铝型材自动加工生产线及其加工工艺的制作方法

本发明涉及自动化生产技术领域，特别涉及一种铝型材自动加工生产线及其加工工艺。

背景技术：

型材是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料通过轧制、挤出、铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。这类材料具有的外观尺寸一定，断面呈一定形状，具有一定的力学物理性能。型材既能单独使用也能进一步加工成其他制造品，常用于建筑结构与制造安装。机械工程师可根据设计要求选择型材的具体形状、材质、热处理状态、力学性能等参数，再根据具体的尺寸形状要求将型材进行分割，而后进一步加工或热处理，达到设计的精度要求。

目前，国内铝型材加工行业及铝门窗幕墙行业，大多还都是处于基本的传统的制造生产加工模式，还是主要依靠密集的劳动力，人工操作各种加工设备去进行加工、生产及组装和安装。传统的型材加工模式，加工周期长，劳动强度大，人力成本大，效率低下。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种铝型材自动加工生产线及其加工工艺。

本发明所采用的技术方案如下：

一种铝型材自动加工生产线，包括桁架、多个桁架机械手和多个加工工位；相邻两个所述加工工位之间设置一个桁架机械手；所述桁架机械手和每个所述加工工位分别连接一个控制模块；所述桁架机械手安装在所述桁架上，且所述桁架机械手在所述桁架上滑动；多个所述加工工位包括切割工位、钻孔工位和端铣工位；所述桁架机械手和所述加工工位均包括控制电机和逻辑检测开关；所述控制模块用于接收所述逻辑检测开关的信号来控制所述控制电机。

其进一步的技术特征在于：所述桁架机械手和所述加工工位还包括无线信号收发装置；所述桁架机械手和所述加工工位之间采用无线信号传输指令，并预留网络接口以作备用传输。

其进一步的技术特征在于：所述桁架机械手包括x轴移动组件、第一y轴移动组件、第二y轴移动组件、z轴移动组件、旋转组件和夹取组件；所述x轴移动组件设置在所述桁架上，且沿所述桁架的x轴方向滑动；所述第一y轴移动组件设置在所述x轴移动组件上，且沿所述桁架的y轴方向滑动；所述z轴移动组件设置在所述第一y轴移动组件的一侧，且沿所述桁架的z轴方向滑动；第二y轴移动组件设置在所述z轴移动组件的底部，且沿所述桁架的y轴方向滑动；所述夹取组件固定在所述第二y轴移动组件上；所述旋转组件和所述所述夹取组件连接，带动所述所述夹取组件旋转。

其进一步的技术特征在于：所述铝型材自动加工生产线还包括上料工作台和下料工作台；所述上料工作台和所述下料工作台均为滚筒式输送机；所述滚筒式输送机包括控制电机和逻辑检测开关。

