适用于多台CNC机床的柔性自动上下料串线模组的制作方法

本技术涉及自动化加工生产线，尤其涉及一种适用于多台cnc机床的柔性自动上下料串线模组。

背景技术：

1、在机加工领域，特别是针对多台cnc（计算机数控）机床的工件加工场景，实现自动化的物料流转是提高生产效率和降低人力成本的关键。目前，常见的自动化方案是采用串联式的流水线，通过一条或多条输送带将待加工件依次输送至各台cnc机床，并由机械手或桁架系统完成单机的上下料动作。

2、然而，在现有技术中，待加工件（毛坯）与已完成加工的工件（成品）通常需要通过不同的物流路径或复杂的输送线进行回流，导致产线布局复杂，占地面积大，且物料流转路径长，容易发生干涉。并且当机床数量增加时，单一上下料机构的节拍往往无法满足多台机床的高频次上下料需求，导致机床处于待机状态，影响整体产能。

3、此外，在多台机床串联时，相邻机床之间的工件流转往往依赖于固定的机械结构，难以适应不同规格工件的快速切换，且当某一台机床出现故障时，容易导致整条产线的停摆，缺乏有效的缓冲和柔性调节机制。

4、在中国专利cn104841957b中公开了一种数控机床用工业机器人自动上下料生产线，包括设于第一车床和第二车床之间的工业机器人，在第二车床的一侧设有上料机架，上料机架上设有上料传输带，在上料传输带出料端的上料机架上靠近上料传输带出料端的位置设有工件挡板，在上料传输带的上方设有一水平设置的导料板，导料板的两侧分别与上料传输带两侧的上料机架固连，导料板的下表面上均匀间隔设有若干个沿导料板的长度方向延伸设置的隔板，在工件挡板外侧的上料机架上设有推料机构，本发明结构设计合理，安装方便，提高了产品的加工效率，保证了产品加工的一致性，提高了产品的加工精度和质量，降低了工作人员的劳动强度，解放了人工，降低了人工成本，降低了工伤事故的发生率。

5、虽然上述方案中通过工业机器人与上料传输带的配合，在一定程度上实现了单机自动化上下料，并降低了人工干预，但是，上料传输带仅负责毛坯的供给，成品仍需通过其他方式（如人工或额外下料机构）回收，并未形成“毛坯进、成品出”的闭环一体化物流；同时，其工件挡板与导料板结构仅适用于固定规格的盘类或短轴类零件，当工件品种更换时需手动调整隔板间距，换型效率低。且该方案中的工业机器人同时服务于两台车床，当机床数量扩展至三台及以上时，机器人本体的运动范围与节拍将严重受限，无法实现多机并行作业下的高频次、低延迟上下料需求。

6、因此，我们在此提出一种适用于多台cnc机床的柔性自动上下料串线模组。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于解决现有技术中多台cnc机床串联生产时上下料效率低、物流路径复杂及缺乏柔性中转机制的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供一种适用于多台cnc机床的柔性自动上下料串线模组，包括：

3、供料流道，包括第一流道和第二流道，所述第一流道和第二流道相互平行设置，且所述第一流道与所述第二流道的输送方向相同，所述第一流道用于输送待加工件，所述第二流道用于输送已完成加工的工件；

4、cnc模组，数量为多个，并沿供料流道的输送方向依次排列；

5、所述每两相邻设置的cnc模组之间设置有中转衔接单元，所述中转衔接单元包括：双向输送带、工件转运组件、桁架抓取组件，所述双向输送带、所述工件转运组件和所述桁架抓取组件的数量与当前工位处设置的cnc模组的数量相同；

6、所述双向输送带设置于所述供料流道与所述cnc模组之间，其输送方向垂直于所述供料流道的输送方向，且所述双向输送带被配置为在第一输送方向与第二输送方向之间可切换地运行，其中，第一输送方向用于将待加工件从供料流道侧向cnc模组侧输送，第二输送方向用于将已完成加工的工件从cnc模组侧向供料流道侧输送，且所述双向输送带的轴线与供料流道的输送方向相互垂直；

7、所述桁架抓取组件固定设置于所述双向输送带靠近所述供料流道的一侧，所述工件转运组件和所述cnc模组沿所述双向输送带的轴向依次布置于所述双向输送带的另一相对侧，且所述工件转运组件位于所述双向输送带与所述cnc模组之间。

8、优选地，所述桁架抓取组件包括第一支架、第一悬臂、第二支架和第二悬臂，所述第一支架和所述第二支架分别固定于所述第一流道远离所述第二流道的一侧外壁上，且所述第一支架与所述第二支架沿所述供料流道的输送方向间隔排列并相互平行；

9、所述第一悬臂和所述第二悬臂均横跨于所述供料流道的上方，且所述第一悬臂的一端与所述第一支架固定连接，所述第二悬臂的一端与所述第二支架固定连接；所述第一悬臂的下方固定连接有物料上料组件，所述第二悬臂的下方固定连接有物料下料组件。

10、优选地，所述物料上料组件包括水平移动滑台、第一顶升气缸和第一物料吸盘件，所述水平移动滑台的固定端固定安装于所述第一悬臂的下表面，所述水平移动滑台的滑动端与所述第一顶升气缸的缸体固定连接，所述第一顶升气缸的活塞端与所述第一物料吸盘件固定连接。

