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[0001]本發(fā)明用于門窗幕墻、太陽能、和其它工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)，特別是對相關(guān)鋁型 材或UPVC型材鉆銑加工的臥式雙頭加工中心。

背景

[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，人力資源的成本也在快速增長，開發(fā)一些高效同時節(jié) 省人力資源的自動線或流水線就成了一些企業(yè)的迫切需求。根據(jù)市場需求，需要開發(fā)如圖 11所示的型材切割加工流水線，該流水線采用龍門式輸送單元，從設(shè)備上方由機械手傳遞 型材，實現(xiàn)了型材加工的無人化操作。

[0003]但是，目前工業(yè)鋁型材深加工行業(yè)中的加工中心都是立式的，其典型結(jié)構(gòu)為單個 機頭在上方，這種由立式機頭構(gòu)成的加工中心存在以下問題：

(1)由于立式機頭的機頭位置在上部，則型材在完成一個工序轉(zhuǎn)往下一道工序時就必 須翻過機頭，從結(jié)構(gòu)上很難實現(xiàn)，即使能實現(xiàn)動作也會很復(fù)雜，制造成本會很高，工作效率 也會降低，所以難以組成流水線作業(yè)；

(2)—般采用立式機頭的加工中心都是單機頭作業(yè)，工作效率低下；

(3)采用立式機頭加工型材，型材加工過程中定位困難；

(4)工件加工定位需采用人工方式，如果設(shè)計機械手送料定位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差大。

[0004]基于上述缺陷，很有必要開發(fā)出一種高效的適用于流水線作業(yè)的加工中心。

內(nèi)容

[0005]發(fā)明目的：本發(fā)明的目的提供一種可以運用于流水線生成的能夠準(zhǔn)確定位的臥式 雙頭加工中心。

[0006]技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種臥式雙頭加工中心，包括：床身、工作臺和機頭；所 述工作臺安裝于床身上，所述機頭為臥式機頭，安裝于工作臺一側(cè)。本發(fā)明中采用臥式機 頭替代傳統(tǒng)的立式機頭，解決了型材加工流轉(zhuǎn)困難的問題，在組成流水線時，只要將型材稍 向上提起離開夾具，就可以快速送往下道工序，實現(xiàn)了工件從流水線送料機構(gòu)轉(zhuǎn)向工作臺 的快速流轉(zhuǎn)，無需翻越機頭，簡化了加工中心的結(jié)構(gòu)和流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速 度，降低了產(chǎn)品的制造成本和設(shè)計成本，提高了工作效率，使臥式雙頭加工中心適應(yīng)流水線 作業(yè)。

[0007]本發(fā)明中所述臥式機頭至少為兩個，通過設(shè)置至少兩個機頭，實現(xiàn)型材的雙頭加 工，提高加工效率，特別適用于兩頭都需要加工的工件。

[0008]本發(fā)明中所述機頭包括：底板、底座、X向驅(qū)動電機、Y向驅(qū)動電機、Z向驅(qū)動電機、 主軸電機、刀具和重力平衡氣缸；所述底板固定在底座前方，所述X向驅(qū)動電機和Y向驅(qū)動 電機固定于底座側(cè)面；所述X向驅(qū)動電機帶動底板在X向運動，所述Y向驅(qū)動電機帶動底 座在Y向運動；所述Z向驅(qū)動電機帶動主軸電機在Z向上運動；所述刀具安裝在主軸電機 上；所述重力平衡氣缸固定于底座前端。本發(fā)明所述機頭實現(xiàn)了臥式設(shè)計，送料機構(gòu)只需直接將工件送入工作臺后機頭就能對工件進行加工，機頭通過X向驅(qū)動電機、Y向驅(qū)動電機和 Z向驅(qū)動電機實現(xiàn)了主軸電機的三向移動，使加工過程更靈活，方便，對于加工不同角度的 孔位，只需將回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)過對應(yīng)角度即可，無需重新調(diào)整定位工件，減少了工件的重復(fù)定 位，提高了加工效率。