其进一步的技术特征在于：所述切割工位为双头下料锯设备；所述钻孔工位为型材钻孔机；所述端铣工位为六轴端面铣设备。

一种如上述所述的铝型材自动加工生产线的加工工艺，包括以下步骤：

步骤s1：取料；上料工作台向第一个桁架机械手发指令，第一个桁架机械手运动至上料工作台的第n个型材上方并抓取；

步骤s2：运输；抓取第n个型材的第一个桁架机械手运动至切割工位的指定位置，并放置；

步骤s3：切割；切割工位与第一个桁架机械手互通信号，确定第n个型材正确夹持后完成切割工作；

步骤s4：转运；把需要继续加工的第n个型材，通过第一个桁架机械手转运到第一钻孔工位的工作台，第一个桁架机械手放松夹紧组件；

步骤s5：第一个桁架机械手收到钻孔工位的夹具夹紧状态信号后，返回到上料工作台，抓取第n+1个需要加工的型材，并重复步骤s1～s4；

步骤s6：第一钻孔工位加工第n个型材的正面，完成后，向第二个桁架机械手发出提取第n个型材信号，第二个桁架机械手执行将第n个运至第二钻孔工位；

步骤s7：将第n个型材翻滚90°，由第二个桁架机械手在运输过程中完成；第n个再次翻滚90°工作由第二个机械手与第二钻孔工位协调完成；

步骤s8：第二个桁架机械手离开第二钻孔工位至指定位置等待，第二钻孔工位启动开始加工第n个型材的背面；

步骤s9：第二钻孔工位加工完成后，向第三个桁架机械手发出提取工件指令，第三个桁架机械手动作至第二钻孔工位取料位置；

步骤s10：第二个桁架机械手发出提取步骤s4中第n+1个型材的信号，重复步骤s6～s9；

步骤s11：第三个桁架机械手将第n个型材转运到端铣工位，松开第三个桁架机械手的夹紧组件，端铣工位夹紧材料，第三个桁架机械手的夹紧组件松开，第三个桁架机械手离开端铣工位至指定位置等待，端铣工位启动开始加工；

步骤s12：由第四个桁架机械手将加工完成的第n个型材放至下料工作台；

步骤s13：第三个桁架机械手将发出提取步骤s9中第n+1个型材的信号，重复步骤s11～s12。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提高行业的自动化程度，提高生产效率，减少用工的负担，提高生产的安全性和稳定性。

2、各机构之间通过信号的逻辑判断互锁，保证加工流程的协调、平稳、安全、有序进行。

3、本发明节省人力成本、提高加工效率、增强劳动安全性、提高产品合格率。

附图说明

图1为本发明的水平视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为桁架机械手的主视图。

图4为桁架机械手的侧视图。

图5为本发明的步骤s1～s3的流程图。

图6为本发明的步骤s4～s6的流程图。

图7为本发明的步骤s7～s10的流程图。

图8为本发明的步骤s11～s14的流程图。

图中：100、桁架；200、桁架机械手；201、x轴移动组件；202、第一y轴移动组件；203、第二y轴移动组件；204、z轴移动组件；205、旋转组件；206、夹取组件；300、加工工位；301、切割工位；302、钻孔工位；303、端铣工位；304、翻转工作台；401、第一固定座；402、x轴滑动导轨；403、x轴导向块；404、x轴行走梁架；405、第一控制电机；406、第一减速机；501、第一固定座；502、第一y轴行走梁；503、第一y轴滑动导轨；504、第一y轴导向块；505、第二控制电机；506、第二减速机；507、挂架；601、第二y轴行走梁；602、第二y轴滑动导轨；603、第二y轴导向块；604、第三控制电机；605、第三减速机；701、连接板；702、z轴直线导轨；703、z轴丝杆；704、z轴导向滑块；705、z轴行走柱；706、第四控制电机；707、第四减速机；801、第五控制电机；802、主动轮；803、从动轮；901、第一夹具；902、第二夹具；903、过渡板；904、滑轨。

具体实施方式

关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。

图1为本发明的水平视图，图2为本发明的俯视图。结合图1和图2，一种铝型材自动加工生产线，包括桁架100、多个桁架机械手200和多个加工工位300。相邻两个加工工位300之间设置一个桁架机械手200。桁架机械手200和每个加工工位300分别连接一个控制模块。桁架机械手200安装在桁架100上，且桁架机械手200在桁架100上滑动。多个加工工位300包括切割工位301、钻孔工位302和端铣工位303。桁架机械手200和加工工位300均包括控制电机和逻辑检测开关。控制模块用于接收逻辑检测开关的信号来控制控制电机。

桁架机械手200和加工工位300还包括无线信号收发装置。桁架机械手200和加工工位300之间采用无线信号传输指令，并预留网络接口以作备用传输，控制软件统一管理能进行远程操作，保障桁架机械手200与加工工位300之间正常联络。