11、优选地，所述物料下料组件包括：回转气缸和第二物料吸盘件，所述回转气缸固设在所述第二悬臂的下表面，且所述回转气缸的回转输出端与所述第二物料吸盘件固定连接，所述回转气缸的回转角度为°或°，所述第二物料吸盘件随所述回转气缸的输出端在水平面内摆动。

12、优选地，还包括：第二顶升气缸，所述第二顶升气缸固设在第二支架靠近供料流道一侧的侧壁上，且所述第二顶升气缸的活塞端与第二悬臂固定连接。

13、优选地，所述双向输送带包括沿竖直方向平行设置的上层同步带和下层同步带，所述上层同步带与所述下层同步带的延伸方向均垂直于所述供料流道的输送方向，且所述下层同步带的长度大于所述上层同步带的长度，且所述下层同步带相对所述上层同步带轴向两端向外延伸的部分分别形成与所述供料流道对接的第一搭接段和与所述工件转运组件对接的第二搭接段。

14、优选地，所述上层同步带和下层同步带分别通过物料上料组件与物料下料组件，对应连接所述第一流道与所述第二流道，且所述上层同步带和下层同步带分别由独立控制的第一驱动电机和第二驱动电机驱动，所述第一驱动电机与所述第二驱动电机的转向相反，以使所述下层同步带与所述上层同步带在水平投影面上的输送方向彼此相向或相背。

15、优选地，所述工件转运组件包括：机架、支撑架、第三悬臂、第四悬臂，所述机架设置在双向输送带下方，并位于两相邻的cnc模组之间，所述支撑架固设在机架上，并位于双向输送带外侧，所述第三悬臂固定安装在支撑架上，所述第四悬臂通过水平推动件滑动安装在第三悬臂下方，且第四悬臂中远离水平推动件的一端设置有物料安装板，所述物料安装板的两侧分别安装有上料吸盘和下料吸盘，所述上料吸盘和下料吸盘呈上下平行设置，且所述上料吸盘在水平面上的投影位于所述上层同步带的末端取料工位处，所述下料吸盘在水平面上的投影位于所述下层同步带相对上层同步带向外延伸形成的第二搭接段的放料工位处。

16、优选地，所述机架两侧的侧壁上开设有窗口部，所述窗口部上方设置有升降气缸，所述升降气缸的活塞端固设有窗板。

17、优选地，还包括：物料夹持工位，所述物料夹持工位设置于工件转运组件靠近cnc模组的一侧。

18、本发明技术方案的有益效果在于：

19、通过在每两相邻cnc模组之间设置中转衔接单元，并配置与当前工位cnc模组数量相对应的双向输送带、工件转运组件及桁架抓取组件，使得各工位能够独立完成待加工件的上料与已加工件的下料动作，互不干扰。同时，工件转运组件中上料吸盘与下料吸盘呈上下平行设置，可分别对应上层同步带的取料工位与下层同步带的放料工位，实现了单次动作周期内“取毛坯”与“放成品”的同步执行，大幅缩短了单工位的物流节拍，有效解决了多台串联机床高频次上下料需求与单一机构节拍不足之间的矛盾，显著提升了整线生产效率。

20、采用相互平行的第一流道与第二流道分别承担待加工件与成品的同向输送，配合设置于供料流道与cnc模组之间且输送方向垂直于供料流道的双向输送带，形成了物料自第一流道经双向输送带上层流入、经cnc加工后由双向输送带下层回流至第二流道的闭环式短路径流转体系。有效避免了传统方案中物料路径交叉、迂回所带来的干涉风险，简化了产线结构，减小了设备占地面积，使整体布局更加紧凑、规范。

21、双向输送带被配置为在第一输送方向与第二输送方向之间可切换运行，且其上层同步带与下层同步带分别由独立控制且转向相反的驱动电机驱动，使得上料路径与下料路径可根据实际工况灵活切换输送方向。下层同步带相对上层同步带轴向两端向外延伸形成的第一搭接段与第二搭接段，分别与供料流道及工件转运组件形成稳定的接驳关系，使中转衔接单元兼具物料分流、合流及暂存功能。当某一cnc模组出现加工延时或故障停机时，上游物料可通过双向输送带的换向运行暂存于中转单元内，避免了整线堵塞或停摆，提升了产线的抗干扰能力和生产柔性。

22、通过桁架抓取组件中物料上料组件与物料下料组件的合理配置，以及工件转运组件中水平推动件带动的第四悬臂伸缩结构，实现了待加工件与成品在不同输送层级间的有序交接。其中，物料上料组件通过水平移动滑台与第一顶升气缸的复合运动，可精确将待加工件从第一流道移送至上层同步带；物料下料组件通过回转气缸驱动第二物料吸盘件在水平面内摆动，配合第二顶升气缸的升降调节，可灵活适应不同规格工件的放置姿态需求。此外，工件转运组件通过水平推动件驱动第四悬臂伸缩，使上料吸盘与下料吸盘分别精确对应上层同步带末端取料工位与下层同步带第二搭接段放料工位，结合吸盘组件中三轴气缸与旋转气缸的多自由度调节能力，有效降低了工件在各流转环节间的定位误差，保证了物料转移的重复定位精度与运行可靠性。

23、此外，在工件转运组件的机架两侧侧壁上开设有窗口部，并在窗口部上方设置由升降气缸驱动的窗板，为内部输送带及转运部件的日常检修、清洁与调试提供了便捷的操作通道，降低了后期维护难度和停机时间，进一步保障了产线的持续稳定运行。