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[0001]本發(fā)明用于門(mén)窗幕墻、太陽(yáng)能、和其它工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)，特別是對(duì)相關(guān)鋁型 材或UPVC型材鉆銑加工的臥式雙頭加工中心。

背景

[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，人力資源的成本也在快速增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)一些高效同時(shí)節(jié) 省人力資源的自動(dòng)線或流水線就成了一些企業(yè)的迫切需求。根據(jù)市場(chǎng)需求，需要開(kāi)發(fā)如圖 11所示的型材切割加工流水線，該流水線采用龍門(mén)式輸送單元，從設(shè)備上方由機(jī)械手傳遞 型材，實(shí)現(xiàn)了型材加工的無(wú)人化操作。

[0003]但是，目前工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)中的加工中心都是立式的，其典型結(jié)構(gòu)為單個(gè) 機(jī)頭在上方，這種由立式機(jī)頭構(gòu)成的加工中心存在以下問(wèn)題：

(1)由于立式機(jī)頭的機(jī)頭位置在上部，則型材在完成一個(gè)工序轉(zhuǎn)往下一道工序時(shí)就必 須翻過(guò)機(jī)頭，從結(jié)構(gòu)上很難實(shí)現(xiàn)，即使能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作也會(huì)很復(fù)雜，制造成本會(huì)很高，工作效率 也會(huì)降低，所以難以組成流水線作業(yè)；

(2)—般采用立式機(jī)頭的加工中心都是單機(jī)頭作業(yè)，工作效率低下；

(3)采用立式機(jī)頭加工型材，型材加工過(guò)程中定位困難；

(4)工件加工定位需采用人工方式，如果設(shè)計(jì)機(jī)械手送料定位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差大。

[0004]基于上述缺陷，很有必要開(kāi)發(fā)出一種高效的適用于流水線作業(yè)的加工中心。

內(nèi)容

[0005]發(fā)明目的：本發(fā)明的目的提供一種可以運(yùn)用于流水線生成的能夠準(zhǔn)確定位的臥式 雙頭加工中心。

[0006]技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種臥式雙頭加工中心，包括：床身、工作臺(tái)和機(jī)頭；所 述工作臺(tái)安裝于床身上，所述機(jī)頭為臥式機(jī)頭，安裝于工作臺(tái)一側(cè)。本發(fā)明中采用臥式機(jī) 頭替代傳統(tǒng)的立式機(jī)頭，解決了型材加工流轉(zhuǎn)困難的問(wèn)題，在組成流水線時(shí)，只要將型材稍 向上提起離開(kāi)夾具，就可以快速送往下道工序，實(shí)現(xiàn)了工件從流水線送料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向工作臺(tái) 的快速流轉(zhuǎn)，無(wú)需翻越機(jī)頭，簡(jiǎn)化了加工中心的結(jié)構(gòu)和流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速 度，降低了產(chǎn)品的制造成本和設(shè)計(jì)成本，提高了工作效率，使臥式雙頭加工中心適應(yīng)流水線 作業(yè)。

[0007]本發(fā)明中所述臥式機(jī)頭至少為兩個(gè)，通過(guò)設(shè)置至少兩個(gè)機(jī)頭，實(shí)現(xiàn)型材的雙頭加 工，提高加工效率，特別適用于兩頭都需要加工的工件。

[0008]本發(fā)明中所述機(jī)頭包括：底板、底座、X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 主軸電機(jī)、刀具和重力平衡氣缸；所述底板固定在底座前方，所述X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和Y向驅(qū)動(dòng) 電機(jī)固定于底座側(cè)面；所述X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)底板在X向運(yùn)動(dòng)，所述Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)底 座在Y向運(yùn)動(dòng)；所述Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主軸電機(jī)在Z向上運(yùn)動(dòng)；所述刀具安裝在主軸電機(jī) 上；所述重力平衡氣缸固定于底座前端。本發(fā)明所述機(jī)頭實(shí)現(xiàn)了臥式設(shè)計(jì)，送料機(jī)構(gòu)只需直接將工件送入工作臺(tái)后機(jī)頭就能對(duì)工件進(jìn)行加工，機(jī)頭通過(guò)X向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和 Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)的三向移動(dòng)，使加工過(guò)程更靈活，方便，對(duì)于加工不同角度的 孔位，只需將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)對(duì)應(yīng)角度即可，無(wú)需重新調(diào)整定位工件，減少了工件的重復(fù)定 位，提高了加工效率。