铝型材自动加工生产线还包括上料工作台400和下料工作台500。上料工作台400和下料工作台500均为滚筒式输送机。滚筒式输送机包括控制电机和逻辑检测开关。

切割工位301为双头下料锯设备。钻孔工位302为型材钻孔机。端铣工位为六轴端面铣设备。

图3为桁架机械手的主视图，图4为桁架机械手的侧视图。结合图3和图4，桁架机械手200包括x轴移动组件201、第一y轴移动组件202、第二y轴移动组件203、z轴移动组件204、旋转组件205和夹取组件206。x轴移动组件201设置在桁架100上，且沿桁架100的x轴方向滑动。第一y轴移动组件202设置在x轴移动组件201上，且沿桁架100的y轴方向滑动。z轴移动组件204设置在第一y轴移动组件202的一侧，且沿桁架100的z轴方向滑动。第二y轴移动组件203设置在z轴移动组件204的底部，且沿桁架100的y轴方向滑动。夹取组件206固定在第二y轴移动组件203上。旋转组件205和夹取组件206连接，带动夹取组件206旋转。

x轴移动组件201包括第一固定座401、x轴滑动导轨402、x轴导向块403和x轴行走梁架404。桁架100的顶端设置第一固定座401；第一固定座401之上水平设置x轴滑动导轨402；x轴滑动导轨402上延其轴线方向设置x轴传动齿条，且x轴滑动导轨402上还设置x轴导向块403；x轴导向块403和所述x轴行走梁架404固定连接，所述x轴行走梁架404可沿所述桁架100的x轴方向滑动。x轴滑动导轨402的内部穿过第一控制电机405的输出轴穿过，且所述第一控制电机405的输出轴和第一减速机406的输出轴通过联轴器相连。

第一y轴移动组件202包括第二固定座501、第一y轴行走梁502、第一y轴滑动导轨503和第一y轴导向块504。第二固定座501的底部安装第一y轴滑动导轨503。第一y轴滑动导轨503上延其轴线方向设置第一y轴传动齿条，且第一y轴滑动导轨503上还设置第一y轴导向块504。第一y轴行走梁502安装在第一y轴导向块504上。第一y轴行走梁502可沿桁架100的y轴方向滑动。第一y轴导向块504的内部穿过第二控制电机505的输出轴，且第二控制电机505的输出轴和第二减速机506的输出轴通过联轴器相连。第一y轴行走梁502的底部安装挂架507。挂架507上安装多组夹取组件206。

第二y轴移动组件203包括第二y轴行走梁601、第二y轴滑动导轨602和第二y轴导向块603。x轴行走梁架404之上设置第二y轴滑动导轨602。第二y轴滑动导轨602上延其轴线方向设置第二y轴传动齿条，且第二y轴滑动导轨602上还设置第二y轴导向块603。第二y轴行走梁601安装在第二y轴导向块603上。第二y轴行走梁601可沿桁架100的y轴方向滑动。第二y轴导向块603的内部穿过第三控制电机604的输出轴，且第三控制电机604的输出轴和第三减速机605的输出轴通过联轴器相连。

z轴移动组件204包括连接板701、z轴直线导轨702、z轴丝杆703、z轴导向滑块704和z轴行走柱705。第二y轴行走梁601的一侧安装连接板701。连接板701之上固定z轴直线导轨702。连接板701的两侧均通过滚动轴承安装z轴丝杆703。z轴丝杆703上套设丝块，z轴丝杆703的两侧均通过螺栓安装z轴直线导轨702，丝块的一端通过螺栓分别安装于z轴行走柱705的两侧，z轴行走柱705的两侧均通过螺栓安装与z轴直线导轨702对应的z轴导向滑块704。z轴行走柱705可沿桁架100的z轴方向滑动。z轴丝杆703通过联轴器连接第四控制电机706的输出轴，且第四控制电机706的输出轴和第四减速机707的输出轴通过联轴器相连。

