行状态下，实现下一坯料的上料和成品料件的下料，加工效率更高；

料架装置独立于数控机床设置，与加工平台互不干涉，不会造成加工平台负载过重，有利于提高板材，尤其是提高大尺寸玻璃板材精雕精度的可控制性，且机外更换加工板材更快捷方便；

同时，料架独立于数控机床设置，提供了足够的坯料上下料翻转空间，解决了大尺寸加工板材需人工搬运至机床上的困难，可适用于大尺寸，尤其是超大尺寸玻璃板材的加工；

多端自动取换料装置采用分体式取放装置，且取放端只需在90度范围内摆动即可实现取放料，提高了数控加工中心的安全性以及换料效率，单机生产与生产线生产可以快速切换的可拓展性强。

附图说明

图1为本发明提供的带自动上下料的数控加工中心整体结构示意图；

图2为图1中所示的数控加工中心其取放料装置结构示意图。

附图标号图示说明：

101、X横向轴系；102、平台移动件；103、Z向轴系；104、Y向轴系；105、第一Z向轴系；106、第二Z向轴系；107、第一取放摆动机构；108、第二取放摆动机构；201、机床床身；202、加工平台；203、定位治具；204、加工电主轴；205、横梁；206、Y向滑台；207、第一升降滑台；208、第二升降滑台；301、清洁装置；302、料架定位装置；303、料架装置；304，坯料；305、成品料件；306、成品输送线；307、第一翻转吸盘架；308、第二翻转吸盘架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1图示，本发明提供的带自动上下料的数控加工中心，包括数控机床、具有坯料取放端和成品取放端的多端自动取换料装置和料架装置；

所述料架装置303独立于数控机床设置，且位于数控机床后方，结合图示方向。

所述多端自动取换料装置架设于所述数控机床的机床床身，且相对于所述机床床身往复移动。该多端自动取换料装置包括坯料取放端和成品取放端，所述坯料取放端和成品取放端在换料位和料架装置303的上下料位之间往复移动。

具体的，结合图1，本实施例中的数控机床为定梁龙门式数控磨铣机床，其还包括横梁205、设于所述机床床身201上的带有定位治具203的加工平台202；横梁205上设置有X横向轴系101，X横向轴系101的滑台上设置有带Z向滑台的Z向轴系103，Z向滑台上设置有加工电主轴204。具体的，上述横梁205为龙门式横梁，加工平台202为移动式加工平台，该数控加工中心的加工位与换料位分设于横梁205的两侧，且料架装置303和多端自动取换料装置均位于横梁205的同一侧，且该料架装置303通过料架定位装置302对安装位置进行定位。

再具体结合图1，所述多端自动取换料装置设于所述机床床身201的后侧，其与料架装置303位于所述横梁205的同侧，该横梁205上设置有吹气清洁装置301。

如图1和图2，上述提及的多端自动取换料装置为桁架式取换料装置，其包括架设于机床床身201的Y向轴系104以及设于该Y向轴系104上的Y向滑台206；Y向轴系104沿平行于加工位至换料位连线方向设置。

所述Y向轴系104高于所述加工平台202的加工平面设置，且所述Y向滑台206设有平行于X横向轴系101的悬臂；

坯料取放端通过第一升降滑台207、成品取放端通过第二升降滑台208设于悬臂上，所述第一升降滑台207和第二升降滑台208沿Y向轴系104延伸方向依次设置且相对于悬臂对称；

所述第一升降滑台207和第二升降滑台208可相对于加工平台202实现水平向和垂直向运动；第一升降滑台207设置有坯料取放端，在第二升降滑台208上设置有成品取放端；所述坯料取放端包括设于第一升降滑台207上的第一取放摆动机构107以及设于该第一取放摆动机构107上的坯料取放装置，所述坯料取放装置包括第一翻转吸盘架307以及第一吸盘装置；所述成品取放端包括设于第二升降滑台208上的第二取放摆动机构108以及成品取放装置，所述成品取放装置包括第二翻转吸盘架308以及第二吸盘装置；第一和第二吸盘装置的摆动幅度为0-90°。

