CN105729247A - 具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床及其使用方法 - Google Patents

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CN105729247A CN201610295704.5A CN201610295704A CN105729247A CN 105729247 A CN105729247 A CN 105729247A CN 201610295704 A CN201610295704 A CN 201610295704A CN 105729247 A CN105729247 A CN 105729247A
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Abstract

本发明公开了一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床及其使用方法，该机床由柔性生产线物料传输设备和双工作台动柱立式加工中心机床组成；双工作台动柱立式加工中心机床安装在柔性生产线物料传输设备的支座装置上；柔性生产线物料传输设备的工件暂存装置设置在双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二之间。本发明利用物料传输设备机械手和机器人重复运行完成工件的上下料，控制简单，不影响加工时间，能够大幅提高生产效率，并且有利于保证加工产品质量的一致性。并且通过双工作台动柱立式加工中心机床实现了在提高机床的响应和速度的同时，彻底解决机床在加工过程中上下料要停机的问题。

Description

具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床及其使用方法
技术领域
本发明属于机床技术领域，特别是涉及一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床及其使用方法。
背景技术
立式加工中心的结构多种多样，目前立式加工中心的结构主要有传统C型立式加工中心、动柱式立式加工中心、小龙门式立式加工中心等多种结构，这些结构机床都使用一个工作台进行加工，在加工过程中工件上下料时机床都会停机，故这些结构都会对机床的使用率有直接影响。
现在机械制造车间，有以下需求：将工件由毛坯框移动到加工工位，在加工工位对工件进行加工、组装等操作，然后将加工好的工件由加工工位移动到成品框。这些需求的特点是步骤的重复性高，目前采用人工上下料的方式进行，但是具有劳动强度高，生产效率低，以及不利于保证加工产品质量的一致性的缺点。
在日常生产生活中，有大量的物料需要输送，为了减轻劳动强度，提高劳动生产率，需要采用不同的传输设备来完成物料的传输，特别是生产中采用了先进的技术设备和单机自动化后，更需要输送设备将单机之间进行有机地衔接，组成自动生产线。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床。本发明的第二目的是提供一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的使用方法。
为了实现上述第一目的，本发明提供一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，由柔性生产线物料传输设备和双工作台动柱立式加工中心机床组成；
柔性生产线物料传输设备包括：
支座装置，所述支座装置用来安装固定其他零部件；
机床桁架滑座，所述机床桁架滑座安装在所述支座装置上，机床桁架滑座运行时沿水平方向直线移动；
机械手，所述机械手安装在所述机床桁架滑座上，机械手运行时沿竖直方向直线移动；
工件暂存装置，所述工件暂存装置用于临时存放工件；
毛坯框，所述毛坯框设置在所述支座装置上；
成品框，所述成品框设置在所述支座装置上；
机器人，所述机器人设置在所述支座装置上，用于在工件暂存装置与毛坯框之间、工件暂存装置与成品框之间抓取移动工件；
双工作台动柱立式加工中心机床包括：机身、罩在机身上的防护罩、驱动***以及控制***，其特征在于，所述驱动***包括X轴驱动***、Z轴驱动***以及Y轴驱动***；
所述机身包括床身、工作台基座、工作台、机床墙体以及刀库；
所述床身沿机身的底部为水平设置，所述床身的中间位置并排滑动连接有两个由Y轴驱动***驱动的工作台基座，每个所述工作台基座上分别连接有一个工作台，分别为工作台一和工作台二；
所述床身的后端横跨两个工作台基座设置有门形的机床墙体，所述机床墙体的顶面设有由X轴驱动***驱动的、沿顶面长向水平滑动的十字滑座，所述十字滑座的前侧面设有由Z轴驱动***驱动的、相对十字滑座竖向滑动的滑枕主轴，所述滑枕主轴的前端连接有刀架；
