自动上下料车床的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车床，尤其是涉及一种能过自动上下料的数控车床。
【背景技术】
[0002]现有的数控车床一般加工的工件质量在10kg以内，因此现有漱口那个车床的上下料机构一般为半自动或人工手动，这样的上下料机构及结构会导致上下料工作占用机床时间长，且上下料动作时间会与机床加工时间错位，进而提高了生产加工成本。
【实用新型内容】
[0003]在现有技术存在上述不足的基础上，本实用新型提出一种上下料尽量少占用机床时间，动作时间尽量与机床加工时间重合的自动上下料车床。
[0004]具体技术方案如下:
[0005]—种自动上下料车床，所述车床为数控车程，且其包括工作台、控制箱及衍架，所述控制箱位于工作台一侧，而衍架架设在工作台上；所述衍架包括竖直支架、架设在竖直支架上横置的X轴滑轨及滑动连接在X轴滑轨上的Z轴机械臂，所述Z轴机械臂上安装有手腕且其由伺服电机带动沿X轴滑轨移动，形成车床的自动上下料机构。
[0006]进一步，所述Z轴机械臂上还设置有Y轴调节结构，形成XYZ轴三轴结构，用以到达料盘的任意位置，完成在同一个料盘上多点取料放料。
[0007]进一步，所述手腕包括回转气缸、连接块和气动手指，回转气缸、连接块和气动手指组成一个模块安装在垂直桁架末端，其中回转气缸安装在垂直桁架末端，未夹持零件的气动手指为卸料手指，夹持零件的气动手指为上料手指，其通过回转气缸交换位置，避免了垂直于垂直导轨的力矩出现。
[0008]进一步，所述Z轴机械臂接收和发出信号的器件为PLC，与车床信号采用继电器隔离，车床给Z轴机械臂的信号用继电器放在车床内部，Z轴机械臂给车床的信号用继电器放在机械手电气箱内部。
[0009]进一步，所述工作台上具有料仓，而该料仓具有可垂直堆叠的8料仓工位。
[0010]本实用新型所述的自动上下料车床在批量较大、加工频率较高的产品生产中，采用自动化上下料方案相比传统人工上下料具有非常大的优势，主要体现在以下几个方面(以常见的一套机械手配两台机床为例):
[0011]1、人工成本降低。传统的人工上下料，一位操作工管理一到两台机床的上下料(根据零件加工节拍来决定)，假设该道工序有八台机床在运行，正常需要至少四位操作工；而采用自动化方案，需要人为操作的部分只有给料仓进料，以及料仓内物料全部加工完成后进行下料和重新上料，因此只需要最多两位操作工；
[0012]2、降低产品不良率，提高零件加工稳定性。采用人工上下料产品的一致性可能随着员工长时间工作的积极性以及疲劳度发生变化；而采用自动化方案，机械手的精度高，产品的一致性将会显著提高，且正常加工完一料仓需要的时间都在四个小时以上，操作工的工作仅是加工前的上料以及加工完成后的下料，劳动强度大幅度降低；
[0013]3、解决工人流动性大、招工困难以及工人管理问题。自动化程度越高，需要的工人越少，降低人员管理难度。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型实施例中结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0016]—种自动上下料车床，所述车床为数控车程，且其包括工作台1、控制箱2及衍架3，所述控制箱2位于工作台1 一侧，而衍架3架设在工作台1上；所述衍架3包括竖直支架31、架设在竖直支架31上横置的X轴滑轨32及滑动连接在X轴滑轨32上的Z轴机械臂33，所述Z轴机械臂33上安装有手腕4且其由伺服电机带动沿X轴滑轨移动，形成车床的自动上下料机构。
[0017]位于工作台1上的料仓11:目前常用的是可垂直堆叠的8工位料仓，盘式工件进行堆叠摆放。
[0018]桁架3:述衍架包括竖直支架31、架设在竖直支架31上横置的X轴滑轨32及滑动连接在X轴滑轨32上的Z轴机械臂33。车床上下料X轴滑轨32全长约6000mm，Z轴机械臂33视机床工作台高度决定，约1500mm。X轴滑轨32下底面离地高2000mm，具体尺寸以产品为准，移动速度为120m/min。根据实验数据及工作经验得出，X轴滑轨32和Z轴机械臂33基材选用钢材比较可靠。
[0019]目前常见的机床上下料采用机械臂使用X-Z两轴形式，由于机床工件卡盘的定位精度要求是0.5mm,这就要求实际现场安装定位时两个机床的卡盘、Z轴机械臂、料仓工件的递进位置要做到4点在同一条直线上，直线度精度至少要达到0.2_，这样才能使机械臂Z轴的整体工作误差不超过机床卡盘的精度0.5mm，使气爪对工件能完成准确的上下料操作。
[0020]更优选的技术方案是:现场安装的各种条件限制，0.2mm的安装精度很难达到，建议增加Y轴结构34能完成前后方向的调节，确保车床、机械臂在安装配合精度不达标的情况下也能顺利的完成上下料的操作，这样可以有效的降低系统的实施风险。同时，根据前面循环往复式料盘料仓的设计，机械臂采用XYZ三轴结构后，就可以到达料盘的任意位置，完成在同一个料盘上多点取料放料。
[0021]手腕4:手腕4包括回转气缸、连接块和气动手指组成，回转气缸、连接块和气动手指组成一个模块安装在垂直桁架3末端。本方案中回转气缸安装在垂直桁架末端，未夹持零件的气动手指为卸料手指，夹持零件的气动手指为上料手指。通过回转气缸交换位置，这样的结构避免了垂直于垂直导轨的力矩出现。手腕用回转气缸和气动手指选用日本SMC的
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[0022]机床和自动上下料的控制系统各自独立，但工作又相互协作，因此它们中间有一套相互通行的协议。这就要求车床的CNC部分的底层程序要做出部分修改。已达到配合协同工作。