旋转组件205包括第五控制电机801、相互啮合的主动轮802和从动轮803。第五控制电机801的输出轴穿过主动轮802的中心。

夹取组件206包括第一夹具901和第二夹具902。第一夹具901为夹紧气缸。第一夹具901固定在挂架507上。第二夹具902包括真空吸盘。真空吸盘固定在过渡板903上。过渡板903的一侧安装导轨904，过渡板903沿导轨904滑动。真空吸盘通过喷管连通真空发生器。

桁架机械手200的工作原理如下：

当桁架机械手200工作时，根据实际需要，启动第一控制电机405和第一减速机406，由第一控制电机405带动x轴导向块403滑移，同时启动第二控制电机505、第二减速机506、第三控制电机604和第三减速机605，由第二控制电机505带动第一y轴导向块504滑移，由第三控制电机604带动第二y轴导向块603滑移，从而使得夹取组件206运行至需要装卸工件的工位。

然后在第四控制电机706和第四减速机707的驱动下使得夹取组件206下降，同时在下降过程中，第五控制电机505驱动转轴组件600旋转，使得抓取组件700旋转到垂直位置。

第一夹具901夹紧工件，同时第二夹具902沿导轨904下降吸住工件，然后上升，旋转组件205可以旋转90°或180°。z轴导向滑块704下降到工序位置。第一夹具901和第二夹具902松开后，将第一道工序加工完成并调整过位置的工件放置在工位上，其次夹取组件206再上升至旋转高度，x轴传动组件200、y1轴传动组件300和y2轴传动组件400同时动作，在z轴导向滑块704上升的同时将夹取组件206回到初始位置，从而完成不同工位之间工件的快速搬运。

图5为本发明的步骤s1～s3的流程图，图6为本发明的步骤s4～s6的流程图，图7为本发明的步骤s7～s10的流程图，图8为本发明的步骤s11～s14的流程图。结合图5～图8，一种如上述的铝型材自动加工生产线的加工工艺，包括以下步骤：

步骤s1：取料；上料工作台向第一个桁架机械手发指令，第一个桁架机械手运动至上料工作台的第n个型材上方并抓取；

步骤s2：运输；抓取第n个型材的第一个桁架机械手运动至切割工位的指定位置，并放置；

步骤s3：切割；切割工位与第一个桁架机械手互通信号，确定第n个型材正确夹持后完成切割工作；

步骤s4：转运；把需要继续加工的第n个型材，通过第一个桁架机械手转运到第一钻孔工位的工作台，第一个桁架机械手放松夹紧组件；

步骤s5：第一个桁架机械手收到钻孔工位的夹具夹紧状态信号后，返回到上料工作台，抓取第n+1个需要加工的型材，并重复步骤s1～s4；

步骤s6：第一钻孔工位加工第n个型材的正面，完成后，向第二个桁架机械手发出提取第n个型材信号，第二个桁架机械手执行将第n个运至第二钻孔工位；

步骤s7：将第n个型材翻滚90°，由第二个桁架机械手在运输过程中完成；翻滚90°后，第二个桁架机械手将其放置在翻转工作台304上。第n个再次翻滚90°工作由第二个机械手与第二钻孔工位协调完成；

步骤s8：第二个桁架机械手离开第二钻孔工位至指定位置等待，第二钻孔工位启动开始加工第n个型材的背面；

步骤s9：第二钻孔工位加工完成后，向第三个桁架机械手发出提取工件指令，第三个桁架机械手动作至第二钻孔工位取料位置；

步骤s10：第二个桁架机械手发出提取步骤s4中第n+1个型材的信号，重复步骤s6～s9；

步骤s11：第三个桁架机械手将第n个型材转运到端铣工位，松开第三个桁架机械手的夹紧组件，端铣工位夹紧材料，第三个桁架机械手的夹紧组件松开，第三个桁架机械手离开端铣工位至指定位置等待，端铣工位启动开始加工；