所述刀库设置在机床墙体的一侧面；
双工作台动柱立式加工中心机床安装在柔性生产线物料传输设备的支座装置上；柔性生产线物料传输设备的工件暂存装置设置在双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二之间。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述控制***包括X轴控制***、Y轴控制***、Z轴控制***和自动换刀控制***。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述机床墙体的顶面沿长度方向设有滑道，所述滑道与十字滑座滑动连接。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述防护罩的前面对应工作台一和工作台二的位置分别设有防护门一和防护门二；所述驱动***还包括驱动防护门一和防护门二分别与防护罩相对滑动运动的防护门驱动***；所述控制***还包括控制防护门开合的防护门控制***。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述防护门一和防护门二上分别设有观察窗口。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述工作台基座沿着床身的长度方向通长设置，其前端伸出防护罩外；所述防护罩的顶面开有穿过滑枕主轴的长条开口。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述工件暂存装置为工装板，所述工装板固定在支座装置上，工装板设置在工作台一和工作台二之间；所述工装板通过工装板支座固定在支座装置上。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述机床桁架滑座通过滑座驱动装置沿水平方向直线移动，所述滑座驱动装置安装在支座装置上。
本发明如上所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，进一步，所述机械手通过机械手驱动装置沿竖直方向直线移动，所述机械手驱动装置安装在机床桁架滑座上。
为了实现上述第二目的，本发明提供一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的使用方法，其包括以下步骤:
步骤一：利用柔性生产线物料传输设备将毛坯框内的待加工零件转移到双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二，或者将工作台一和工作台二上的已加工零件转移到成品框；
步骤二：启动机床，加工工作台一上的零件一，此时，零件二处于待加工状态；
步骤三：当工作台一上的零件一加工完毕后，打开防护门一，将加工完毕的零件一送出防护罩外进行上下料，此时，十字滑座通过滑道滑动到工作台二对应的工作位置，对工作台二上待加工的零件二进行加工；
步骤四：当工作台一完成上料后，工作台一将另外待加工的零件一送入防护罩等待工作台二上零件二加工完毕；
步骤五：当工作台二上的零件二加工完成后，打开防护门二，将加工完毕的零件二送出防护罩外进行上下料，此时，十字滑座通过滑道滑动到工作台一对应的工作位置，对工作台一上的零件一进行加工；
步骤六：重复步骤二到步骤五，连续交替加工工作台一和工作台二上的零件。
本发明的有益效果是：
（1）本发明物料传输设备机械手和机器人重复运行完成工件的上下料，控制简单，不影响加工时间，能够大幅提高生产效率，并且有利于保证加工产品质量的一致性。
（2）设置工作台一和工作台二两个直线工作台交替工作，提高了机床的利用率。其中任一工作台在进行零件加工的同时，另一工作台上下料和夹紧工件，彻底解决机床在加工过程中上下料要停机的问题，从而能使机床的精度得以长期保持，还提高了机床的响应和速度。
（3）设置在机床墙体顶面的滑道实现十字滑座的左右滑动，从而实现工作台一和工作台二的交替工作，提高了机床的工作效率。
（4）防护罩的设置提高了机床的防护能力，从而提高机床使用的安全性。
（5）通过刀库可实现机床刀具的自动更换，节省了人力，且刀具的定位精度更高。
（6）本发明具有结构简单、实现容易、调整方便等优点。
（7）本发明中的机床是为批量生产而量身定制开发的一种提高机床利用率的加工设备，是配置自动化生产线的首选设备，因此该设备推出后具有良好的经济和社会效益。
（8）本发明中机床的各部件间在空间上形成三向运动关系，其中X轴上十字滑座沿机床墙体作左右水平运动，由X轴驱动***驱动；Z轴上滑枕主轴沿十字滑座作上下竖直运动，由Z轴驱动***驱动；Y轴上工作台沿床身作前后水平运动，由Y轴驱动***驱动，各驱动***均由控制***控制，协同作用实现机床的三向驱动。
