CN112756988B - 一种柔性加工*** - Google Patents

Abstract

本发明属于零件生产设备技术领域，公开了一种柔性加工***，包括至少一个加工单元、至少一个清洁单元、至少一个测量单元，以及运输单元；所述运输单元包括横轨、至少一个纵轨，以及用于装夹零件的工作台；任意一个纵轨沿横轨的延伸方向移动；所述工作台滑动设置于纵轨；加工单元、清洁单元和测量单元分别设有过渡轨；通过将横轨上移动的工作台从纵轨驱动至过渡轨，使零件置于加工单元或清洁单元或测量单元。本发明能够实现人机分离，在作业过程中形成短时间无人自动化作业乃至持久无人作业，由此降低的零件意外受损和人工意外伤害的危险性。

Description

一种柔性加工***

技术领域

本发明属于零件生产设备技术领域，尤其涉及一种柔性加工***。

背景技术

传统的零件生产线是由多个生产步骤组合而成，一般在各个步骤之间的衔接是通过人工运输实现了，由此在零件转运的过程中，容易出现零件损伤或人工安全隐患。

因此，为了降低零件意外受损和人工意外伤害的可能性，应当设计一套柔性线进行零件加工。

柔性线是指一种省时省力、高效率的加工方式，将加工、清洁、测量等加工常见需要投入人力物力的步骤经由自动化设备控制，以取得更高的加工效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种柔性加工***，能够实现人机分离，在作业过程中形成短时间无人自动化作业乃至持久无人作业，由此降低的零件意外受损和人工意外伤害的危险性。本发明的具体技术方案如下：

一种柔性加工***，包括：

至少一个加工单元；

至少一个清洁单元；

至少一个测量单元；以及

运输单元，所述运输单元包括：

横轨；

至少一个纵轨，任意一个纵轨沿横轨的延伸方向移动；以及

用于装夹零件的工作台，所述工作台滑动设置于纵轨；

其中，加工单元、清洁单元和测量单元分别设有过渡轨；通过将横轨上移动的工作台从纵轨驱动至过渡轨，使零件置于加工单元或清洁单元或测量单元。

在本发明中，零件装夹于工作台，工作台通过纵轨在横轨上滑动，工作台在适合的位置进入加工单元进行零件加工，之后再在返回横轨，并在横轨上滑动，再依次通过清洁单元的零件清洗和测量单元的零件检测，从而实现完整的零件生产工艺；在本发明中，通过运输单元的设置，很好的解决了人工转运存在的问题，使得零件转运时，人工和零件的安全性均得到保证。

优选的，任意一个纵轨设有第一驱动件，所述工作台的底部设有与第一驱动件配合的被动件；任意一个过渡轨设有与被动件配合的第二驱动件。

本发明通过第一驱动件和第二驱动件实现工作台在纵轨和过渡轨上的滑动；当工作台期望进入其加工单元或清洁单元或测量单元时，第一驱动件和相应单元对应的第二驱动件运作，通过被动件实现对工作台的驱动，从而实现工作台从纵轨进入加工单元或清洁单元或测量单元的过渡，如此设置使得加工***中，零件的转运更加便捷和安全。

优选的，任意一个过渡轨在其长度方向均匀的设有若干可升降的定位凸块；所述工作台的底部设有与定位凸块配合的定位凹槽。

任意一个作业单元对零件进行加工处理前，应当保证工作台的稳定性，即加工单元的动作不会影响零件的相对位移；因此，通过定位凸块和定位凹槽的配合，确定了零件的位置；当工作台运动至合适位置后，定位凸块升起并伸入定位凹槽；当作业结束后，定位凸块下降，脱离定位凹槽，从而使工作台能够被转移。