下面将结合图1和2所示的具体结构，对本发明所提供的带自动上下料的数控加工中心其自动上下料过程进行详细说明。

首件坯料上料及下料：

数控机床开始加工，多端自动取换料装置的第一升降滑台207和第二升降滑台208向上移动至极限点；Y向滑台206移动至坯料取料点上方；横梁205上的清洁装置301对带有定位治具203的加工平台202进行表面清洁，加工平台202随后在平台移动件102作用下移动至换料位。

第一升降滑台207向下移动至指定位置后，第一翻转吸盘架307上的第一吸盘吸取首件坯料304，随后向上移动至最高点，Y向滑台206朝向加换料位移动至指定位置待料。

收到下料信号后，第一升降滑台207开始下降到安全位置后，第一取放摆动机构107摆动并使第一翻转吸盘架307上的坯料304移动至与加工平台202平行，第一取放摆动机构107随后随第一升降滑台207向下移动至坯料304位于加工平台202的上方，控制坯料304距离加工台面202表面距离为1mm-3mm，定位治具203对坯料304进行定位，加工平台202上的真空吸附装置启动并吸紧坯料304，第一升降滑台207向上移动至最高点，第一取放摆动机构107复位，数控机床对坯料开始加工。

下一坯料上料、成品料件上料、下一坯料下料和成品料件下料循环过程：

下一坯料上料，Y向滑台206移动至料盒装置303的取料位，第一升降滑台207取下一坯料304，并移动至安全位置；

成品料件上料，待上一坯料完成加工且表面清洁完成后，Y向滑台206移动至换料位，随后第二升降滑台208向下移动直至完成成品料件的上料，并随后翻转返回至安全位置；

下一坯料下料：第一升降滑台207向下移动，第一取放摆动机构107将第一翻转吸盘架307翻转至平行于加工平台202，定位治具203对下一坯料304进行定位，真空吸附装置启动并吸紧该坯料，第一升降滑台207向上移动至第一Z向轴系105的最高点，第一取放摆动机构107摆动使第一吸盘翻转架307复位，数控机床开始对下一坯料进行加工；

重复上述下一坯料上料、成品料件上料、下一坯料下料和成品料件下料，直至完成料盒装置303中所有坯料的加工。

末件成品料件下料过程：

完成换料后，第二吸盘翻转架308上的第二吸盘吸取成品料件305，并停留在第二Z向轴系106的最高点，随后Y向滑台206移动至成品料件的下料位置。第二升降滑台208下降至下料位置，将成品料件305放置到指定位置。

本发明中，可以将成品料件305放置到料架装置303的成品槽中，也可以将该成品料件305放置到成品输送线306上。

料架装置的更换：

数控加工中心的系统控制器发出料架装置303更换信号。料架锁合装置打开，人工或自动化机器人可将料架装置303从料架定位装置302上移走，将下一满载坯料304的料架装置303装入料架定位装置302上，料架锁合装置锁紧，进行下一个循环的自动化加工。

在上述加工过程中，第一吸盘装置从料盒装置中取出坯料后，逆时针摆动至坯料平行于加工平台的台面，第二吸盘装置从加工平台取成品料件后逆时针摆动至成品料件的下料状态。

特别的，上述提及的坯料可具体为玻璃坯料，当然也可以为其它需进行表面加工的板材。

本发明提供的带自动上下料的数控加工中心通过设置多端自动取换料装置，可在数控机床对坯料进行加工的时候实现对下一坯料的上料，以及对对成品料件的下料，以极短的时间同时取换料，节约了换料时间，提高了换料效率；同时，将料架装置独立于数控机床的机床床身设置，无需占用机床内部空间，使数控加工中心结构更紧凑，同时，本发明的数控加工中心因将料架装置独立于机床床身设置，提供了足够的大尺寸板材上下料空间，因此可适应于大尺寸板材，尤其是超大尺寸板材的取换料和加工，例如超大尺寸玻璃的磨铣加工。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种带自动上下料的数控加工中心，包括数控机床，其机床床身(201)上设有加工平台(202)，其特征在于，还包括多端自动取换料装置和料架装置(303)；

