CN114273954A - 使用托盘载料的加工机床及自动上下料加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用托盘载料的加工机床及其使用托盘载料的自动上下料加工方法。机床包括床身，加工台，加工主轴，上料区和下料区，机械手，上料区内堆叠放置托盘，托盘设置了拾取位，上料区内最上层托盘为空盘后，上料区最上层的空托盘搬运到下料区作为盛放已加工物料的托盘。采用直接在加工台前方简单地设置上料区和下料区，并通过机械手将上料区的空托盘搬运到下料区进行重复利用，进而实现在不对机床床身做过多改动的情况下，让上料区和下料区都得到更多托盘堆叠空间，空间布局更加合理，同一个托盘在上料区和下料区循环利用，既省去了现有技术中在机床附近区域设置空盘回收区的空间，又保证了上下料的自动化。

Description

使用托盘载料的加工机床及自动上下料加工方法

技术领域

本发明涉及加工机床技术领域，具体涉及一种使用托盘载料的加工机床及自动上下料加工方法。

背景技术

加工机床的上下料模块是加工机床的重要组成部分，尤其是自动化集成度较高的加工机床，上下料的效率及稳定性决定了加工机床的整体效率和性能，由于加工机床不同于生产线或加工线，加工机床的床身面积有限，如何在有限的床身上进行各个部件的合理布局以提升加工机床的加工效率和性能是行业内技术人员需要不断攻克与完善的难题。现有的加工机床多采用料架的方式存储物料，其在加工台前设置上料架和下料架，需要人工时刻注意到料架内的物料容量情况，并需要及时人工替换掉空的上料架及取下满载的下料架。还有的加工机床采用输送带的方式设置在机床加工台前，对于加工机床的上料效率有极大的改善，但仅适用于普通片材的加工，且输送线会占用床身较大的空间，不利于床身的结构优化和成本削减。对于高端钢化膜，手机盖板不允许因为堆叠时玻璃片料之间的滑动而产生的小刮伤，智能手表玻璃屏太小，堆叠时易倾倒，且分片不易及刮蹭划伤同样影响加工品质，而采用人工提前预插架方式来供料的话，无法节省人工。

虽然现有技术中存在采用托盘载料或通过隔离纸/隔离板进行上下料的加工机床，但是其托盘载料后每次在托盘光盘后需要人工取下托盘，效率较低，尽管有一些加工机床可以用机械手取下托盘或取掉隔离纸/隔离板，但是由于已经空载的托盘需要重新装待加工物料，隔离纸/隔离板可能会废弃或被清洁后重新应用在待加工物料托盘中实现隔离效果，机械手会将托盘或隔离纸/板取到加工机床床身外侧的某个区域以便于操作人员及时快速取走，同时也不会影响到机床加工工序或占用机床床身的空间。虽然这种方式能够解决高端物料的隔离及取放，但是取料端的效率仍然比较低，影响了加工机床的整体性能。另外，现有加工机床对于高端物料的加工往往选择在下料区使用插架方式的料架，以保证物料之间具有较好的分离效果及较高的物料容量，但插架式料架对机械手的运行精度有较高要求，进而限制了下料的方式或工序。因此，现有加工机床，尤其是加工高端物料时采用托盘载料的加工机床普遍存在自动化及智能化的集成度不够高，空间布局不合理，加工效率低及整体性能较差的问题。

发明内容

本发明提供一种使用托盘载料的加工机床及其使用托盘载料的自动上下料加工方法，以解决上述问题。

本发明提供的一种使用托盘载料的加工机床，包括床身，位于床身上的加工台，与加工台配合的加工主轴，用于放置待加工物料的上料区和用于放置已加工物料的下料区，以及用于在加工台与上料区和下料区之间移动的机械手，上料区内堆叠放置用于盛放待加工物料的托盘，托盘上还设置了可被机械手拾取的拾取位，机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运直至最上层托盘为空盘后，机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

优选地，机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运直至最上层托盘物料为空盘后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘的方式包括：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；或者机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

优选地，上料区和下料区沿床身横向并排设置，上料区和下料区均设置了放置架，托盘固定放置在放置架上。

优选地，上料区和/或下料区的放置架上设置了用于检测区域内是否有托盘的检测装置。

优选地，所述放置架包括支撑架和固定于支撑架上的承载板，承载板靠近加工台的一侧设置了后挡板，承载板横向两侧设置的侧挡板，两侧挡板与后挡板围合成前侧和顶部敞开且可限定托盘的放置区。