[0009]本發(fā)明中所述工作臺(tái)為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，該回轉(zhuǎn)工作臺(tái)包括：橫梁、夾具和用于探測(cè)待 加工工件原點(diǎn)的比較探測(cè)器；所述橫梁安裝于床身上；所述夾具安裝在橫梁上，所述比較 探測(cè)器安裝于橫梁一側(cè)或一端。本發(fā)明中引入了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中采用比 較探測(cè)器用于探測(cè)工件的實(shí)際原點(diǎn)位置，解決了工件放料必須采用人工定位的問(wèn)題，通過(guò) 增加比較探測(cè)器，能夠快速尋找到工件的實(shí)際原點(diǎn)，無(wú)需提高機(jī)械手送料精度，降低了機(jī)械 手的設(shè)計(jì)難度，降低了后期的調(diào)試和維修成本。

[0010]本發(fā)明中所述比較探測(cè)器包括：支架、支撐板、導(dǎo)軸、軸擋、彈簧、定位擋塊、導(dǎo)軸位 移測(cè)量裝置和伺服電機(jī)；所述支架側(cè)面固定所述支撐板；支撐板上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸穿 過(guò)穿孔在軸向滑動(dòng)；所述軸擋固定在導(dǎo)軸上，防止導(dǎo)軸從支撐板上滑出；所述彈簧套在支 撐板外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板外側(cè)面導(dǎo)軸的頂端固定所述定位擋塊；所述導(dǎo)軸位移測(cè)量裝 置固定在支架上端與導(dǎo)軸位置相對(duì)；所述伺服電機(jī)與支架連接，帶動(dòng)支架位移。本發(fā)明中的 比較探測(cè)器通過(guò)定位擋塊和待加工的工件前端接觸后反推導(dǎo)軸，在測(cè)量出導(dǎo)軸的后退距離 后能夠快速的得知工件的初始原點(diǎn)位置，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能夠快速得出結(jié)果，解決工件定 位難的問(wèn)題。本發(fā)明巧妙的設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)現(xiàn)探測(cè)工件原點(diǎn)的比較探測(cè)器，通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)量 和比較，能夠?qū)崿F(xiàn)工件基準(zhǔn)原點(diǎn)快速定位，簡(jiǎn)化了流水線設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

[0011]本發(fā)明所述比較探測(cè)器中的所述導(dǎo)軸位移測(cè)量裝置包括磁柵和位移傳感器；所述 磁柵沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸的側(cè)面，所述位移傳感器固定在支架上；磁柵和位移傳感器相 對(duì)，位移傳感器捕捉磁柵的位移量。本發(fā)明中通過(guò)將磁柵巧妙設(shè)置在導(dǎo)軸的側(cè)面，通過(guò)位移 傳感器感知導(dǎo)軸的位移長(zhǎng)度，從而得出工件的實(shí)際原點(diǎn)與理論原點(diǎn)的誤差值，找到工件的 實(shí)際原點(diǎn)位置，快速準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

[0012]本發(fā)明中所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)還包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸；該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸的底端固定在 床身上，伸縮桿與橫梁一端連接，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸帶動(dòng)橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度范圍，從而使加 工更靈活，工件夾裝后無(wú)需重復(fù)定位，加快了加工的效率，同時(shí)也降低了工件的損耗。

[0013]本發(fā)明中采用所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)檢測(cè)待加工工件原點(diǎn)的具體步驟如下：

(1)先假設(shè)送料機(jī)構(gòu)將待加工的工件送過(guò)來(lái)時(shí)有一個(gè)理論位置，即工件有一個(gè)理論原 點(diǎn)位置，并預(yù)先設(shè)定比較探測(cè)器從初始位置走到該理論原點(diǎn)后繼續(xù)走過(guò)一個(gè)沖過(guò)量L1 ;

(2)將待加工的工件送至夾具夾緊；

(3)啟動(dòng)比較探測(cè)器，由伺服電機(jī)帶動(dòng)比較探測(cè)器從初始位置向工件方向行走到理論 原點(diǎn)位置并繼續(xù)走過(guò)一個(gè)沖過(guò)量L1 ;