优选的，任意一个过渡轨的两侧设有主动拉紧件。

当工作台进入过渡轨，并由在确定的位置停靠后，利用主动拉紧件将工作台进一步定位在过渡轨上，由此使得作业单元对零件进行作业时，更具有稳定性。

优选的，任意一个加工单元设有切削处理单元；所述切削处理单元包括固液分离单元；所述固液分离单元包括：

用于引流加工单元内切削的冲水设备；

呈线性设置的转运机构，将冲水设备引流的切屑转运至另一处理单元；以及

设置于转运机构底部的存液箱，用于存放引流切削的废水。

当零件在加工单元进行加工时，切屑通过冲水设备冲出，以实现切屑收集；在这个过程中，除了冲水设备提供的水之后，还有切屑液等液体随之冲出；当切屑混合液被送出加工单元后，通过转运机构，实现切削和废水的分离，从而使切屑被转运至另一处理单元，而废水被收集在存液箱内；存液箱内切屑液经过一定时间的静置后，可以实现水和切屑液的分层，从而有利于对废水进行另外的处理。

优选的，任意一个切削处理单元还包括切屑挤压单元；所述切屑挤压单元包括：

挤压设备；

其中，所述转运机构将切屑转运至挤压设备内，并由挤压设备对收集的切屑挤压成块。

当切屑进入挤压设备后，挤压设备预存切屑，当切屑达到一定量时，挤压设备将切屑挤压成块；由此更好实现了加工***对切屑的收集，避免了加工***在进行切屑收集过程中出现粉尘或颗粒。

优选的，任意一个清洁单元包括：

俯仰机构，所述俯仰机构包括固定块和承载块；以及

清洗座体，所述清洗座体与固定块滑动连接，所述清洗座体靠近俯仰机构的一侧设有清洗机构；

其中，清洁单元的过渡轨设置于承载块；清洁单元的过渡轨的一端与承载块的一端铰接，通过转动过渡轨，使工作台朝向清洗机构。

本发明利用清洁单元对加工完成的零件进行清洁；在这个过程中，由于清洁这一步骤仅仅是加工工艺中的中间环节，因而也应当确保零件的初始位置不变，因此，在进行零件清洁时，仍然由工作台作为载体，通过移动工作台而实现将零件置入清洁单元；进行清洁时，将工作台翻起，使零件面向清洁机构，由此更好的实现零件的清洁。

优选的，所述清洗机构包括：

去毛刺机构，所述去毛刺机构与清洗座体滑动连接；以及

除杂机构，所述除杂机构与清洗座体滑动连接。

在本发明中，清洁单元包括去毛刺和除杂；将零件去毛刺后，零件或工作台上会残留碎屑，因此，通过除杂机构能够很好的清理碎屑，从而使工作台和零件保持光亮整洁。

优选的，至少一个加工单元设置于横轨的其中一侧，至少一个清洁单元和至少一个测量单元设置于横轨的另外一侧。

在本发明中，加工属于前段工艺，清洁和测量属于后段工艺；在此基础上，将前段工艺和后段工艺分区，能够使加工***更流畅。

优选的，还包括换刀单元；所述换刀单元包括：

跨设于至少一个加工单元顶部的换刀轨道；

换刀机器人，所述换刀机器人与换刀轨道滑动连接；以及

设置于换刀轨道一侧的刀具库；

其中，任意一个加工单元设有换刀通道；所述换刀机器人从刀具库内拾取刀具，通过换刀通道为加工单元换刀。

在加工单元中，刀具破损是必然的，因此，本发明设置了换刀单元，当任意一个加工单元内的刀具破损后，换刀机器人能够从刀具库中挑选出合适的刀具用于更换，由此也使得刀具的更换更加简便，也实现了无人化操作。

和现有技术相比，本发明能够实现零件加工的短时间无人自动化作业，甚至持久无人作业；本发明通过运输单元实现了零件于每个作业单元之间的转移，由此在省时省力、高效率的加工模式上，确保了零件的安全性和人员的安全性；此外，本发明能够实现切屑的收集，避免了切屑收集过程中出现粉尘或颗粒，保证了车间环境；本发明还通过清洁零件确保了零件测量的精度，以此提高了零件加工的良品率。