优选地，两侧的侧板长度小于承载板两侧边的长度，两侧的侧板沿着顶边由后至前向下倾斜设置斜面以增大避空空间。

优选地，上料区的放置架设置在一可控升降台上，可控升降台根据上料区最上层托盘内所有待加工物料被取走后或最上层空托盘被取走后的高度差使放置架提升相应高度以保证机械手在同一水平高度拾取空托盘或待加工物料。

优选地，下料区的放置架设置在另一可控升降台上，所述另一可控升降台根据下料区放置了最新空托盘后或最上层托盘满载了已加工物料后的高度差使放置架下降相应高度以保证机械手在下料区同一水平高度放置已加工物料或空托盘。

优选地，在上料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘输送至上料区的上料输送带，和/或在下料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘由下料区输送至床身外侧的下料输送带。

优选地，所述机械手上设置了吸盘，托盘在朝上的表面上设置了用于容置物料的料槽及与所述吸盘相对应的平整表面作为拾取位，拾取位设置在料槽内或设置在料槽间隔离壁的上表面。

优选地，所述托盘包括具有薄片结构的承载体，承载体正面向下凹进形成用于容置物料的料槽并在承载体背面形成相应的料槽凸起，用于当相同两载料托盘以相同方位堆叠放置时两载料托盘形成嵌套堆叠，料槽在承载体上呈中心对称布置，承载体正面位于非中心位置向内凹进形成止套槽并在承载体背面形成相应的止套凸起用于当相同两载料托盘相对旋转180度堆叠放置时一载料托盘上的止套槽与另一载料托盘上的止套凸起位置错开不发生嵌套，相邻载料托盘错向设置。

优选地，承载体边缘弯折向下延伸形成侧壁支撑座，止套槽的深度及料槽深度小于侧壁支撑座高度，止套槽设置两个以上且在承载体上呈非中心对称布置，止套槽设置在侧壁支撑座上形成顶部及外侧敞开的外止槽套，外止套槽在侧壁支撑座背面形成对应的外止套凸起，外止套槽的数量为两个以上且分别非齐平地错开设置在侧壁支撑座相对两侧。

优选地，承载体上料槽的其中一侧壁的一部分向内凹进形成内止套槽，内止套槽在承载体背面形成对应的内止套凸起。

优选地，加工台上设有两个以上并排设置的加工工位，机械手上设置了与加工工位数量及间距一致的吸盘，托盘上料槽数量是机械手上吸盘数的整数倍且呈阵列式分布。

优选地，机械手上相邻吸盘间距是单排/列相邻料槽间距的整数倍，机械手上相邻吸盘间距是相邻单排/列料槽间距的1倍时，机械手上的吸盘沿托盘中单排/列料槽依次取料；机械手上相邻吸盘间距是单排/列相邻料槽间距的N倍时，单排/列料槽数量是吸盘数量的N倍，机械手上的吸盘在托盘中沿单排/列料槽间隔取料N次将单排/列料槽内的物料取完，N是大于或等于2的整数。

优选地，料槽的底面设置有防粘纹及排液孔，料槽内设置了拾取位时防粘纹及排液孔避开拾取位设置。

优选地，所述托盘采用pvc吸塑成型。

优选地，所述床身上的加工台有两个且分别可在纵向上移动，所述机械手可在横向、竖向及纵向上移动，所述加工主轴的数量为两个以上，每个加工台上的加工工位与加工主轴的数量及间距对应一致。

优选地，上料区放置两堆以上的堆叠托盘，每一堆的堆叠托盘中盛放相同类型的物料或盛放不同类型的物料，机械手对应地将上料区的所述两堆以上的堆叠托盘随着加工工序转移至下料区相应位置。

本发明还提供一种加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法，应用于上述使用托盘载料的加工机床，包括如下步骤：

步骤A：在上料区内堆叠放置满载的用于盛放待加工物料的托盘，在下料区放置一个空托盘；

步骤B：控制机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运，加工主轴在加工台上将待加工物料加工成已加工物料，机械手将加工台上的已加工物料搬运至下料区的托盘上，直至上料区的最上层托盘物料为空盘；

步骤C：控制机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；

步骤D：返回至步骤B，直至上料区托盘内的所有待加工物料均被搬运至加工台被加工成已加工物料并被搬运至下料区的托盘内。

优选地，步骤A中所述在上料区内堆叠放置满载的用于盛放待加工物料的托盘，在下料区放置一个空托盘的步骤，包括：在满载的用于盛放待加工物料的托盘上放置一个空载的托盘后一并放入到上料区，然后控制机械手将上料区内所述的空托盘搬运至下料区。

