工件定位装置以及自动化取料的柔性加工生产线

摘要

一种自动化取料的柔性加工生产线，其包括若干数控机床、若干工装立体库、若干工件定位装置、中转搬运单元以及加工搬运单元；若干工件定位装置设置在中转搬运单元与加工搬运单元之间，若干数控机床依次排列的设置在加工搬运单元的另一侧；若干工装立体库设置在中转搬运单元一端的两侧，工装立体库中架设有若干定位托板，每个定位托板上均定位架设有一工装托板，若干数控机床的工作台上以及每个定位托板上均设置有至少两个零点定位器，工装托板的底部设置有与定位托板上的零点定位器数量以及分布位置相匹配的定位锁头。

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化机械加工制造领域，特别涉及一种工件定位装置以及基于该工件定位装置的自动化取料的柔性加工生产线。

背景技术

随着产品个性化的需求的增多，零件生产模式由大批量生产方式转换成多品种中小批量生产。人口红利的逐步消失导致制造企业的人力成本也不断上升，因此，如何提高生产线的柔性、提高机床使用效率并减少操作工人的生产线是传统的中小企业所迫切需要解决的问题。当前的中小企业已经具备基本的数控加工设备，可实现多品种小批量的加工，但是数控机床一般未实现工件毛坯的自动切换和管理，相对比较独立、松散，使用数控机床进行多品种、小批量的产品加工便存在以下几个问题：一、由于工人在安装、对刀等情况下，机床不能进行切削加工，降低了生产效率，使得设备利用不高；二、在现今流水化生产的模式下，采用多品种的生产方式时，通常要求操作工人负责单个品种，这样单台机床就需要一个工人，进而增加了人工成本；三、原有工装的管理和维护不便，需要专门定期检查维护，并占用加工时间。

随着市场竞争的日益激烈，产品生产周期不断缩短、种类日益增加、质量要求更高，相应的产品交货时间要求缩短以及劳动力成本的增加对制造企业提出了更高的要求：生产过程高柔性、产品质量稳定、提高生产效率、降低生产成本。现有的用于适应多品种、中小批量产品生产的柔性制造系统通常要求设备具有可交换工作台，对于原有的数控机床无法整合利用，对于一般中小企业来说投资过大而不适用。

另外就是在使用机械手搬运工件进入机床前，为了能让机械手准确的抓取待加工的工件，需要人工预先将工件安装定位在更换台上，再由机械手抓取送入机床中，这个中方式依旧无法解放劳动力，工人的节奏完全被机械手的抓取速度限制，只能是一对一的为机械手提供匹配服务，不利于分段式的流水化生产。

因此，研究一种能够使工件在机械搬运、中转过程中自动定位的装置，实现分段式的流水化生产及机械自动化取工件的高度自动化、柔性化的柔性加工生产线将对提高制造企业的竞争力具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工件定位装置以及自动化取料的柔性加工生产线。其所要解决的技术问题在于：传统的数控机床与机械手配合仅仅只是将人工在数控机床中装夹工件改为了机床外装夹工件、机械搬运进入机床，虽然提高了生产安全性，还是难以改变一人一机的生产模式，不利于人工与机械分段完成工作的流水化生产。

为解决上述技术问题，本发明提供一种工件定位装置，其包括固定安装的定位框架，所述定位框架的上端具有一水平的承托平台，所述承托平台呈方形，且位于方形承托平台的四边分别设置有平面定位挡台，四边的所述平面定位挡台在所述承托平台上形成一定位凹槽，四边的所述平面定位挡台上位于所述定位凹槽内侧的面为倾斜面，所述定位凹槽呈口阔底窄的倒梯形凹槽，所述定位凹槽中匹配的设置有一定位托板，所述定位托板的四边分别固定设置有找位引导块，所述找位引导块上与所述平面定位挡台对应的一侧面为倾斜的引导面，位于四边的找位引导块与所述定位托板组合形成下小上大的倒梯形台状结构，所述倒梯形台状结构的倾斜底角与所述倒梯形凹槽的倾斜底角的角度相等，所述定位托板的上侧面上固定设置有至少两个零点定位器，所述定位托板上可定位架设一工装托板，所述工装托板的底部设置有与定位托板上的零点定位器数量以及分布位置相匹配的定位锁头。

优选于：位于所述承托平台四边的每一个边上的所述平面定位挡台均分成至少两段，且至少有两段所述平面定位挡台分别位于对应边的两端，每段所述平面定位挡台的倾斜面上均嵌置有至少一个用于引导所述找位引导块上引导面的引导滚子，所述引导滚子可为滚珠、滚轴及滚轮中的任意一种，所述定位托板四边的每一个边上的找位引导块均分成至少两段，且每一段分别与一个所述平面定位挡台对应。