[0023]上下料机械手使用三只由伺服电机驱动的直线运动单元组合成的三坐标定位机构，不针对特定服务对象(如机床)和特定作业零件，独立成系统。用户只需进行简单的连接和编程，即可把上下料机械手同不同的服务对象(如机床)结合在一起进行协同工作。以下以机械手夹持工件为例，说明上下料机械手工作过程。
[0024]1、工作步骤:
[0025]1)零件加工完成(门已打开)，车床给机械手信号。
[0026]2)机械手动作到主轴前方，将已加工零件夹住，机械手给车床信号，主轴夹头松开。机械手取出已加工零件。
[0027]3)机械手动作到主轴前方，将未加工工件推入主轴夹头孔内(孔内有挡块)，机械手给车床信号，主轴夹头夹紧。
[0028]4)机械手退出车床，机械手给车床信号，门关闭，开始加工。
[0029]2、机械手与车床交换信号:
[0030]机械手接收和发出信号的器件为PLC，与车床信号采用继电器隔离。车床给机械手的信号用继电器放在车床内部，机械手给车床的信号用继电器放在机械手电气箱内部。
[0031]?机械手给车床的信号:
[0032]1).夹住已加工零件，机械手请求主轴松开夹头。
[0033]2).工件推入主轴夹头孔内，机械手请求主轴夹头夹紧。
[0034]3).机械手退出车床，机械手请求车床开始加工。
[0035]?车床给机械手的信号:
[0036]1).零件加工完成，门已打开。
[0037]2).主轴夹头已松开。
[0038]3).主轴夹头已夹紧。
[0039]工作流程说明:
[0040]本方案是给一台车床上下料，以下为车床的上下料流程为例进行说明:
[0041]2号手指:加持部位在上料仓夹取待加工原料
[0042]机械臂:垂直导轨上升，水平导轨移动到车床加工工件位置正上方一
[0043]控制系统:等待机床加工完成发出上下料信号一
[0044]控制系统:接到可以上下料信号一
[0045]机械臂:垂直导轨下降，进入车床工作区域一
[0046]1号手指:加持住已加工工件一
[0047]控制系统:通知机床顶尖离开工件一
[0048]回转气缸:旋转180度，将代加工工件放入加工区域一
[0049]控制系统:通知机床顶尖加紧工件一
[0050]控制系统:得到机床已加紧工件信号一
[0051]2号手指:放开一
[0052]机械臂:垂直导轨上升，离开车床工作区域一
[0053]控制系统:向机床控制系统发生上下料完成信号一
[0054]机械臂:水平导轨移动到成品料仓正上方一
[0055]机械臂:垂直导轨下降到成品料仓上方一
[0056]1号手指:松开，将以加工完成工件放入成品料仓一
[0057]机械臂:垂直导轨上升，水平导轨移动到上料仓正上方一
[0058]机械臂:垂直导轨下降一
[0059]2号手指:加持部位在上料仓夹取代加工原料一
[0060]进入下一循环流程。
[0061]以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，但是本实用新型并不限于此实施方式，在所属技术领域的技术人员所具备的的知识范围内，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以做出各种变化。所属技术领域的技术人员从上述的构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种自动上下料车床，其特征在于:所述车床为数控车程，且其包括工作台、控制箱及衍架，所述控制箱位于工作台一侧，而衍架架设在工作台上；所述衍架包括竖直支架、架设在竖直支架上横置的X轴滑轨及滑动连接在X轴滑轨上的Z轴机械臂，所述Z轴机械臂上安装有手腕且其由伺服电机带动沿X轴滑轨移动，形成车床的自动上下料机构。2.根据权利要求1所述的自动上下料车床，其特征在于，所述Z轴机械臂上还设置有Y轴调节结构，形成XYZ轴三轴结构，用以到达料盘的任意位置，完成在同一个料盘上多点取料放料。3.根据权利要求2所述的自动上下料车床，其特征在于，所述手腕包括回转气缸、连接块和气动手指，回转气缸、连接块和气动手指组成一个模块安装在垂直桁架末端，其中回转气缸安装在垂直桁架末端，未夹持零件的气动手指为卸料手指，夹持零件的气动手指为上料手指，其通过回转气缸交换位置，避免了垂直于垂直导轨的力矩出现。4.根据权利要求1所述的自动上下料车床，其特征在于，所述Z轴机械臂接收和发出信号的器件为PLC，与车床信号采用继电器隔离，车床给Z轴机械臂的信号用继电器放在车床内部，Z轴机械臂给车床的信号用继电器放在机械手电气箱内部。5.根据权利要求1或2或4所述的自动上下料车床，其特征在于，所述工作台上具有料仓，而该料仓具有可垂直堆叠的8料仓工位。
【专利摘要】一种自动上下料车床，其特征在于：所述车床为数控车程，且其包括工作台、控制箱及衍架，所述控制箱位于工作台一侧，而衍架架设在工作台上；所述衍架包括竖直支架、架设在竖直支架上横置的X轴滑轨及滑动连接在X轴滑轨上的Z轴机械臂，所述Z轴机械臂上安装有手腕且其由伺服电机带动沿X轴滑轨移动，形成车床的自动上下料机构。本实用新型所述的自动上下料车床在批量较大、加工频率较高的产品生产中，采用自动化上下料方案相比传统人工上下料具有非常大的优势。
【IPC分类】B23B15/00
【公开号】CN205147331
【申请号】CN201520781396
【发明人】蔡再嘉
【申请人】厦门新路嘉机器人科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年10月10日