优选地，在步骤D中，最后一片物料被机械手搬运至下料区的托盘内，全部托盘及物料一并被搬离下料区之后，控制机械手将上料区的最后一个空托盘搬运至下料区。

优选地，步骤B中上料区的最上层托盘物料为空盘之后进入步骤C控制机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘的工序包括：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；或者机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

上述技术方案可以看出，由于本发明采用直接在加工台前方简单地设置上料区和下料区，并通过机械手将上料区的空托盘搬运到下料区进行重复利用，进而实现在不对机床床身做过多改动的情况下，让上料区和下料区都得到更多托盘堆叠空间，空间布局更加合理，而且堆叠托盘上料和堆叠托盘下料的方式能够进一步保证物料得到上料和下料的全程保护、不被损伤，机械手的放料精度的要求也会进一步降低，对提升机械手运行效率所有帮助，另外，上料区满载物料的托盘被光盘后会随即被自动搬运至下料区作为已加工物料的托盘，同一个托盘在上料区和下料区循环利用，既省去了现有技术中在机床附近区域设置空盘回收区的空间，又保证了上下料的自动化，同时极大的节约了托盘成本，大幅提升了整个加工机床的上下料效率，自动化和智能化的集成度得到了大幅提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例1中加工机床的立体结构示意图；

图2是本发明实施例1中加工机床略去壳罩、机械手及加工主轴后的结构示意图；

图3是本发明实施例1中机械手对应托盘的结构示意图；

图4是本发明实施例1中托盘正面结构示意图；

图5是图4中A部结构放大示意图；

图6是本发明实施例1中托盘背面结构示意图；

图7是本发明实施例2中加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供一种使用托盘载料的加工机床，结合图1至图6所示，包括床身1，床身可以采用大理石床身，当然也可以采用金属床身，床身是整个加工机床的承载基础，床身1上设置加工台2，加工台是对物料进行加工的地方，还设置了与加工台2配合的加工主轴3，本实施例技术方案对于简单的单主轴机床也适用，单主轴则对应加工台上的单个加工位，对于单个加工主轴配置双加工工位的情况也适用，一个加工工位在加工时，另一个加工工位可以放置待加工的物料。加工工位设置在加工台上，一般加工工位上设置真空吸附装置保证物料在加工时被固定，同时加工工位还配设定位夹具和对刀仪，保证物料的放置位置的精准性及加工主轴的精准性。加工台2前方设置上料区4和下料区5，机床还配置了用于将物料在加工台2与上料区4和下料区5之间搬运的机械手6，本实施例中床身上的加工台有两个且分别可在纵向上移动，即双Y轴加工台(此处定义X轴对应床身横向，Y轴对应床身纵向，Z轴对应床身竖向，该定义仅为便于读者理解技术方案)，所述机械手可在横向、竖向及纵向上移动，所述加工主轴的数量为两个以上，具体为4个，双加工台中每个加工台上的加工工位也是4个，与加工主轴的数量4个及间距对应一致，保证每个加工主轴在其中一个加工台上进行加工时都有一个加工工位供其使用。本实施例中加工台上设有两个以上并排设置的加工工位(具体是4个)，机械手6上设置了与加工工位数量及间距一致的吸盘(4个)，托盘上料槽72数量是机械手上吸盘数的整数倍且呈阵列式分布，以便于机械手能够完整取完片料。