所述料架装置(303)独立于数控机床设置；

所述多端自动取换料装置架设于所述机床床身(201)，该多端自动取换料装置包括坯料取放端和成品取放端；

所述坯料取放端和成品取放端在所述数控机床的换料位和料架装置(303)的上下料位之间往复移动，且该自动取换料装置在数控机床处于加工运行状态时，完成料盒装置(303)中下一坯料的上料和成品料件向料盒装置(303)的下料。

2.根据权利要求1所述的数控加工中心，其特征在于，所述数控机床还包括横梁(205)以及设于该横梁(205)上的带滑台的X横向轴系(101)，以及设于该滑台上的带有Z向滑台的Z向轴系(103)，所述Z向滑台上设置有加工电主轴(204)。

3.根据权利要求2所述的数控加工中心，其特征在于，所述多端自动取换料装置为多端桁架式取换料装置，其包括架设于机床床身(201)上的Y向轴系(104)以及设于该Y向轴系(104)上的Y向滑台(206)；

所述Y向轴系(104)高于所述加工平台(202)的加工平面设置，且所述Y向滑台(206)上设有平行于所述X横向轴系(101)的悬臂；

所述坯料取放端通过第一升降滑台(207)、所述成品取放端通过第二升降滑台(208)设于所述悬臂上；

所述第一升降滑台(207)和第二升降滑台(208)沿Y向轴系(104)延伸方向依次设置且相对于悬臂对称，并相对于加工平面作水平和垂直向运动；在第一升降滑台(207)设置有坯料取放端，在第二升降滑台(208)上设置有成品取放端。

4.根据权利要求2或3所述的数控加工中心，其特征在于，所述坯料取放端包括固定于第一升降滑台(207)上的第一取放摆动机构(107)以及设于该第一取放摆动机构(107)上的坯料取放装置，所述坯料取放装置包括第一翻转吸盘架(307)以及第一吸盘装置；所述成品取放端包括固定于第二升降滑台(208)上的第二取放摆动机构(108)以及成品取放装置，所述成品取放装置包括第二翻转吸盘架(308)以及第二吸盘装置。

5.根据权利要求4所述的数控加工中心，其特征在于，所述第一吸盘装置和第二吸盘装置的摆动幅度为0-90°。

6.根据权利要求4所述的数控加工中心，其特征在于，所述横梁(205)上设置有吹气清洁装置(301)。

7.根据权利要求5或6所述的数控加工中心，其特征在于，还包括用以对所述料架装置(303)进行定位的料架定位装置(302)。

8.数控中心的自动上下料方法，其包括：

首件坯料上料及下料：初始状态下，多端自动取换料装置移动至坯料上料位，坯料取放端拾取坯料，并在换料位将其置于加工平台(202)上；

首件坯料加工：数控机床对置于加工平台(202)上的坯料进行加工；

下一坯料上料：在数控机床处于加工状态时，多端自动取换料装置的坯料取放端从料架装置(303)中拾取下一坯料，并移动至换料位；

成品料件上料和下一坯料下料：坯料加工完成后，多端自动取换料装置的成品取放端从加工平台(202)上拾取成品料件，坯料取放端将下一坯料置于加工平台(202)上；

成品料件下料：数控机床对下一坯料进行加工过程中，多端自动取换料装置的成品取放端将成品料件下料至料架装置(303)的成品槽或成品输送线。

9.根据权利要求8所述的自动上下料方法，其特征在于，所述加工平台(202)在加工位与换料位之间往复移动。

10.根据权利要求8或9所述的自动上下料方法，其特征在于，所述坯料取放端向加工平台(202)翻转落料时的翻转方向与成品取放端从加工平台(202)取料翻转的方向相同。

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