附图说明

图1为本发明实施例的俯视图；

图2为本发明实施例的正视图；

图3为本发明实施例中运输单元的示意图；

图4为图3的正视图；

图5为图3的右视图；

图6为图5的A向放大图；

图7为本发明实施例中第一驱动件与被动件的连接示意图；

图8为图7的B向放大图；

图9为本发明实施例中加工单元的示意图；

图10为图9的C向放大图；

图11为本发明实施例中俯仰机构翻起过渡轨后的状态示意图；

图12为图11中链轮传动机构的状态示意图；

图13为本发明实施例中俯仰机构平放过渡轨后的状态示意图；

图14为图13中链轮传动机构的状态示意图；

图15为图13中俯仰机构另一个方向的状态示意图；

图16为本发明实施例中固液分离单元的示意图；

图17为本发明实施例中测量单元的示意图。

图中：100-加工单元；101-冲水设备；102-存液箱；103-传动皮带；104-漏液孔；105-无纺布；106-挤压设备；200-清洁单元；201-固定块；202-承载块；203-弧形轨道；204-联动杆；205-链轮传动机构；206-第二齿条；207-第二齿轮；208-第三齿轮；209-第三齿条；210-限位块；211-限位杆；212-去毛刺机构；213-除杂机构；300-测量单元；301-三坐标测量仪；400-运输单元；401-横轨；402-纵轨；403-工作台；404-第一齿条；405-第二齿轮；406-第一驱动件；407-被动件；408-定位凹槽；500-过渡轨；501-定位凸块；502-限位块；503-主动拉紧件；504-第二驱动件；600-储存单元；700-换刀单元；701-换刀轨道；702-换刀机器人；703-刀具库；704-换刀通道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1～图10所示，一种柔性加工***，包括至少一个加工单元100、至少一个清洁单元200、至少一个测量单元300，以及运输单元400；所述运输单元400包括横轨401、至少一个纵轨402，以及用于装夹零件的工作台403；任意一个纵轨402沿横轨401的延伸方向移动；所述工作台403滑动设置于纵轨402；加工单元100、清洁单元200和测量单元300分别设有过渡轨500；通过将横轨401上移动的工作台403从纵轨402驱动至过渡轨500，使零件置于加工单元100或清洁单元200或测量单元300。

在本实施例中，所述柔性加工***还包括至少一个储存单元600；当工作台403位于储存单元600时，工作人员在储存单元600将零件装配至工作台403；储存单元600同样具有过渡轨500，通过过渡轨500和纵轨402实现工作台403在储存单元600和横轨401之间的转移。

当零件从存储单元置入横轨401后，工作台403跟随纵轨402在横轨401在移动，当其位于加工单元100时，纵轨402停止移动，使工作台403转移至加工单元100内的过渡轨500，然后加工单元100对零件进行加工；零件加工完成后，工作台403再次被转移至横轨401，然后依次进入清洁单元200和测量单元300；测量单元300一侧设有装卸区，工作人员即可在装卸区进行零件良品和不良品分类装卸。

在本实施例中，所述横轨401设有齿条，所述纵轨402设有与齿条啮合的齿轮，该齿轮自带驱动电机，该驱动电机能够实现正反转。通过驱动电机的启动，使得齿轮在齿条上转动，从而带动纵轨402在横轨401上平移。在本实施例中，横轨401包括两根主轨，两根主轨均设有固定在主轨上的第一齿条404；而纵轨402具有四个第一齿轮，分别位于其四角，由此在保证驱动纵轨402移动的基础上，更好的实现对纵轨402的支撑。

为了更好的使用本实施例，任意一个纵轨402设有第一驱动件406，所述工作台403的底部设有与第一驱动件406配合的被动件407；任意一个过渡轨500设有与被动件407配合的第二驱动件504。

在本实施例中，所述第一驱动件406和第二驱动件504的原理结构相同，均为螺旋进给件，其自带驱动电机，该驱动电机能够实现正反转；所述被动件407为若干圆柱块，其在工作台403的长度方向上均匀布置。当需要将工作台403从纵轨402转移至相应的过渡轨500时，第一驱动件406和第二驱动件504同时启动，通过螺旋进给件的转动，使与其接触的圆柱块为着力点，从而实现工作台403的纵向移动。