上料区4内堆叠放置用于盛放待加工物料的托盘7，托盘7上还设置了可被机械手6拾取的拾取位71，拾取位可以是托盘上的一个组成部分，例如对于夹持型的机械手，托盘的边沿或者托盘上的某个可被夹持的凸起部位可视为拾取位，对于带有吸盘的机械手而言，托盘上平整的某个表面可以作为拾取位，对于柔软材质的PVC托盘，托盘上任何一个能够吸盘吸住的位置都可以作为拾取位，拾取位还可以是附加在托盘上的附加件，可以拆除，也可以是与托盘一体成型的组成部分。本实施例中物料以玻璃屏片材9作为示例，后续所称的片材、片料都是指物料，机械手6上设置了吸盘61能够吸取片材。托盘7在朝上的表面上设置了用于容置物料的料槽72及与所述吸盘61相对应的平整表面作为拾取位73，拾取位设置在料槽内或设置在料槽间隔离壁的上表面，本实施例中选择料槽内设置拾取位，充分发挥了料槽的多功能，共用了位置、节省了空间，若设置在料槽间隔离壁上表面则需要考虑隔离壁的宽度。加工时，机械手6将上料区4内最上层托盘内的物料向加工台2搬运直至最上层托盘为空盘后，机械手6定位到最上层托盘的拾取位71并将上料区4最上层的空托盘搬运到下料区5堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。因为上料区是堆叠放置托盘，所以机械手会从最上层的托盘开始取料，托盘具有多个料槽能够容纳多个片料，为了更好的保护片材，选择一个料槽内只放置一片物料，机械手按照单个加工台的加工工位数量每次吸取一定数量的物料至相应加工台的加工工位，直到最上层托盘的物料被取光成为空盘，然后机械手上的吸盘对准该最上层空盘的拾取位将该空盘从上料区取走，并搬运到下料区作为其最上层空盘而继续盛放已加工物料，这一工序使得托盘由上料区的待加工物料托盘随着加工工序的推进变成了下料区已加工物料托盘，一物两用，且顺序利用，省去了以往待加工物料托盘空盘后需要集中存放的区域，待加工物料托盘及时转入到下料区作为已加工物料托盘，结构与工序完美结合，大幅提升上下料的效率。

机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运直至最上层托盘物料为空盘后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘的方式包括两种。第一种方式：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。第一种方式能够保证下料区的托盘中每个料槽都能放满已加工物料，充分保证托盘的满载量。第二种方式是：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。第二种方式会使下料区最下一层的托盘(下料区一开始放置的第一个托盘)有一个料槽是空的，但下料区的其他层托盘仍然会是完全满载的。因此，本实施例中优选第一种方式。

本实施例中上料区4和下料区5沿床身横向并排设置，布局简单，加工机床进行加工时会有冷却液及清洗液产生，上料区3和下料区4均设置了放置架8，托盘7固定放置在放置架8上，使得托盘可以提升高度，保证托盘内物料相对于床身而言类似悬空状态，避免床身的冷却液或清洗液污染到物料，同时托盘提升高度也可以减少机械手行程。

本实施例中放置架8具体结构包括支撑架81和固定于支撑架上的承载板82，支撑架是立柱，节约成本、固定牢靠，承载板靠近加工台的一侧设置了后挡板83，以便于遮挡加工台上喷溅的碎屑或污液，承载板横向两侧设置的侧挡板84，两侧挡板与后挡板围合成前侧和顶部敞开且可限定托盘的放置区，半围合的结构既能够实现保护作用又不至于影响机械手取放料。两侧的侧板长度小于承载板两侧边的长度，节约材料成本，两侧的侧板沿着顶边由后至前向下倾斜设置斜面以增大避空空间，方便机械手或操作人员的操作，减少工序干涉。

上料区可以放置两堆以上的堆叠托盘，每一堆的堆叠托盘中可以盛放相同类型的物料也可以盛放不同类型的物料，以实现同一机床对于多类型物料的加工，丰富了机床的加工性能，机械手会对应地将上料区的两堆以上的堆叠托盘随着加工工序转移至下料区相应位置，即下料区已加工物料的堆叠托盘与先前上料区待加工物料的堆叠托盘的放置位置是对应一致的。此种方式有效的解决了一个托盘盛放过多物料时不易***作人员搬运的问题，同时也提供了同一机床能够同时高效加工不同类型物料的优化方案。

为了便于加工，上料区和下料区的放置架上设置了用于检测区域内(即上料区对应的区域和下料区对应的区域)是否有托盘的检测装置，该检测装置可以采用近接开关检测单元、红外检测单元或光栅检测单元，同时还能够兼用做检测托盘所放位置是否准确。当检测到上料区没有托盘时则加工工序无法开始，当检测到下料区没有托盘时，则机械手不会向下料区搬运已加工物料。作为一个实施例，当前一轮加工完成后，新一轮加工开始时，下料区检测到没有托盘，而上料区已经由操作人员放置了堆叠的的托盘，且最上层是空盘，那么此时机械手可以直接从上料区取空盘放到下料区，操作人员只需要向上料区供料即可，同样，当一轮加工完成后，***可以根据加工数量判定下料区是否已经满载，进而可以控制一个提醒装置提醒操作人员将下料区的满载托盘取走，进入新一轮加工。为进一步地提升智能化自动化，在上料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘输送至上料区的上料输送带，操作人员可以在床身外将满载待加工物料的托盘放在输送带上，甚至可以排队放置堆叠的托盘，这样可以一次放置物料，由上料输送带分批送入到上料区加工，如果第一位置的堆叠托盘上放置一个空盘，那么初始加工时该空盘就能被机械手放到下料区，不用操作人员放置，减少人工介入。同样地，在下料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘由下料区输送至床身外侧的下料输送带，当下料区的堆叠托盘满载后，下料输送带将该满载的堆叠托盘输送到床身外侧，下料输送带位于床身外侧的部分甚至可以排队放置满载的堆叠托盘，由操作人员一次性将下料输送带上的堆叠托盘取走。这样能够实现一个操作人员操作几十上百台加工机床。上料输送带和下料输送带可以单独分别设置，也可以同时设置。加工机床的床身有壳罩11保护，输送带处留空，操作人员位于罩壳外侧操作能够减少操作人员的事故，减少操作人员的安全。