[0009]本發(fā)明中所述工作臺為回轉(zhuǎn)工作臺，該回轉(zhuǎn)工作臺包括：橫梁、夾具和用于探測待 加工工件原點的比較探測器；所述橫梁安裝于床身上；所述夾具安裝在橫梁上，所述比較 探測器安裝于橫梁一側(cè)或一端。本發(fā)明中引入了回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計，回轉(zhuǎn)工作臺中采用比 較探測器用于探測工件的實際原點位置，解決了工件放料必須采用人工定位的問題，通過 增加比較探測器，能夠快速尋找到工件的實際原點，無需提高機械手送料精度，降低了機械 手的設(shè)計難度，降低了后期的調(diào)試和維修成本。

[0010]本發(fā)明中所述比較探測器包括：支架、支撐板、導(dǎo)軸、軸擋、彈簧、定位擋塊、導(dǎo)軸位 移測量裝置和伺服電機；所述支架側(cè)面固定所述支撐板；支撐板上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸穿 過穿孔在軸向滑動；所述軸擋固定在導(dǎo)軸上，防止導(dǎo)軸從支撐板上滑出；所述彈簧套在支 撐板外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板外側(cè)面導(dǎo)軸的頂端固定所述定位擋塊；所述導(dǎo)軸位移測量裝 置固定在支架上端與導(dǎo)軸位置相對；所述伺服電機與支架連接，帶動支架位移。本發(fā)明中的 比較探測器通過定位擋塊和待加工的工件前端接觸后反推導(dǎo)軸，在測量出導(dǎo)軸的后退距離 后能夠快速的得知工件的初始原點位置，整個結(jié)構(gòu)簡單且能夠快速得出結(jié)果，解決工件定 位難的問題。本發(fā)明巧妙的設(shè)計了一個實現(xiàn)探測工件原點的比較探測器，通過簡單的測量 和比較，能夠?qū)崿F(xiàn)工件基準(zhǔn)原點快速定位，簡化了流水線設(shè)計的復(fù)雜度。

[0011]本發(fā)明所述比較探測器中的所述導(dǎo)軸位移測量裝置包括磁柵和位移傳感器；所述 磁柵沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸的側(cè)面，所述位移傳感器固定在支架上；磁柵和位移傳感器相 對，位移傳感器捕捉磁柵的位移量。本發(fā)明中通過將磁柵巧妙設(shè)置在導(dǎo)軸的側(cè)面，通過位移 傳感器感知導(dǎo)軸的位移長度，從而得出工件的實際原點與理論原點的誤差值，找到工件的 實際原點位置，快速準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)簡單。

[0012]本發(fā)明中所述回轉(zhuǎn)工作臺還包括：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸；該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸的底端固定在 床身上，伸縮桿與橫梁一端連接，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸帶動橫梁轉(zhuǎn)動一定角度范圍，從而使加 工更靈活，工件夾裝后無需重復(fù)定位，加快了加工的效率，同時也降低了工件的損耗。

[0013]本發(fā)明中采用所述回轉(zhuǎn)工作臺檢測待加工工件原點的具體步驟如下：

(1)先假設(shè)送料機構(gòu)將待加工的工件送過來時有一個理論位置，即工件有一個理論原 點位置，并預(yù)先設(shè)定比較探測器從初始位置走到該理論原點后繼續(xù)走過一個沖過量L1 ;

(2)將待加工的工件送至夾具夾緊；

(3)啟動比較探測器，由伺服電機帶動比較探測器從初始位置向工件方向行走到理論 原點位置并繼續(xù)走過一個沖過量L1 ;