本发明可广泛应用于各种小型零件的加工。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1是本发明双工作台动柱立式加工中心机床的内部结构示意图；
图2是本发明双工作台动柱立式加工中心机床的整体结构示意图；
图3为本发明柔性生产线物料传输设备的立体示意图；
图4为图3的右侧示意图；
图5为图3的俯视示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、床身，2、工作台一，3、工作台二，4、十字滑座，5、机床墙体，6、滑枕主轴，7、刀库，8、工作台基座，9、防护门一，10、防护门二，11、防护罩，12，支座装置，13，机床桁架滑座，14、机械手，16、工件暂存装置，18、机器人，19、毛坯框，20、成品框，21、机械手驱动装置，22、滑座驱动装置，100、双工作台动柱立式加工中心机床。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床及其使用方法的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图说明具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的实施方式，该机床由柔性生产线物料传输设备和双工作台动柱立式加工中心机床组成；
图3-5示出本发明一种实施例的柔性生产线物料传输设备，其包括：
支座装置12，所述支座装置12用来安装固定其他零部件；在图5中示出，所述支座装置包括底座和支架，支架固定在所述底座上。
机床桁架滑座13，所述机床桁架滑座13安装在所述支座装置12上，机床桁架滑座13运行时沿水平方向直线移动；在图5中示出，机床桁架滑座13运行时沿水平方向直线移动是指左右方向移动。
机械手14，所述机械手14安装在所述机床桁架滑座13上，机械手14运行时沿竖直方向直线移动；
工件暂存装置16，所述工件暂存装置16用于临时存放工件；
毛坯框19，所述毛坯框19设置在所述支座装置12上；
成品框20，所述成品框20设置在所述支座装置12上；
机器人18，所述机器人18设置在所述支座装置12上，用于在工件暂存装置16与毛坯框19之间、工件暂存装置16与成品框20之间抓取移动工件。
参见图1和图2所示，一种双工作台动柱立式加工中心机床100，包括机身、罩在机身上的防护罩11、驱动***以及控制***，所述驱动***包括X轴驱动***、Z轴驱动***、Y轴驱动***以及防护门驱动***；所述控制***包括X轴控制***、Y轴控制***、Z轴控制***、自动换刀控制***以及控制防护门开合的防护门控制***；所述机身包括床身1、工作台基座8、工作台、机床墙体5以及刀库7。
所述床身1沿机身的底部为水平设置，所述床身1的中间位置、沿着床身1的长度方向通长设置有并排滑动连接的两个由Y轴驱动***驱动的工作台基座8，在Y轴驱动***驱动下，工作台基座8沿Y轴相对于床身做前后运动实现零件上下料；所述工作台基座8的前端伸出防护罩11外，每个所述工作台基座8上分别连接有一个工作台，分别为工作台一2和工作台二3。
所述床身1的后端横跨两个工作台基座8设置有门形的机床墙体5，所述机床墙体5的顶面设有由X轴驱动控制***控制的、沿顶面长向水平滑动的十字滑座4，在X轴驱动***驱动下，十字滑座4沿X轴相对于机床墙体5做左右运动实现零件的水平向加工；所述机床墙体5与十字滑座4之间通过沿机床墙体5的顶面的长度方向设置的滑道滑动连接，十字滑座4可沿滑道左右滑动。所述十字滑座4的前侧面设有由Z轴驱动控制***控制的、相对十字滑座4竖向滑动的滑枕主轴6，在Z轴驱动***驱动下，滑枕主轴6沿Z轴相对于十字滑座4做上下运动实现零件的竖向加工；所述滑枕主轴6的前端连接有刀架；所述刀库设置在机床墙体的一侧面；
上述实施例的双工作台动柱立式加工中心机床安装在柔性生产线物料传输设备的支座装置上；柔性生产线物料传输设备的工件暂存装置设置在双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二之间。
设置具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的目的是利用实现柔性生产线物料传输设备实现双工作台动柱立式加工中心机床的自动上料和卸料，利用双工作台动柱立式加工中心机床解决传统机床使用一个工作台进行加工，在加工过程中工件上下料时机床都会停机，机床的使用率低的问题。
上述实施例的柔性生产线物料传输设备工作原理如下：
机床桁架滑座沿水平方向向左移动（参照图5），带着机械手到工作台一，机械手沿竖直方向向下移动，机械手在工作台一抓取工件，机械手向上运动到安全位置。机床桁架滑座沿水平方向向右移动到工装板正上方，机械手沿竖直方向向下移动，把工件放到工装板上，机械手向上运动到安全位置。机器人由工装板自动取下加工完成的工件，放到成品框中。