在其他实施例中，上料区的放置架设置在一可控升降台上，可控升降台根据上料区最上层托盘内所有待加工物料被取走后或最上层空托盘被取走后的高度差使放置架提升相应高度以保证机械手在同一水平高度拾取空托盘或待加工物料。初始加工时，可控升降台位于低点，随着物料被持续加工，可控升降台组件提升到高点。由于料槽内片料具有一定厚度，取料位在料槽底，最上层托盘中的片料被取光后，可控升降台需要提升一个片料的厚度以使空盘的取料位能够到达机械手的固定水平高度，空盘被取走后，可控升降台根据高度差继续提升相应高度，以保证最上层的托盘中片料能够被机械手在该固定高度吸取，此种设置可以保证最上层托盘中的片料及最上层空盘始终保持在一个固定的水平高度上，机械手在同样的水平高度取料，减少了运行的行程，保证了取料的准确性，提升了上料的效率。当然还可以在下料区的放置架设置在另一可控升降台上，所述另一可控升降台根据下料区放置了最新空托盘后或最上层托盘满载了已加工物料后的高度差使放置架下降相应高度以保证机械手在下料区同一水平高度放置已加工物料或空托盘。下料区的可控升降台在初始状态时则位于高点，随着物料的逐渐加工完，其逐渐位于低点。对于升降台的结构，可以采用伺服电机配合丝杆传动组件及滑动座，放置架设置于滑动座上随之升降，当然也可以采用其他伺服电机配合皮带轮传输结构，或其他已有的传动结构，此处不再赘述。

为了提升加工效率，加工台2上设有两个以上并排设置的加工工位，机械手上设置了与加工工位数量及间距一致的吸盘，托盘上料槽数量是机械手上吸盘数的整数倍且呈阵列式分布。

本发明实施例还提供了一种用于上料区和下料区使用的托盘，具有薄片结构的承载体70，承载体70朝上的表面还设置用于与加工机床机械手自动取放相配合的拾取位71，承载体70正面向下凹进形成用于容置物料的料槽72并在承载体背面形成相应的料槽凸起721，用于当相同两载料托盘以相同方位堆叠放置时两载料托盘形成嵌套堆叠，包括了下层托盘的外层、料槽和上层托盘的外层、料槽凸起对应嵌套，料槽72在承载体70上呈中心对称布置，保证了托盘旋转180度后料槽位置仍然是与相邻托盘中的料槽上下对应的，承载体70正面位于非中心位置向内凹进形成止套槽73并在承载体背面形成相应的止套凸起731用于当相同两载料托盘相对旋转180度堆叠放置时一载料托盘上的止套槽与另一载料托盘上的止套凸起位置错开不发生嵌套。

本实施中承载体70边缘弯折向下延伸形成侧壁支撑座701，侧壁支撑座一方面能够起到支撑作用，另一方面使整个托盘形成一个背面凹进的大凹槽结构，可以和其他托盘整体上外层嵌套，止套槽73的深度及料槽72深度小于侧壁支撑座701高度，保证料槽处于托盘上下方向的接近居中位置，槽底背面似悬空状态，形成保护，并可节省一定材料。