(4)當(dāng)工件實際原點與理論原點位置重合時，比較探測器走到理論原點位置時，比較探 測器上端的定位擋塊剛好接觸到工件；此時當(dāng)伺服電機帶動比較探測器繼續(xù)走一個沖過量 L1時，比較探測器內(nèi)的導(dǎo)軸在工件壓力的作用下會往后退，通過導(dǎo)軸位移測量裝置得知導(dǎo) 軸向后退的距離L2 ;此時L1=L2,即差值L=L1-L2=0 ;

同理，當(dāng)工件實際原點在理論原點的右側(cè)時，由于定位擋塊會后接觸到工件，所以導(dǎo)軸 的后退距離L2<L1,于是就會有L=L1_L2>0 ;同理，當(dāng)工件實際原點在理論原點的左側(cè)時，由于定位擋塊會先接觸到工件，所以導(dǎo)軸 的后退距離L2>L1,于是就會有L=L1-L2<0 ;

通過計算L1和L2的差值L，就可以根據(jù)此差值判定型材的實際原點的位置： L=L1_L2>0,實際原點位置比理論原點位置偏右；

L=L1-L2=0,實際原點位置比理論原點位置一致；

L=L1-L2<0,實際原點位置比理論原點位置偏左；

(5)完成判定后比較探測器由伺服電機驅(qū)動退回到初始位置；

(6)加工中心的機頭即以上述測定的型材實際原點位置為基準(zhǔn)對工件進行加工。

[0014]本發(fā)明中通過設(shè)定預(yù)先量L1，避免了工件直接送至比較探測器初始位置，能夠有 效的避免工件與比較探測器的撞擊，有效的保護了工件和比較探測器，延長了設(shè)備的使用 壽命和工件的成品率；采用本發(fā)明所述方法能夠快速準(zhǔn)確的計算出工件的實際原點的位 置，無需增加機械手?jǐn)[放的精度，可適用于各種不同類型的型材，無需根據(jù)不同的類型的工 件設(shè)計機械手的傳送精度，適用范圍廣，后期維修調(diào)試成本低，使用壽命長。

[0015]本發(fā)明中還包括安裝于床身上的刀具庫；所述刀具庫包括：盒體、盒門、刀柄、氣 缸；刀柄連同刀具裝在刀卡上，盒門安裝在盒體上。本發(fā)明中當(dāng)?shù)毒咝枰鼡Q時，只需將 床身側(cè)面的刀具盒打開隨時更換，操作簡單，節(jié)約時間。

[0016]有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的臥式雙頭加工中心具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明中采用了臥式結(jié)構(gòu)的機頭，在組成流水線時，只要將型材稍向上提起離開夾 具，就可以快速送往下道工序；簡化了型材加工的流轉(zhuǎn)方式，加快了型材加工的流轉(zhuǎn)速度。

[0017]2、本發(fā)明中通過引入回轉(zhuǎn)工作臺用于實現(xiàn)型材的夾緊和精確定位，該回轉(zhuǎn)工作臺 可帶動型材旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)型材不同面的加工，其中比較探測器是利用差值法確定型材的原始 位置，為后續(xù)加工提供準(zhǔn)確的型材位置信息。

附圖說明

[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用立式機頭的單頭加工中心的示意圖。

[0019]圖2為本發(fā)明所述臥式雙頭加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0020]圖3為本發(fā)明中回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0021]圖4為本發(fā)明中床身的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0022]圖5為圖4中床身A處的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0023]圖6為本發(fā)明中機頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0024]圖7為本發(fā)明中機頭的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

[0025]圖8為本發(fā)明中刀具庫的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0026]圖9是本發(fā)明中比較探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0027]圖10是本發(fā)明中所述工件在回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0028]圖11是本發(fā)明構(gòu)成流水線的示意圖。