(4)當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)與理論原點(diǎn)位置重合時(shí)，比較探測(cè)器走到理論原點(diǎn)位置時(shí)，比較探 測(cè)器上端的定位擋塊剛好接觸到工件；此時(shí)當(dāng)伺服電機(jī)帶動(dòng)比較探測(cè)器繼續(xù)走一個(gè)沖過(guò)量 L1時(shí)，比較探測(cè)器內(nèi)的導(dǎo)軸在工件壓力的作用下會(huì)往后退，通過(guò)導(dǎo)軸位移測(cè)量裝置得知導(dǎo) 軸向后退的距離L2 ;此時(shí)L1=L2,即差值L=L1-L2=0 ;

同理，當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)在理論原點(diǎn)的右側(cè)時(shí)，由于定位擋塊會(huì)后接觸到工件，所以導(dǎo)軸 的后退距離L2<L1,于是就會(huì)有L=L1_L2>0 ;同理，當(dāng)工件實(shí)際原點(diǎn)在理論原點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，由于定位擋塊會(huì)先接觸到工件，所以導(dǎo)軸 的后退距離L2>L1,于是就會(huì)有L=L1-L2〈0 ;

通過(guò)計(jì)算L1和L2的差值L，就可以根據(jù)此差值判定型材的實(shí)際原點(diǎn)的位置： L=L1_L2>0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置偏右；

L=L1-L2=0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置一致；

L=L1-L2〈0,實(shí)際原點(diǎn)位置比理論原點(diǎn)位置偏左；

(5)完成判定后比較探測(cè)器由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)退回到初始位置；

(6)加工中心的機(jī)頭即以上述測(cè)定的型材實(shí)際原點(diǎn)位置為基準(zhǔn)對(duì)工件進(jìn)行加工。

[0014]本發(fā)明中通過(guò)設(shè)定預(yù)先量L1，避免了工件直接送至比較探測(cè)器初始位置，能夠有 效的避免工件與比較探測(cè)器的撞擊，有效的保護(hù)了工件和比較探測(cè)器，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用 壽命和工件的成品率；采用本發(fā)明所述方法能夠快速準(zhǔn)確的計(jì)算出工件的實(shí)際原點(diǎn)的位 置，無(wú)需增加機(jī)械手?jǐn)[放的精度，可適用于各種不同類(lèi)型的型材，無(wú)需根據(jù)不同的類(lèi)型的工 件設(shè)計(jì)機(jī)械手的傳送精度，適用范圍廣，后期維修調(diào)試成本低，使用壽命長(zhǎng)。

[0015]本發(fā)明中還包括安裝于床身上的刀具庫(kù)；所述刀具庫(kù)包括：盒體、盒門(mén)、刀柄、氣 缸；刀柄連同刀具裝在刀卡上，盒門(mén)安裝在盒體上。本發(fā)明中當(dāng)?shù)毒咝枰鼡Q時(shí)，只需將 床身側(cè)面的刀具盒打開(kāi)隨時(shí)更換，操作簡(jiǎn)單，節(jié)約時(shí)間。

[0016]有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的臥式雙頭加工中心具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明中采用了臥式結(jié)構(gòu)的機(jī)頭，在組成流水線時(shí)，只要將型材稍向上提起離開(kāi)夾 具，就可以快速送往下道工序；簡(jiǎn)化了型材加工的流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速度。

[0017]2、本發(fā)明中通過(guò)引入回轉(zhuǎn)工作臺(tái)用于實(shí)現(xiàn)型材的夾緊和精確定位，該回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 可帶動(dòng)型材旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)型材不同面的加工，其中比較探測(cè)器是利用差值法確定型材的原始 位置，為后續(xù)加工提供準(zhǔn)確的型材位置信息。

附圖說(shuō)明

[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用立式機(jī)頭的單頭加工中心的示意圖。

[0019]圖2為本發(fā)明所述臥式雙頭加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0020]圖3為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0021]圖4為本發(fā)明中床身的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0022]圖5為圖4中床身A處的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0023]圖6為本發(fā)明中機(jī)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0024]圖7為本發(fā)明中機(jī)頭的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

