上下料装置以及数控机床的制作方法

本申请涉及数控机床技术领域，特别是涉及一种上下料装置以及数控机床。

背景技术：

卧式加工中心是最常用的数控机床之一，卧式加工中心主要通过数控系统和伺服驱动装置控制机床基本运动，其结构的主要特征是主轴水平设置。

目前，在卧式加工中心加工的过程中，均是通过手动作业实现上下料过程，具体地，人工将加工好的工件从机床工作台取出，再把待加工工件放到机床工作台上。出于人身安全考虑，人工在机床工作台上上下料时，机床所有运动轴必须得停止运作，等待人工上下料完成后，机床的运动轴才能继续运行，进行下一工件的加工。而机床停止和启动会增加换料等待时间，因而延长了单件加工节拍，降低了加工效率，所以目前需要解决这一难题。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种上下料装置以及数控机床，能够节约加工时间，提高加工效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种上下料装置，包括：支撑机构；抓取机构，包括支架以及夹爪，所述支架滑动设置在所述支撑机构上且能够沿第一方向相对所述支撑机构运动，所述夹爪滑动设置在所述支架上且能够沿第二方向相对所述支架运动；承载机构，包括料架以及至少两个托盘，所述至少两个托盘滑动设置在所述料架上且能够沿第三方向相对所述料架滑动，其中，所述夹爪用于抓取设置在所述至少两个托盘上的物件；其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两垂直。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种数控机床，包括数控机床本体以及上述的上下料装置。

本申请的有益效果是：本申请中的上下料装置通过设置支架沿第一方向相对支撑机构运动、夹爪沿第二方向相对支架运动、至少两个托盘沿第三方向相对料架滑动而实现上料和下料，相比现有技术，能够减少换料时间，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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他的附图。其中：

图1是本申请数控机床一实施方式的结构示意图；

图2是图1中上下料装置的结构示意图；

图3是图2上下料装置中的部分结构示意图；

图4是图2上下料装置中的部分结构示意图；

图5是图2上下料装置工作时的示意图；

图6是图2上下料装置工作时的示意图；

图7是图2上下料装置工作时的示意图；

图8是图2上下料装置工作时的示意图；

图9是本申请上下料装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

结合图1和图2，图1是本申请数控机床一实施方式的结构示意图，图2是图1中上下料装置的结构示意图。在本实施方式中，数控机床1000包括数控机床本体2000以及上下料装置3000。

数控机床本体2000包括用于放置物件a的工作台(图未示)以及对物件a进行加工的刀具(图未示)，其中物件a可以是工件或夹具等。具体地，待加工的物件a经上下料装置3000送入数控机床本体2000中的工作台上后，数控机床本体2000中的刀具对待加工的物件a进行加工，在加工完成后，加工完毕的物件a再经上下料装置3000移出工作台，也就是说，上下料装置3000用于实现上料和下料，数控机床本体2000用于对待加工的物件a进行加工。

其中，上下料装置3000包括支撑机构3100、抓取机构3200以及承载机构3300。

抓取机构3200包括支架3210以及夹爪3220，支架3210滑动设置在支撑机构3100上且能够沿第一方向相对支撑机构3100运动，夹爪3220滑动设置在支架3210上且能够沿第二方向相对支架3210运动；承载机构3300包括料架3310以及至少两个托盘3320，至少两个托盘3320滑动设置在料架3310上且能够沿第三方向相对料架3310滑动，其中，夹爪3220用于抓取设置在至少两个托盘3320上的物件a；其中，第一方向、第二方向以及第三方向两两垂直。

其中，托盘3320的数量可以是2个、3个或者更多个，在此不做限制，为了便于介绍，下面均以托盘3320的数量为两个进行说明。其中，将两个托盘3320分别定义为第一托盘3321以及第二托盘3322。

同时，在本实施方式中，数控机床1000为卧式加工中心，在其他实施方式中，数控机床1000还可以为其他数控机床，例如立式加工中心等，在此不做限制，具体而言，本实施方式中的上下料装置3000可以应用在任何需要实现上下料功能的装置中。为了便于介绍，下面均以数控机床1000为卧式加工中心进行说明。