止套槽73设置两个以上且在承载体70上呈非中心对称布置，保证托盘错向(错开180度方向)设置后止套槽与止套凸起不会重合进而发生嵌套。为了使托盘错向堆叠后尽量平稳，两个以上的止套槽在承载体上以配重匀称的方式分布，所谓配重匀称的方式即以托盘的重心为参考点均匀设置，例如在左侧有个止套槽，在右侧对应位置应设置非对称的止套槽，两侧的位点尽量匀称，中间线上当然也可以设置非重心对称止套槽。如图所示，止套槽设置在侧壁支撑座上形成顶部及外侧敞开的外止槽套73，外止套槽73在侧壁支撑座背面形成对应的外止套凸起731，外止套槽73的数量为两个以上且分别非齐平地错开设置在侧壁支撑座相对两侧，如图中所示，外止套槽在两侧各设置了5个，但两侧的止套槽并非齐平对应的，尽管错向旋转后会有部分重叠，但仍不会完全重合并发生嵌套。

承载体上料槽的其中一侧壁的一部分向内凹进形成内止套槽73，内止套槽在承载体背面形成对应的内止套凸起731。这种结构更有利于加工，止套槽与料槽一体成型，还能够兼做料槽的透气结构，防止片料在料槽中粘连。

为了进一步防止片料在料槽中粘连，料槽72的底面设置有防粘纹74及排液孔75，防粘纹可以是多个凸起结构或凹槽结构，本实施例中防粘纹是多道长条凸起，在其他实施例中也可是多个凸起点块或凹点。使得片料与料槽底存在间隙，防止粘连，排液孔的数量也是多个，增加透气性，且一旦有废屑或废液落入料槽亦可通过排液孔排出。料槽内设置了拾取位时防粘纹及排液孔避开拾取位设置。

本实施例中载料托盘采用pvc吸塑成型，有利于托盘快速高效的生产加工，具有较大的实用效果，托盘采用PVC吸塑成型，正面具有凹槽的，其背面即对应形成凹槽凸起，防粘纹在正面是凸起的，在背面即会形成对应的凹槽，能够形成超薄的薄片结构。耗材、成本降至最低，但可提升生产效率及产能，且结构上会使空间占用，尤其是高度空间的占用达到最低。

本实施例中两个以上相同的载料托盘能够形成特别的堆叠结构，即两个以上的载料托盘堆叠放置，载料托盘空载时相邻两载料托盘以相同方位嵌套堆叠，载料托盘载料时两相邻载料托盘相对旋转180度未嵌套堆叠。错向堆叠时能够用于加工上料工序中托盘不粘连，正向(相同方位)堆叠时能够用于嵌套存放节约存放空间。

机械手6上相邻吸盘间距是单排相邻料槽间距的整数倍，机械手上相邻吸盘间距是相邻单排料槽间距的1倍时，即吸盘间距和料槽间距相等，那么机械手上的吸盘沿托盘中单排料槽依次取料，即取完1234接着取5678；机械手上相邻吸盘间距是单排相邻料槽间距的N倍时，单排料槽数量是吸盘数量的N倍，机械手上的吸盘在托盘中沿单排料槽间隔取料N次将单排料槽内的物料取完，N是大于或等于2的整数。以机械手上相邻吸盘间距是单排相邻料槽间距的2倍时为例，吸盘数量是4个，那么单排料槽数量就要有8个，第一排取料时，机械手吸取了1357，第二次在第一排取料时则取2468，刚好2次取完第一排上的物料，然后去第二排、第三排去取。显然，如果是按列布局，机械手按列取料也是同样原理。

本实施例中这种特别结构的托盘能够让加工机床上料效率更好，托盘分离效果明显，与加工工序配合效果明显。

实施例2：

基于上述实施例1中的使用托盘载料的加工机床，本实施例提供了一种加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法。如图7所示。包括101上料准备步骤，102上下料与加工步骤，103转换托盘步骤及104继续上下料与加工步骤。

其中101上料准备步骤中，在上料区内堆叠放置满载的用于盛放待加工物料的托盘，在下料区放置一个空托盘。这一步骤有两种实现方式，第一种是操作人员将准备好的待加工物料放入到托盘，然后将堆叠的托盘搬到机床上料区内，然后在下料区放一个空托盘，然后启动加工程序，机床开始自动上下料加工。第二种方式是：操作人员在满载的用于盛放待加工物料的托盘上放置一个空载的托盘后一并放入到上料区，然后按下启动按钮，启动机床的自动上下料加工工序，机床控制机械手将上料区内所述的空托盘搬运至下料区。第二种方式能够减少人工介入，提升自动化和智能化。