为了更好的使用本实施例，任意一个过渡轨500在其长度方向均匀的设有若干可升降的定位凸块501；所述工作台403的底部设有与定位凸块501配合的定位凹槽408。

在本实施例中，所述定位凸块501由液压设备控制，具体来说，定位凸块501可以是液压升缩杆的一端。当工作台403从纵轨402转移至相应的过渡轨500，并运动至合适位置后，定位凸块501升起，伸入相对应的定位凹槽408中，由此实现工作台403的定位，进而使作业单元对零件进行处理时，使之精度更高；而零件处理完成后，定位凸块501下降，脱离定位凹槽408，此时工作台403能够在螺旋进给件的驱动下，从过渡轨500转移至纵轨402。

此外，在本实施例中，过渡轨500远离横轨401的一端设有止位块，能够对工作台403的移动进行限位，并对其定位，从而使定位凸块501和定位槽更好的配合。

为了更好的使用本实施例，任意一个过渡轨500的两侧设有主动拉紧件503。

当定位凸块501伸入定位凹槽408后，为了进一步稳定工作台403，此时，利用主动拉紧件503下压工作台403，使工作台403进一步稳定。

在不同的实施例中，定位凸块501可以是单独机构单独控制，也可以为共同体，通过总的控制实现所有定位凸块501的升降，由此同理于主动拉紧件503。在本实施例中，所述主动拉紧件503为液压单独控制的T形块。

如图16所示，为了更好的使用本实施例，任意一个加工单元100设有切削处理单元；所述切削处理单元包括固液分离单元；所述固液分离单元包括用于引流加工单元100内切削的冲水设备101、呈线性设置的转运机构，以及设置于转运机构底部的存液箱102；所述转运机构将冲水设备101引流的切屑转运至另一处理单元；所述存液箱102用于存放引流切削的废水。

在本实施例中，所述转运机构为带轮机构；其包括具有驱动电机的主动轮、从动轮，以及用于连接主动轮和从动轮的传动皮带103。当切屑被水冲出时，切屑落在传动皮带103上，切屑经传动皮带103被转运至下一处理单元；而为了保证实现固液分离，所述传动皮带103具有漏液孔104，废水经漏液孔104流入存液箱102内。将废液静置与存液箱102后，水和切屑液由于密度原因实现上下分层；由此，在本实施例中，所述存液箱102内设有两根输液管，以及两个输液管分别对应的水箱；其中一根伸入存液箱102底部，用于抽水并置入其中一个水箱，然后待下一步处理或循环使用；另外一根输液管伸入存液箱102上部，用于抽出切屑液，并置入另外一个水箱，该水箱具有无纺布105，能够实现二次过滤细微异物，从而使切屑液得到干净的收集，然后待下一步处理或循环使用。

在本实施例中，加工单元100位于地面之上，而切屑处理单元位于地面之下，且切屑处理单元位于其对应的加工单元100的下方，由此节约加工***所占面积。

为了更好的使用本实施例，任意一个切削处理单元还包括切屑挤压单元；所述切屑挤压单元包括挤压设备106；所述转运机构将切屑转运至挤压设备106内，并由挤压设备106对收集的切屑挤压成块。

在本实施例中，将切削挤压成块后，能够更好的实现切屑回收，相对于分散的切屑而言，成块切屑的运输更加方便，并且占用运输设备空间更小。

图11～图15所示，为了更好的使用本实施例，任意一个清洁单元200包括俯仰机构和清洗座体；所述俯仰机构包括固定块201和承载块202；所述清洗座体与固定块201滑动连接，所述清洗座体靠近俯仰机构的一侧设有清洗机构；清洁单元200的过渡轨500设置于承载块202；清洁单元200的过渡轨500的一端与承载块202的一端铰接，通过转动过渡轨500，使工作台403朝向清洗机构。