其中，当数控机床1000为卧式加工中心时，上述所说的第一方向为数控机床1000的z方向，第二方向为y方向，第三方向为x方向。

具体地，继续参阅图1和图2，当数控机床本体2000中的工作台上有一物件a1正在被加工时，操作人员可将待加工的物件a2装夹在第一托盘3321上，并让第二托盘3322处于空闲状态。

在物件a1加工完成后，物件a1自工作台上被抬起，同时第二托盘3322沿着第三方向(x方向)运动至与工作台齐平，此时夹爪3220可沿着第一方向(z方向)和第二方向(y方向)运动至工作台的上方将物件a1抓取并移动至第二托盘3322上；然后第一托盘3321也沿着第三方向运动至与工作台齐平，而后物件a2被抬起，此时同样地，夹爪3220也沿着第一方向和第二方向运动至第一托盘3321的上方而将物件a2抓取并移动到工作台上进行加工；此后在物件a2被加工的过程中，加工完成后的物件a1直接被操作人员从第二托盘3322上移走，或者先自第二托盘3322移动至第一托盘3321上后再被操作人员移走，最后操作人员继续在第一托盘3321上装夹下一个要加工的物件，并重复上述过程。

从上述内容可以看出，本实施方式中的上下料装置3000在进行上下料的过程中，其各个元件可以无需停止工作，因而可以实现在换料的过程中无需等待，进而能够减少换料时间，提高加工效率。

结合图2和图3，在本实施方式中，支撑机构3100包括第一立柱3110、第一横梁3120、第一导轨3130以及第一驱动件3140。

第一横梁3120与第一立柱3110垂直连接；第一导轨3130设置在第一横梁3120上且沿第一方向延伸，其中，支架3210通过滑块3150与第一导轨3130滑动连接；第一驱动件3140设置在第一横梁3120上且与支架3210连接，用于驱动支架3210沿第一方向相对第一横梁3120滑动。

其中，为了保证支架3210能够平稳地沿着第一方向滑动，第一导轨3130的数量为多个，分别设置在第一横梁3120的不同表面上，例如，第一导轨3130的数量为两个，相应地，滑块3150的数量也为多个。

其中，第一驱动件3140为气缸，用于驱动支架3210沿着第一方向滑动。在一应用场景中，第一驱动件3140为无杆气缸，具体地，无杆气缸是指利用活塞直接或间接方式连接外界执行机构，并使其跟随活塞实现往复运动的气缸，无杆气缸的最大优点是节省安装空间，当然在其他应用场景中，第一驱动件3140也可以为其他普通的气缸，在此不做限制。

在一应用场景中，支架3210通过第一连接过渡板3160与第一导轨3130滑动连接。

继续参阅图3，抓取机构3200除了包括支架3210以及夹爪3220外，还包括第二驱动件3230。

第二驱动件3230设置在支架3210上且连接夹爪3220，用于驱动夹爪3220沿第二方向相对支架3210运动。

具体地，第二驱动件3230的运动带动夹爪3220的运动。在一应用场景中，第二驱动件3230为气缸。

结合图4，料架3310具体包括：地梁3311、第二立柱3312、第二横梁3313、第二导轨3314、第三驱动件3315以及滑鞍3316。

地梁3311的其数量为两个，两个地梁3311相对设置；第二立柱3312的数量为两个，两个立柱分别设置在两个地梁3311上；第二横梁3313分别连接两个第二立柱3312；第二导轨3314设置在第二横梁3313上且沿第三方向延伸，其中，至少两个托盘3320与第二导轨3314滑动连接；第三驱动件3315，设置在第二横梁3313上且与至少两个托盘3320连接，用于驱动至少两个托盘3320沿第三方向相对第二横梁3313滑动；滑鞍3316设置在第二横梁3313上且与第二导轨3314滑动连接，其中，至少两个托盘3320沿第三方向间隔设置在滑鞍3316上。

具体地，料架3310被放置在地面上，同时滑鞍3316的设置使得至少两个托盘3320在第三驱动件3315的驱动下始终保持同步运动，且相邻两个托盘3320之间的距离始终保持不变。其中，在其他实施方式中，至少两个托盘3320也可以在第三驱动件3315的驱动下分别沿着第三方向滑动。