102上下料与加工步骤中，控制机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运，加工主轴在加工台上将待加工物料加工成已加工物料，机械手将加工台上的已加工物料搬运至下料区的托盘上，直至上料区的最上层托盘物料为空盘。此时进入了正式的加工工序中，机械手不断的从上料区的托盘中取料并放到加工台由加工主轴加工，因为一开始已经在下料区放置了空托盘，所以加工主轴将物料加工好后，机械手可以直接将加工台的物料搬运到下料区的托盘内盛放。经过机械手的多趟往返取放，上料区最上层的托盘中的物料会被取光。

加工工序自然进入到103转换托盘步骤，即控制机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。这一步骤中实现了同一个托盘在不同区域的功能转换，待加工物料托盘变成了已加工物料托盘。

在102上下料与加工步骤中上料区的最上层托盘物料为空盘之后进入步骤103转换托盘步骤中，可以通过两种工序衔接，第一种工序是：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。第一种工序显然能够让下料区的每个托盘内都装满已加工物料，容量更大。

第二种工序是：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。第二种工序则由于转换的时机较早，因此在下料区的第一个托盘中会少装一块物料，但是其他托盘中仍然会是满料的。本实施例中优选第一种工序进行加工。

在上料区的最上层空盘被搬运到下料区完成转换后，机床继续正常加工，即进入到104继续上下料与加工步骤，直接加工完全部上料区的物料。在该步骤中最后一片物料被机械手搬运至下料区的托盘内，全部托盘及物料一并被搬离下料区之后，控制机械手将上料区的最后一个空托盘搬运至下料区。此时操作人员可以继续在空出的上料区放置堆叠的托盘，但最上层可以不用放置空盘，因为上一轮加工中最后一个空盘已经被放置到下料区了，如此可以节省工序，提升加工效率。

采用本发明实施例的加工方法，可以大幅提升加工效率、节约加工资源、降低加工成本，减少人工介入，自动化智能化程度提升显著。

以上对本发明实施例所提供的一种使用托盘载料的加工机床及其使用托盘载料的自动上下料加工方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (23)

1.使用托盘载料的加工机床，其特征在于，包括床身、位于床身上的加工台，与加工台配合的加工主轴，用于放置待加工物料的上料区和用于放置已加工物料的下料区，以及用于在加工台与上料区和下料区之间移动的机械手，上料区内堆叠放置用于盛放待加工物料的托盘，托盘上还设置了可被机械手拾取的拾取位，机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运直至最上层托盘为空盘后，机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

2.如权利要求1所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运直至最上层托盘物料为空盘后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘的方式包括：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；或者机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

3.如权利要求1或2所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，上料区和下料区沿床身横向并排设置，上料区和下料区均设置了放置架，托盘固定放置在放置架上。

4.如权利要求3所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，上料区和/或下料区的放置架上设置了用于检测区域内是否有托盘的检测装置。

5.如权利要求3所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，所述放置架包括支撑架和固定于支撑架上的承载板，承载板靠近加工台的一侧设置了后挡板，承载板横向两侧设置的侧挡板，两侧挡板与后挡板围合成前侧和顶部敞开且可限定托盘的放置区。

6.如权利要求5所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，两侧的侧板长度小于承载板两侧边的长度，两侧的侧板沿着顶边由后至前向下倾斜设置斜面以增大避空空间。

7.如权利要求3所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，上料区的放置架设置在一可控升降台上，可控升降台根据上料区最上层托盘内所有待加工物料被取走后或最上层空托盘被取走后的高度差使放置架提升相应高度以保证机械手在同一水平高度拾取空托盘或待加工物料。

8.如权利要求7所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，下料区的放置架设置在另一可控升降台上，所述另一可控升降台根据下料区放置了最新空托盘后或最上层托盘满载了已加工物料后的高度差使放置架下降相应高度以保证机械手在下料区同一水平高度放置已加工物料或空托盘。

9.如权利要求1或2所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，在上料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘输送至上料区的上料输送带，和/或在下料区处向床身外侧延伸设置一用于将托盘由下料区输送至床身外侧的下料输送带。

10.如权利要求1或2所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，所述机械手上设置了吸盘，托盘在朝上的表面上设置了用于容置物料的料槽及与所述吸盘相对应的平整表面作为拾取位，拾取位设置在料槽内或设置在料槽间隔离壁的上表面。