在本实施例中，所述俯仰机构使得工作台403从水平位置转动至垂直位置，由此方便清洗机构对零件和工作台403进行清洗。具体的，所述俯仰机构包括设置于两侧的弧形轨道203、联动杆204和链轮传动机构205；弧形轨道203内设有远其延伸方向设置的第二齿条206；所述联动杆204与承载块202的自由端连接，其两端设有与第二齿条206啮合的第二齿轮207，该齿轮通过链轮传动机构205的驱动而在第二齿条206上运动，从而实现承载块202带动工作台403面向清洗机构。在另外一些实施例中，所述承载块202通过液压传动的方式实现抬起或倒下。

此外，所述清洁机构设有一驱动设备，其主动端具有第三齿轮208，而清洁机构的外部固定设置有第三齿条209，第三齿轮208和第三齿条209啮合；当其驱动设备运转时，即可实现清洁机构的移动，从而使清洁机构靠近工作台403或远离工作台403；上述驱动设备同样能实现正反转。再次基础上，在两个弧形轨道203靠近清洗机构的一端均设有限位块210，而清洗座体的顶部设有限位杆211，当清洗座体平移时，限位杆211的两端分别在两个限位块210内滑动。

为了更好的使用本实施例，所述清洗机构包括去毛刺机构212和除杂机构213；所述去毛刺机构212与清洗座体滑动连接；所述除杂机构213与清洗座体滑动连接。

在本实施例中，所述去毛刺机构212主要由可转动的毛刷组件组成，其自带驱动电机，使毛刷组件转动，从而实现去毛刺的目的；在毛刷组件转动过程中，能够在清洗座体的长度方向来回移动，从而更好的进行清洁作业；所述去毛刺机构212的移动同样通过齿轮齿条机构实现。

所述除杂机构213包括喷水组件和吹气组件；所述喷水组件对零件和工作台403进行水洗，而吹气组件则是为了吹干清洗零件和工作台403时残留的水。所述除杂机构213通过能够通过齿轮齿条机构在清洁座体的长度方向盖上移动。

需要说明的是，所述承载块202和过渡轨500所在区域还设有防护罩，以此避免在清洁过程中，切屑落至承载台而导致的过渡轨500无法放平于承载块202。在本实施例的附图中未示出防护罩。

为了更好的使用本实施例，至少一个加工单元100设置于横轨401的其中一侧，至少一个清洁单元200和至少一个测量单元300设置于横轨401的另外一侧。

在本实施例中，具有多个加工单元100，将这些加工单元100设置于横轨401的其中一侧；本实施例具有一个测量单元300和一个清洁单元200，将这两个作业单元设置于横轨401的另外一侧，由此实现了前段工艺和后段工艺的作业分区，由此使得提高了加工***的作业效率。在本实施例中，多个加工单元100并排设置。

如图1和图2所示，为了更好的使用本实施例，还包括换刀单元700；所述换刀单元700包括跨设于至少一个加工单元100顶部的换刀轨道701，以及换刀机器人702、设置于换刀轨道701一侧的刀具库703；所述换刀机器人702与换刀轨道701滑动连接；任意一个加工单元100设有换刀通道704；所述换刀机器人702从刀具库703内拾取刀具，通过换刀通道704为加工单元100换刀。

所述换刀单元700跨设于加工单元100的上方；具体的，换刀轨道701位于任意一个加工单元100的上部；当任意一个刀具需要更换时，通过换刀机器人702在换刀轨道701上的移动而达到该加工单元100的相应位置，然后取下该加工单元100的受损刀具，并将其放置于刀具库703中，然后再从刀具库703中拾取合适的刀具，并将之通过换刀通道704将新刀具送入加工单元100内，从而实现由加工单元100实现刀具更换。被换下的受损刀具由工作人员进行处理。

需要说明的是，在加工单元100中具有刀具检测***，能够判断刀具是否断刀、破损或其他寿命用尽时的情况；由此进一步实现无人化管理。此外，在本实施例中，所述换刀机器人702为ABB六轴机械手臂，其在换刀轨道701上的移动方式同样可以使用齿轮齿条机构来实现。