与第一驱动件3140相类似，第三驱动件3315也为气缸，在一应用场景中，具体为无杆气缸。

当上下料装置3000下料时，物件a可能由于放置角度的原因而使操作人员或者下道工序无法抓取，因此为了避免该缺陷，在本实施方式中，至少一个托盘3320能够相对滑鞍3316旋转，具体地，至少一个托盘3320通过旋转机构(图未示)与滑鞍3316连接，旋转机构用于使托盘3320在滑鞍3316的表面上进行一定角度的旋转，例如进行360度的旋转。在一应用场景中，当物件a通过第一托盘3321上料和下料时，第一托盘3321相对滑鞍3316旋转，第二托盘3322无法相对滑鞍3316旋转。

继续参阅图2和图4，上下料装置3000还包括固定机构3400。

固定机构3400用于将支撑机构3100固定在数控机床本体2000上。通过将支撑机构3100固定在数控机床本体2000上，可以使工作台上物件a的抓取也通过夹爪3220实现。具体地，在本实施方式中，固定架机构3400包括第二连接过渡板3410，第二连接过渡板3410将第一横梁3120不与第一立柱3110连接的一端固定在数控机床本体2000上。

其中，在其他实施方式中，支撑机构3100也可以不固定在数控机床本体2000上，此时只需要放置在靠近数控机床本体2000的合适位置即可。

同时实现数控机床本体2000中工作台上物件a的抓取也可以不通过上下料装置3000中的抓取机构3200，而是通过数控机床本体2000本身自带的抓取机构(图未示)。

其中，数控机床本体2000和上下料装置3000可以是彼此独立、能够单独售卖的装置，例如，数控机床本体2000可以作为数控机床单独进行售卖，只是该数控机床不具备自动上下料功能，需要和配套的上下料装置进行组合使用。

同时，本申请并不限制支撑机构3100、抓取机构3200以及承载机构3300的具体结构，只要其能够实现相应的功能即可。

为了便于更好地理解本实施方式中的上下料装置3000，下面结合图5至图8对上下料装置3000的工作过程进行具体的介绍。

当数控机床本体2000中的工作台上有一物件b1正在被加工时，操作人员可将待加工的物件b2装夹在第一托盘3321上，并让第二托盘3322处于空闲状态，如图5。

在物件b1加工完成后，物件b1自工作台上被抬起，同时第一托盘3321以及第二托盘3322在第三驱动件3315的驱动下沿着第三方向(x方向)同步滑动至第二托盘3322至工作台齐平，而后夹爪3220沿着第一方向(z方向)和第二方向(y方向)运动至工作台的上方将物件b1抓取移动至第二托盘3322上，如图6所示。

第一托盘3321以及第二托盘3322在第三驱动件3315的驱动下继续沿着第三方向(x方向)同步滑动至第一托盘3321至工作台齐平，而后夹爪3220沿着第一方向(z方向)和第二方向(y方向)运动至第一托盘3321的上方将物件b2抓取移动至工作台上，而后数控机床本体2000进行物件b2的加工，如图7所示。

最后第一托盘3321以及第二托盘3322在第三驱动件3315的驱动下沿着第三方向原路返回至初始位置，并且通过夹爪3220的抓取将物件b1从第二托盘3322抓取移动至第一托盘3321上，如图8所示，最终操作人员将物件b1取走，并在第一托盘3321上装夹下一个要加工的物件(图未示)，下一个要加工的物件等待物件b2加工完成后按照上述步骤再被送入工作台进行加工。

从上述步骤可以看出，在上下料装置3000实现上料和下料的过程中，第二托盘3322主要起到中转物件的作用，第一托盘3321用于实现物件的装夹和卸载。

参阅图9，图9是本申请上下料装置一实施方式的结构示意图。该实施方式中的上下料装置4000与前述任一项实施方式中的上下料装置结构相同，具体可参见上述实施方式，在此不再赘述。

总而言之，本申请中的上下料装置通过设置支架沿第一方向相对支撑机构运动、夹爪沿第二方向相对支架运动、至少两个托盘沿第三方向相对料架滑动而实现上料和下料，相比现有技术，能够减少换料时间，提高加工效率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。