11.如权利要求10所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，所述托盘包括具有薄片结构的承载体，承载体正面向下凹进形成用于容置物料的料槽并在承载体背面形成相应的料槽凸起，用于当相同两托盘以相同方位堆叠放置时两托盘形成嵌套堆叠，料槽在承载体上呈中心对称布置，承载体正面位于非中心位置向内凹进形成止套槽并在承载体背面形成相应的止套凸起用于当相同两托盘相对旋转180度堆叠放置时一托盘上的止套槽与另一托盘上的止套凸起位置错开不发生嵌套，相邻载料托盘错向设置。

12.如权利要求11所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，承载体边缘弯折向下延伸形成侧壁支撑座，止套槽的深度及料槽深度小于侧壁支撑座高度，止套槽设置两个以上且在承载体上呈非中心对称布置，止套槽设置在侧壁支撑座上形成顶部及外侧敞开的外止槽套，外止套槽在侧壁支撑座背面形成对应的外止套凸起，外止套槽的数量为两个以上且分别非齐平地错开设置在侧壁支撑座相对两侧。

13.如权利要求12所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，承载体上料槽的其中一侧壁的一部分向内凹进形成内止套槽，内止套槽在承载体背面形成对应的内止套凸起。

14.如权利要求10所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，加工台上设有两个以上并排设置的加工工位，机械手上设置了与加工工位数量及间距一致的吸盘，托盘上料槽数量是机械手上吸盘数的整数倍且呈阵列式分布。

15.如权利要求14所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，机械手上相邻吸盘间距是单排/列相邻料槽间距的整数倍，机械手上相邻吸盘间距是相邻单排/列料槽间距的1倍时，机械手上的吸盘沿托盘中单排/列料槽依次取料；机械手上相邻吸盘间距是单排/列相邻料槽间距的N倍时，单排/列料槽数量是吸盘数量的N倍，机械手上的吸盘在托盘中沿单排/列料槽间隔取料N次将单排/列料槽内的物料取完，N是大于或等于2的整数。

16.如权利要求10所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，料槽的底面设置有防粘纹及排液孔，料槽内设置了拾取位时防粘纹及排液孔避开拾取位设置。

17.如权利要求10至15中任意一项所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，所述托盘采用pvc吸塑成型。

18.如权利要求1或2所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，所述床身上的加工台有两个且分别可在纵向上移动，所述机械手可在横向、竖向及纵向上移动，所述加工主轴的数量为两个以上，每个加工台上的加工工位与加工主轴的数量及间距对应一致。

19.如权利要求1或2所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，上料区放置两堆以上的堆叠托盘，每一堆的堆叠托盘中盛放相同类型的物料或盛放不同类型的物料，机械手对应地将上料区的所述两堆以上的堆叠托盘随着加工工序转移至下料区相应位置。

20.加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法，应用于权利要求1至19中任意一项所述的使用托盘载料的加工机床，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：在上料区内堆叠放置满载的用于盛放待加工物料的托盘，在下料区放置一个空托盘；

步骤B：控制机械手将上料区内最上层托盘内的物料向加工台搬运，加工主轴在加工台上将待加工物料加工成已加工物料，机械手将加工台上的已加工物料搬运至下料区的托盘上，直至上料区的最上层托盘物料为空盘；

步骤C：控制机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；

步骤D：返回至步骤B，直至上料区托盘内的所有待加工物料均被搬运至加工台被加工成已加工物料并被搬运至下料区的托盘内。

21.如权利要求20所述的加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法，其特征在于，步骤A中所述在上料区内堆叠放置满载的用于盛放待加工物料的托盘，在下料区放置一个空托盘的步骤，包括：在满载的用于盛放待加工物料的托盘上放置一个空载的托盘后一并放入到上料区，然后控制机械手将上料区内所述的空托盘搬运至下料区。

22.如权利要求20或21所述的加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法，其特征在于，在步骤D中，最后一片物料被机械手搬运至下料区的托盘内，全部托盘及物料一并被搬离下料区之后，控制机械手将上料区的最后一个空托盘搬运至下料区。

23.如权利要求20所述的加工机床使用托盘载料的自动上下料加工方法，其特征在于，步骤B中上料区的最上层托盘物料为空盘之后进入步骤C控制机械手定位到最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘的工序包括：机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台，待所述最后一块待加工物料在加工台上被加工主轴加工为已加工物料并由机械手搬运至下料区内的用于盛放已加工物料的托盘内之后，机械手定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘；或者机械手将上料区内最上层托盘内的最后一块待加工物料搬运至加工台后，直接返回上料区定位到上料区最上层托盘的拾取位并将上料区最上层的空托盘搬运到下料区堆叠放置作为用于盛放已加工物料的托盘。

Images