[0029]圖中：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺2、機頭3、刀具庫4、待加工的工件5,其中，床身1中包 括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺2包括：橫梁21、夾具22、比較探測器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動氣缸24 ;比較探測器23包括：支架231、支撐板232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機238、軸擋239 ;所述機頭3包括：底板31、底座32、X向驅(qū) 動電機33、Y向驅(qū)動電機34、Z向驅(qū)動電機35、主軸電機36、刀具37、重力平衡氣缸38 ;刀 具庫4包括：盒體41、盒門42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫驅(qū)動氣缸44。

實施

[0030]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明。

實施例

[0031]如圖2-9所示的一種臥式雙頭加工中心，包括：床身1、回轉(zhuǎn)工作臺2、機頭3和刀

具盒4 ;所述回轉(zhuǎn)工作臺2安裝于床身1上，所述機頭3為臥式機頭，安裝于工作臺一側(cè)；所 述刀具盒4固定在床身（1)上。

[〇〇32]本實施例中，所述床身1中包括：直線導(dǎo)軌11、直線齒條12 ;回轉(zhuǎn)工作臺2包括：

橫梁21、夾具22、比較探測器23、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸24 ;比較探測器23包括：支架231、支撐板 232、導(dǎo)軸233、彈簧234、定位擋塊235、磁柵236、位移傳感器237、伺服電機238、軸擋239 ; 刀具庫4包括：盒體41、盒門42、刀柄及匹配刀具43、刀具庫驅(qū)動氣缸44。

[0033]上述各部件的連接關(guān)系如下：

所述機頭（3)通過床身1上的直線導(dǎo)軌11和直線齒條12在傳送上進行X向的往復(fù)運 動，實現(xiàn)機頭沿著X向的直線導(dǎo)軌和直線齒條運動的目的；所述回轉(zhuǎn)工作臺2中所述橫梁 21安裝于床身1上；所述夾具22安裝在橫梁21上，可沿著橫梁上設(shè)置的導(dǎo)軌運動，移動到 預(yù)定位置夾具22鎖定，所述比較探測器23安裝于橫梁21的一端，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸24的底端 固定在床身1上，伸縮桿與橫梁21 —端連接；所述比較探測器中支架231側(cè)面固定所述支 撐板232 ;支撐板232上設(shè)有穿孔，所述導(dǎo)軸233穿過穿孔在軸向滑動；所述軸擋239固定 在導(dǎo)軸233上；所述彈簧234套在支撐板232外側(cè)面的導(dǎo)軸上；支撐板232外側(cè)面導(dǎo)軸的頂 端固定所述定位擋塊235 ;所述導(dǎo)軸位移測量裝置固定在支架231上端與導(dǎo)軸位置相對；所 述伺服電機238與支架231連接，帶動支架231位移，所述磁柵236沿導(dǎo)軸軸向固定在導(dǎo)軸 的側(cè)面，所述位移傳感器237固定在支架231上；磁柵236和位移傳感器237相對，位移傳 感器237捕捉磁柵236的位移量。

[0034]本實施例的工作過程如下：

(1)將待加工型材的長度、加工孔槽的形狀和位置等數(shù)據(jù)輸入臥式雙頭加工中心的控 制程序中；

(2)放好型材，啟動夾具夾緊型材；

(3)啟動加工程序，采用比較探測器探測出型材的實際位置（基準(zhǔn)），并將該位置與理 論基準(zhǔn)的差值發(fā)送給臥式雙頭加工中心的控制程序進行補償，兩個機頭從兩端同時對型 材進行加工；當(dāng)需要加工多個面時，回轉(zhuǎn)工作臺中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動氣缸24帶動型材旋轉(zhuǎn)一個角 度后再進行加工；

(4)待材料加工完畢，回轉(zhuǎn)工作臺回到原始角度后，松開夾具，取走型材，更換一根

繼續(xù)加工。

[0035]上述實施例為單機版操作方式，如果組成流水線作業(yè)，則上述上下料動作等都由 龍門式輸送單元的機械手進行，而程序指令也由流水線整體的電腦控制臺發(fā)出。

[〇〇36] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本描述的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的 保護范圍。