机器人再从毛坯框中取一件毛坯，放到工装板上。机床桁架的机械手沿竖直方向向下移动，抓手抓取工件，机械手向上运动到安全位置。机床桁架滑座沿水平方向向左移动到工作台一上方，机械手沿竖直方向向下移动，把工件放到工作台一的工装上，机械手向上运动到安全位置。
位于工作台二的工件完成加工之后，机床桁架滑座沿水平方向向右移动，带着机械手到工作台二正上方，机械手沿竖直方向向下移动，抓手在工作台二抓取工件，机械手向上运动到安全位置。机床桁架滑座沿水平方向向右移动到工装板正上方，机械手沿竖直方向向下移动，把工件放到工装板上，机械手向上运动到安全位置。机器人自动取下加工完成的工件，放到成品框中。
机器人再从毛坯框中取一件毛坯，放到工装板上。机械手沿竖直方向向下移动，抓手抓取工件，机械手向上运动到安全位置。机床桁架滑座沿水平方向向左移动到工作台二上方，机械手沿竖直方向向下移动，把工件放到工作台二的工装上，机械手向上运动到安全位置。
在上述实施例的柔性生产线物料传输设备中，如图5所示，所述工件暂存装置16为工装板，所述工装板固定在支座装置上，工装板设置在工作台一和工作台二之间。在一种具体实施例中，所述工装板通过工装板支座固定在支座装置上。
本发明物料传输设备机械手和机器人重复运行完成工件的上下料，控制简单，不影响加工时间，能够大幅提高生产效率，并且有利于保证加工产品质量的一致性。
在上述实施例的柔性生产线物料传输设备中，如图4所示，所述机床桁架滑座13通过滑座驱动装置22沿水平方向直线移动，所述滑座驱动装置22安装在支座装置12上。
在上述实施例的柔性生产线物料传输设备中，如图5所示，所述机械手14通过机械手驱动装置21沿竖直方向直线移动，所述机械手驱动装置21安装在机床桁架滑座13上。
本发明中机床的自动换刀是通过回转刀架实现的，回转刀架可设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式，本发明中的回转刀架为四方刀架，回转刀架在结构上具有良好的强度和刚度，可承受粗加工时的切削抗力。
所述防护罩11的前面对应工作台一2和工作台二3的位置分别设有防护门一9和防护门二10，防护门一9和防护罩11由防护门驱动***驱动做相对滑动运动，防护门二10和防护罩11由防护门驱动***驱动做相对滑动运动；
控制防护门开合的防护门控制***是通过在每个防护门的两侧布置两根导轨，由气缸推动防护门做上下运动实现对防护门的控制的；所述防护门一9和防护门二10上分别设有观察窗口；所述防护罩11的顶面开有穿过滑枕主轴6的长条开口，所述防护罩11远离刀库7的一侧面对应墙体5顶面上滑道位置开有方孔，所述方孔为驱动滑道的电机与电源的连接口。
本发明中机床的各部件间在空间上形成三向运动关系，其中X轴上十字滑座沿机床墙体作左右水平运动，由X轴驱动***驱动；Z轴上滑枕主轴沿十字滑座作上下竖直运动，由Z轴驱动***驱动；Y轴上工作台沿床身作前后水平运动，由Y轴驱动***驱动，具体的，在Y1轴上工作台一沿床身作前后水平运动，由Y1轴驱动***驱动，在Y2轴上工作台二沿床身作前后水平运动，由Y2轴驱动***驱动；各驱动***均由控制***控制，协同作用实现机床的三向驱动。
具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的使用方法，包括以下步骤:
步骤一：利用柔性生产线物料传输设备将毛坯框内的待加工零件转移到双工作台动柱立式加工中心机床100的工作台一和工作台二，或者将工作台一和工作台二上的已加工零件转移到成品框；
步骤二：启动机床，加工工作台一上的零件一，此时，零件二处于待加工状态；
步骤三：当工作台一2上的零件一加工完毕后，打开防护门一9，将加工完毕的零件一送出防护罩11外进行上下料，此时，十字滑座4通过滑道滑动到工作台二3对应的工作位置，对工作台二3上待加工的零件二进行加工；
步骤四：当工作台一2完成上料后，工作台一2将另外待加工的零件一送入防护罩11等待工作台二3上零件二加工完毕；
步骤五：当工作台二3上的零件二加工完成后，打开防护门二10，将加工完毕的零件二送出防护罩11外进行上下料，此时，十字滑座4通过滑道滑动到工作台一2对应的工作位置，对工作台一2上的零件一进行加工；
步骤六：重复步骤二到步骤五，连续交替加工工作台一2和工作台二3上的零件。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (10)

1.一种具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，由柔性生产线物料传输设备和双工作台动柱立式加工中心机床组成；
柔性生产线物料传输设备包括：
支座装置，所述支座装置用来安装固定其他零部件；
机床桁架滑座，所述机床桁架滑座安装在所述支座装置上，机床桁架滑座运行时沿水平方向直线移动；