步骤s12：由第四个桁架机械手将加工完成的第n个型材放至下料工作台；

步骤s13：第三个桁架机械手将发出提取步骤s9中第n+1个型材的信号，重复步骤s11～s12。

实施例1：

一种铝型材自动加工生产线，包括桁架100、三个桁架机械手200和四个加工工位300。桁架机械手200和加工工位300分别连接一个控制模块。桁架机械手200安装在桁架100上，且桁架机械手200在桁架100上滑动。四个加工工位300包括一个切割工位301、两个钻孔工位302和一个端铣工位303。桁架机械手200和加工工位300均包括控制电机和逻辑检测开关。控制模块用于接收逻辑检测开关的信号来控制控制电机。两个钻孔工位302之间设置翻转工作台304。

桁架机械手200和加工工位300还包括无线信号收发装置。桁架机械手200和加工工位300之间采用无线信号传输指令，并预留网络接口以作备用传输。

铝型材自动加工生产线还包括上料工作台400和下料工作台500。上料工作台400和下料工作台500均为滚筒式输送机。滚筒式输送机包括控制电机和逻辑检测开关。上料工作台400上放置两个型材。

步骤s1：取料；上料工作台向第一个桁架机械手发指令，第一个桁架机械手运动至上料工作台的第一个型材上方并抓取。

步骤s2：运输；抓取第一个型材的第一个桁架机械手运动至切割工位的指定位置，并放置；

步骤s3：切割；切割工位与第一个桁架机械手互通信号，确定第一个型材正确夹持后完成切割工作；

步骤s4：转运；把需要继续加工的第一个型材，通过第一个桁架机械手转运到第一钻孔工位的工作台，第一个桁架机械手放松夹紧组件；

步骤s5：第一个桁架机械手收到钻孔工位的夹具夹紧状态信号后，返回到上料工作台，抓取第二个需要加工的型材，并重复步骤s1～s4；

步骤s6：第一钻孔工位加工第一个型材的正面，完成后，向第二个桁架机械手发出提取第一个型材信号，第二个桁架机械手执行将第一个运至第二钻孔工位；

步骤s7：将第一个型材翻滚90°，由第二个桁架机械手在运输过程中完成；第一个再次翻滚90°工作由第二个机械手与第二钻孔工位协调完成；

步骤s8：第二个桁架机械手离开第二钻孔工位至指定位置等待，第二钻孔工位启动开始加工第一个型材的背面；

步骤s9：第二钻孔工位加工完成后，向第三个桁架机械手发出提取工件指令，第三个桁架机械手动作至第二钻孔工位取料位置；

步骤s10：第二个桁架机械手发出提取步骤s4中第二个型材的信号，重复步骤s6～s9；

步骤s11：第三个桁架机械手将第一个型材转运到端铣工位，松开第三个桁架机械手的夹紧组件，端铣工位夹紧材料，第三个桁架机械手的夹紧组件松开，第三个桁架机械手离开端铣工位至指定位置等待，端铣工位启动开始加工；

步骤s12：由第四个桁架机械手将加工完成的第一个型材放至下料工作台；

步骤s13：第三个桁架机械手将发出提取步骤s9中第二个型材的信号，重复步骤s11～s12。

由实施例1可知，当第一个桁架机械手空闲时，即可返回上料工作台抓取下一个型材，从而通过相邻两个加工工位之间的桁架机械手依次搬运至生产线上的切割工位、钻孔工位和端铣工位进行加工。

当切割工位没有空闲时，第一个桁架机械手在上料工作台和切割工位之间等待。

当第一钻孔工位没有空闲时，第一个桁架机械手在切割工位和第一钻孔工位之间等待。

当第二钻孔工位没有空闲时，第二个桁架机械手在第一钻孔工位和第二钻孔工位之间等待。

当端铣工位没有空闲时，第三个桁架机械手在第二钻孔工位和端铣工位之间等待。

双头下料锯设备、型材钻孔机和六轴端面铣设备均为市售产品，由本领域技术人员根据需求选择和调整。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。