优选于：所述固定框架为方形的框架，且所述固定框架上的至少一侧开设有贯穿所述承托平台用于供托送所述定位托板进出的送件出入口。

本发明提供一种自动化取料的柔性加工生产线，其包括若干数控机床、若干工装立体库、若干上述的工件定位装置、中转搬运单元以及加工搬运单元；

其中，所述中转搬运单元以及加工搬运单元均包括导轨，所述中转搬运单元还包括可在导轨上滑动运行的升降搬运机，所述加工搬运单元还包括可在所述导轨上滑动运行的机械手，所述中转搬运单元与加工搬运单元中的导轨相互平行；

所述若干工件定位装置设置在所述中转搬运单元与加工搬运单元之间，所述若干数控机床依次排列的设置在所述加工搬运单元的另一侧；

所述若干工装立体库设置在所述中转搬运单元一端的两侧，所述工装立体库为长条状的框架，所述工装立体库中架设有若干所述定位托板，每个所述定位托板上均定位架设有一所述工装托板，

所述若干数控机床的工作台上以及每个所述定位托板上均设置有至少两个零点定位器，所述工装托板的底部设置有与定位托板上的零点定位器数量以及分布位置相匹配的定位锁头。

优选于：所述升降搬运机包括可在所述导轨上滑动运行的滑动底座，所述滑动底座上设置有一升降台，所述升降台上设置有可向所述导轨两侧相对伸出的伸缩托臂，所述伸缩托臂可伸缩出入于所述固定框架上的送件出入口，所述伸缩托臂可将所述定位托板在所述若干工装立体库与若干上述的工件定位装置之间搬运。

优选于：所述若干数控机床可以是立式加工中心、卧式加工中心以及数控磨床中的任意一种或任意几种。

优选于：所述加工搬运单元的导轨为两根，两根所述导轨之间设置有与导轨平行的齿条，所述机械手的底部设置有驱动底座，所述底座中设置有伺服电机，所述伺服电机的转矩输出端设置有与所述齿条相啮合的齿轮。

优选于：所述数控机床的工作台上均并列的开设有若干T型槽，至少两个所述零点定位器装夹在所述T型槽中，所述工装托板上矩形阵列的开设有若干装夹孔，至少两个所述定位锁头装夹在所述工装托板上位于底部一侧的装夹孔中，所述至少两个定位锁头的位置与至少两个所述零点定位器一一对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、通过所述工件定位装置作为中转，能够实现将坯件放置于所述工装库、将坯件放入所述数控机床中加工分为两段，实现分段式加工，两段的节奏可以在小范围内不会互相影响，而且由于向所述工装库中放置坯件是先将坯件装夹在所述工装托板上，再利用定位锁头与零点定位器相配合实现将所述工装托板定位装设置所述定位托板上，再由所述中转搬运单元将所述定位托板一起搬运至所述定位框架上实现中转定位，便于后续的加工搬运单元直接准确的抓取工件实现加工搬运；

二、本发明可整合企业已有的各种类型的数控机床，利用在机床的工作台上设置零点定位器，将工件装夹在外部的工装托板上，并利用定位锁头使所述工装托板与机床的工作台实现零点定位，进而不需要机床本身交换工作台，可减少设备投资，能够大大的缩短机床运行前的工件装夹时间以及对刀时间，使每次更换工件时，机床停机时间最短，提高了加工效率，使设备的利用率得到有效提高；

三、通过在数控机床外部将工件装夹在工装托板上，进而在第一阶段储存入所述工装立体库中，不会因为第一阶段的速度影响后续的加工；由于采用机外装夹工件，因此就无需每台数控机床配置以为操作工，只需要一台中转搬运单元将定位托板搬运到所述订为框架中，再利用机械手对工件定位装置中定位托板上装夹好工件的工装托板进行搬运即可，能够大大的减少人工成本。

附图说明

图1为本发明的模型结构示意图。

图2为本发明的工件定位装置立体结构示意图。

图3为本发明的机床工作台与工装托板的结构示意图。

图4为本发明的中转搬运单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1至4以及较佳实施例对本发明提出的一种基于数控机床的柔性加工生产线作更为详细说明。

本发明提供一种自动化取料的柔性加工生产线，其包括若干数控机床1、若干工装立体库2、若干工件定位装置3、中转搬运单元4以及加工搬运单元5；其中，所述中转搬运单元4以及加工搬运单元5均包括导轨6，所述中转搬运单元4还包括可在导轨上滑动运行的升降搬运机41，所述加工搬运单元5还包括可在所述导轨6上滑动运行的机械手51，所述中转搬运单元4与加工搬运单元5中的导轨6相互平行；所述若干工件定位装置3设置在所述中转搬运单元4与加工搬运单元5之间，所述若干数控机床1(所述若干数控机床1可以是立式加工中心、卧式加工中心以及数控磨床中的任意一种或任意几种)依次排列的设置在所述加工搬运单元5的另一侧；所述若干工装立体库2设置在所述中转搬运单元4中导轨6的一端两侧，所述工装立体库2为长条状的框架，所述工装立体库2中架设有若干定位托板8，每个所述定位托板8上均定位架设有一所述工装托板9，所述若干数控机床1的工作台11上以及每个所述定位托板8上均设置有至少两个零点定位器7(所述零点定位器7优选使用链接“http://www.goepe.com/apollo/prodetail-liuhuigen123-4966031.html”上售卖的K5型号的零点定位器)，所述工装托板9的底部设置有与定位托板8上的零点定位器7数量以及分布位置相匹配的定位锁头71；