机械手，所述机械手安装在所述机床桁架滑座上，机械手运行时沿竖直方向直线移动；
工件暂存装置，所述工件暂存装置用于临时存放工件；
毛坯框，所述毛坯框设置在所述支座装置上；
成品框，所述成品框设置在所述支座装置上；
机器人，所述机器人设置在所述支座装置上，用于在工件暂存装置与毛坯框之间、工件暂存装置与成品框之间抓取移动工件；
双工作台动柱立式加工中心机床包括：机身、罩在机身上的防护罩、驱动***以及控制***，其特征在于，所述驱动***包括X轴驱动***、Z轴驱动***以及Y轴驱动***；
所述机身包括床身、工作台基座、工作台、机床墙体以及刀库；
所述床身沿机身的底部为水平设置，所述床身的中间位置并排滑动连接有两个由Y轴驱动***驱动的工作台基座，每个所述工作台基座上分别连接有一个工作台，分别为工作台一和工作台二；
所述床身的后端横跨两个工作台基座设置有门形的机床墙体，所述机床墙体的顶面设有由X轴驱动***驱动的、沿顶面长向水平滑动的十字滑座，所述十字滑座的前侧面设有由Z轴驱动***驱动的、相对十字滑座竖向滑动的滑枕主轴，所述滑枕主轴的前端连接有刀架；
所述刀库设置在机床墙体的一侧面；
双工作台动柱立式加工中心机床安装在柔性生产线物料传输设备的支座装置上；柔性生产线物料传输设备的工件暂存装置设置在双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二之间。
2.根据权利要求1所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述控制***包括X轴控制***、Y轴控制***、Z轴控制***和自动换刀控制***。
3.根据权利要求1所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述机床墙体的顶面沿长度方向设有滑道，所述滑道与十字滑座滑动连接。
4.根据权利要求1所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述防护罩的前面对应工作台一和工作台二的位置分别设有防护门一和防护门二；所述驱动***还包括驱动防护门一和防护门二分别与防护罩相对滑动运动的防护门驱动***；所述控制***还包括控制防护门开合的防护门控制***。
5.根据权利要求4所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述防护门一和防护门二上分别设有观察窗口。
6.根据权利要求1所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述工作台基座沿着床身的长度方向通长设置，其前端伸出防护罩外；所述防护罩的顶面开有穿过滑枕主轴的长条开口。
7.根据权利要求1所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述工件暂存装置为工装板，所述工装板固定在支座装置上，工装板设置在工作台一和工作台二之间；所述工装板通过工装板支座固定在支座装置上。
8.根据权利要求7所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述机床桁架滑座通过滑座驱动装置沿水平方向直线移动，所述滑座驱动装置安装在支座装置上。
9.根据权利要求7所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床，其特征在于，所述机械手通过机械手驱动装置沿竖直方向直线移动，所述机械手驱动装置安装在机床桁架滑座上。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的具有柔性物料传输功能的立式加工中心机床的使用方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一：利用柔性生产线物料传输设备将毛坯框内的待加工零件转移到双工作台动柱立式加工中心机床的工作台一和工作台二，或者将工作台一和工作台二上的已加工零件转移到成品框；
步骤二：启动机床，加工工作台一上的零件一，此时，零件二处于待加工状态；
步骤三：当工作台一上的零件一加工完毕后，打开防护门一，将加工完毕的零件一送出防护罩外进行上下料，此时，十字滑座通过滑道滑动到工作台二对应的工作位置，对工作台二上待加工的零件二进行加工；
步骤四：当工作台一完成上料后，工作台一将另外待加工的零件一送入防护罩等待工作台二上零件二加工完毕；
步骤五：当工作台二上的零件二加工完成后，打开防护门二，将加工完毕的零件二送出防护罩外进行上下料，此时，十字滑座通过滑道滑动到工作台一对应的工作位置，对工作台一上的零件一进行加工；
步骤六：重复步骤二到步骤五，连续交替加工工作台一和工作台二上的零件。
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