如图17所示，在完成零件和工作台403的清洗后，需要将零件转运至测量单元300，测量单元300内设有三坐标测量仪301；由此，通过三坐标测量仪301能够很好的实现零件的在线测量，从而实现良品和不良品的判断。

在具体进行零件加工时，零件在储存单元600由工作人员装入工作台403，然后工作台403带动零件依次经过加工单元100、清洁单元200，以获得成品零件，之后再由工作台403将零件转运至测量单元300，由测量单元300完成成品的良品和不良品判断，最后工作人员在测量单元300一侧的装卸区完成良品收集和不良品收集。

在本实施例中，清洁单元200和测量单元300都可以适量增加，以进一步提高加工***的生产效率，同理储存单元600和装卸区也可适量增加。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种柔性加工***，其特征在于，包括：

至少一个加工单元；

至少一个清洁单元；

至少一个测量单元；以及

运输单元，所述运输单元包括：

横轨；

至少一个纵轨，任意一个纵轨沿横轨的延伸方向移动；以及

用于装夹零件的工作台，所述工作台滑动设置于纵轨；

其中，加工单元、清洁单元和测量单元分别设有过渡轨；通过将横轨上移动的工作台从纵轨驱动至过渡轨，使零件置于加工单元或清洁单元或测量单元；

任意一个清洁单元包括：

俯仰机构，所述俯仰机构包括固定块和承载块；以及

清洗座体，所述清洗座体与固定块滑动连接，所述清洗座体靠近俯仰机构的一侧设有清洗机构；

其中，清洁单元的过渡轨设置于承载块；清洁单元的过渡轨的一端与承载块的一端铰接，通过转动过渡轨，使工作台朝向清洗机构；

所述俯仰机构还包括设置于两侧的弧形轨道、联动杆和链轮传动机构；

弧形轨道内设有远其延伸方向设置的第二齿条；所述联动杆与承载块的自由端连接，其两端设有与第二齿条啮合的第二齿轮，该齿轮通过链轮传动机构的驱动而在第二齿条上运动，从而实现承载块带动工作台面向清洗机构；

任意一个过渡轨的两侧设有主动拉紧件。

2.如权利要求1所述的一种柔性加工***，其特征在于，任意一个纵轨设有第一驱动件，所述工作台的底部设有与第一驱动件配合的被动件；任意一个过渡轨设有与被动件配合的第二驱动件。

3.如权利要求1所述的一种柔性加工***，其特征在于，任意一个过渡轨在其长度方向均匀的设有若干可升降的定位凸块；所述工作台的底部设有与定位凸块配合的定位凹槽。

4.如权利要求1所述的一种柔性加工***，其特征在于，任意一个加工单元设有切削处理单元；所述切削处理单元包括固液分离单元；所述固液分离单元包括：

用于引流加工单元内切削的冲水设备；

呈线性设置的转运机构，将冲水设备引流的切屑转运至另一处理单元；以及

设置于转运机构底部的存液箱，用于存放引流切削的废水。

5.如权利要求4所述的一种柔性加工***，其特征在于，任意一个切削处理单元还包括切屑挤压单元；所述切屑挤压单元包括：

挤压设备；

其中，所述转运机构将切屑转运至挤压设备内，并由挤压设备对收集的切屑挤压成块。

6.如权利要求1所述的一种柔性加工***，其特征在于，所述清洗机构包括：

去毛刺机构，所述去毛刺机构与清洗座体滑动连接；以及

除杂机构，所述除杂机构与清洗座体滑动连接。

7.如权利要求1～6任一项所述的一种柔性加工***，其特征在于，至少一个加工单元设置于横轨的其中一侧，至少一个清洁单元和至少一个测量单元设置于横轨的另外一侧。

8.如权利要求7所述的一种柔性加工***，其特征在于，还包括换刀单元；所述换刀单元包括：

跨设于至少一个加工单元顶部的换刀轨道；

换刀机器人，所述换刀机器人与换刀轨道滑动连接；以及

设置于换刀轨道一侧的刀具库；

其中，任意一个加工单元设有换刀通道；所述换刀机器人从刀具库内拾取刀具，通过换刀通道为加工单元换刀。

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