所述工件定位装置3包括固定安装在地面或者其它固定位置的定位框架31，所述定位框架31的上端具有一水平的承托平台，所述承托平台呈方形，且位于方形承托平台的四边分别设置有平面定位挡台32，四边的所述平面定位挡台32在所述承托平台上形成一定位凹槽33，四边的所述平面定位挡台32上位于所述定位凹槽33内侧的面为倾斜面，所述定位凹槽33呈口阔底窄的倒梯形凹槽，所述定位凹槽33中可相互匹配的设置一所述定位托板8，所述定位托板8的四边分别固定设置有找位引导块81，所述找位引导块81上与所述平面定位挡台32对应的一侧面为倾斜的引导面，位于四边的找位引导块81与所述定位托板8组合上形成下小上大的倒梯形台状结构，所述倒梯形台状结构的倾斜底角与所述梯形凹槽的倾斜底角的角度相同。

本发明在具体实施时，工人可将工件的坯件装夹至工装托板9上，再放置于所述工装立体库2中的定位托板8，由所述中转搬运单元4将所述定位托板8连带工件搬运至所述工件定位装置3中存放中转，进而可以使前一阶段的装夹工件与后阶段的加工在成为一个生产线的情况下不会因为节奏问题互相干扰，之后由所述加工搬运单元5将所述工装托板9连带工件搬运至数控机床1的工作台11上，利用所述零点定位器7使所述工装托板9能够自动零点定位的装夹至工作台11上，进而由数控机床1对工装托板9上的工件进行加工；当工件加工结束时，数控机床1停止运行，由所述加工搬运单元5将加工好的工件连同工装托板9取出放置在所述工装定位装置3中的定位托板8上，由所述中转搬运单元4进行取回并进行更换新坯件，进而能够有效的缩短数控机床在换工件时的停机时间。

较佳实施例：位于所述承托平台四边的每一个边上的所述平面定位挡台32均分成至少两段，且至少有两段所述平面定位挡台32分别位于对应边的两端，每段所述平面定位挡台32的倾斜面上均嵌置有至少一个用于引导所述找位引导块81上引导面的引导滚子34，所述引导滚子34可为滚珠、滚轴及滚轮中的任意一种；所述定位托板8四边的每一个边上的找位引导块81均分成至少两段，且每一段分别与一个所述平面定位挡台32对应。

所述固定框架31为方形的框架，且所述固定框架31上的至少一侧开设有贯穿所述承托平台用于供托送所述定位托板8进出的送件出入口35。

所述升降搬运机41包括可在所述导轨6上滑动运行的滑动底座42，所述滑动底座42上设置有一可竖直升降的升降台43，所述升降台43上设置有可向所述导轨6两侧相对伸出的伸缩托臂44，所述伸缩托臂44可伸缩出入于所述固定框架31上的送件出入口35，所述伸缩托臂44可将所述定位托板8在所述若干工装立体库2与若干上述的工件定位装置3之间搬运，本实施例在具体实施时，所述滑动底座42滑动至所述工装立体库2对应的位置，所述升降台43运动到相应高度，所述伸缩托臂44伸出至所述定位托板8的底部，然后所述升降台43升高将所述定位托板8托出，再由所述滑动底座42将所述定位托板8搬运到所述定位框架31的上方，所述升降台43下降，所述定位托板8在找位引导块81与平面定位挡台32的配合下定位架设于所述定位框架31中，所述伸缩托臂444则可由所述送件出入口35缩出。

所述加工搬运单元5的导轨6为两根，两根所述导轨6之间设置有与导轨6平行的齿条52，所述机械手51的底部设置有驱动底座53，所述底座53中设置有伺服电机，所述伺服电机的转矩输出端设置有与所述齿条52相啮合的齿轮。

所述数控机床1的工作台11上均并列的开设有若干T型槽12，至少两个所述零点定位器7装夹在所述T型槽12中，所述工装托板9上矩形阵列的开设有若干装夹孔91，至少两个所述定位锁头71装夹在所述工装托板9上位于底部一侧的装夹孔91中，所述至少两个定位锁头71的位置与至少两个所述零点定位器7一一对应，开设T型槽12是普通数控机床1的工作台11的一般配置，这种结构便于装夹所述零点定位器7，而所述工装托板9上均匀阵列的开设若干装夹孔91则可以便于操作工准确稳定的装夹工件以及定位锁头71。

综合上所述，本发明的技术方案可以充分有效的完成上述发明目的，且本发明的结构原理及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，而能达到预期的功效及目的，且本发明的实施例也可以根据这些原理进行变换，因此，本发明包括一切在申请专利范围中所提到范围内的所有替换内容。任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。