[0025]圖8為本發(fā)明中刀具庫(kù)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0026]圖9是本發(fā)明中比較探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0027]圖10是本發(fā)明中所述工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0028]圖11是本發(fā)明構(gòu)成流水線的示意圖。

[0029]圖中：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、機(jī)頭3、刀具庫(kù)4、待加工的工件5,其中，床身1中包 括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2包括：橫梁21、夾具22、比較探測(cè)器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)氣缸24 ;比較探測(cè)器23包括：支架231、支撐板232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機(jī)238、軸擋239 ;所述機(jī)頭3包括：底板31、底座32、X向驅(qū) 動(dòng)電機(jī)33、Y向驅(qū)動(dòng)電機(jī)34、Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)35、主軸電機(jī)36、刀具37、重力平衡氣缸38 ;刀 具庫(kù)4包括：盒體41、盒門(mén)42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫(kù)驅(qū)動(dòng)氣缸44。

實(shí)施

[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

實(shí)施例

[0031]如圖2-9所示的一種臥式雙頭加工中心，包括：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、機(jī)頭3和刀

具盒4 ;所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2安裝于床身1上，所述機(jī)頭3為臥式機(jī)頭，安裝于工作臺(tái)一側(cè)；所 述刀具盒4固定在床身（1)上。

[〇〇32]本實(shí)施例中，所述床身1中包括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2包括：

橫梁21、夾具22、比較探測(cè)器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24 ;比較探測(cè)器23包括：支架231、支撐板 232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機(jī)238、軸擋239 ; 刀具庫(kù)4包括：盒體41、盒門(mén)42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫(kù)驅(qū)動(dòng)氣缸44。

[0033]上述各部件的連接關(guān)系如下：

所述機(jī)頭（3)通過(guò)床身1上的直線導(dǎo)軌11和直線齒條12在傳送上進(jìn)行X向的往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭沿著X向的直線導(dǎo)軌和直線齒條運(yùn)動(dòng)的目的；所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2中所述橫梁 21安裝于床身1上；所述夾具22安裝在橫梁21上，可沿著橫梁上設(shè)置的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)到 預(yù)定位置夾具22鎖定，所述比較探測(cè)器23安裝于橫梁21的一端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24的底端 固定在床身1上，伸縮桿與橫梁21 —端連接；所述比較探測(cè)器中支架231側(cè)面固定所述支 撐板232 ;支撐板232上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸233穿過(guò)穿孔在軸向滑動(dòng)；所述軸擋239固定 在導(dǎo)軸233上；所述彈簧234套在支撐板232外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板232外側(cè)面導(dǎo)軸的頂 端固定所述定位擋塊235 ;所述導(dǎo)軸位移測(cè)量裝置固定在支架231上端與導(dǎo)軸位置相對(duì)；所 述伺服電機(jī)238與支架231連接，帶動(dòng)支架231位移，所述磁柵236沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸 的側(cè)面，所述位移傳感器237固定在支架231上；磁柵236和位移傳感器237相對(duì)，位移傳 感器237捕捉磁柵236的位移量。

[0034]本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：

(1)將待加工型材的長(zhǎng)度、加工孔槽的形狀和位置等數(shù)據(jù)輸入臥式雙頭加工中心的控 制程序中；

(2)放好型材，啟動(dòng)夾具夾緊型材；

(3)啟動(dòng)加工程序，采用比較探測(cè)器探測(cè)出型材的實(shí)際位置（基準(zhǔn)），并將該位置與理 論基準(zhǔn)的差值發(fā)送給臥式雙頭加工中心的控制程序進(jìn)行補(bǔ)償，兩個(gè)機(jī)頭從兩端同時(shí)對(duì)型 材進(jìn)行加工；當(dāng)需要加工多個(gè)面時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸24帶動(dòng)型材旋轉(zhuǎn)一個(gè)角 度后再進(jìn)行加工；

(4)待材料加工完畢，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回到原始角度后，松開(kāi)夾具，取走型材，更換一根

繼續(xù)加工。

[0035]上述實(shí)施例為單機(jī)版操作方式，如果組成流水線作業(yè)，則上述上下料動(dòng)作等都由 龍門(mén)式輸送單元的機(jī)械手進(jìn)行，而程序指令也由流水線整體的電腦控制臺(tái)發(fā)出。

[〇〇36] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本描述的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的 保護(hù)范圍。