全自动数控组角机及其组角方法与流程

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1.本发明涉及门窗加工设备技术领域，具体涉及全自动数控组角机及其组角方法。


背景技术：

2.组角机是门窗加工中必不可少的加工设备，主要用于相邻两根型材拼接加工。现有窗框、门框大多是通过若干根型材拼接而成，例如以四边形拼接居多。组角时首先将相邻的两根型材内插入一根角码，然后将两根型材拼合起来，之后将拼好的两根型材放置在组角机工作台上固定，然后通过液压驱动组角刀同时撞击两根型材的侧面，将型材侧面撞击至角码凹槽内，型材撞击处产生永久冷变形，使角码与型材卡接在一起，进而完成相邻两根型材的拼接固定。
3.目前，组角机的工作原理相对成熟，现有组角机产品结构也大同小异，主要包括机架，设置在机架上的内角定位、外角定位、侧定位、组角刀机构以及驱动组角刀进给的驱动机构。现有组角机虽然能够门窗型材的组角加工，但是，在实践应用过程中，仍发现存在着一些深层次技术难题亟待进一步在技术结构上深入研究解决，具体体现在以下几个方面：一是组角刀高度调整费时费力，由于需要组角的型材结构设计不同，因此需要撞击的位置不同，故需要根据型材设计要求调整组角刀的高度，而现有组角刀高度调节主要依靠手工调节，手工调节不仅费时费力，而且调整精度难以保证；二是现有组角刀结构无法满足单刀撞击或任意点的撞击，现有组角刀结构都是采用竖向对齐设置在一个滑道内，滑道内一般设置两个组角刀，两个组角刀是一起工作的，因此无法实现单个组角刀进行撞击组角，现有组角机只有定制刀具或拆卸组角刀来实现单刀组角，这无疑增加成本和延长加工时间，而随着型材结构设计的多样化以及异形角码的设计，对于这种组角要求越来越多；三是现有组角机的组角刀进给深度精度低，目前组角刀的进给驱动主要以液压驱动为主(当然也有采用伺服电机和丝杠的驱动方式，但由于撞击冲击力度大，很容易造成丝杠磨损和损坏，因此维护成本高，该方式使用较少。)，实际工作时液压缸直接驱动刀座进行进给运动，液压缸频繁工作后液压油温度升高，受热胀冷缩的影响会导致液压缸进给精度下降，而不同型材的组角深度不同(即油缸行程根据型材加工要求调整)，故最终导致组角深度精度下降，这直接影响组角加工质量；四是现有组角机中的两内角定位板主要依靠人工完成调节或不可调节，内角定位精度低、效率低。因此，有必要对现有组角机的结构进行深入创新性的改进设计，使其组角调节更加快捷方便、组角精度高、组角效率高。
4.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供全自动数控组角机及其组角方法，具有结构设计合理、组角调节效率高、组角精度高、组角效率高等优点。
6.本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：
7.全自动数控组角机，包括：
8.机架，所述机架上设有用于放置型材的工作台板，所述工作台板上前后间隔设有相互配合定位的外角定位机构和内角定位机构，所述工作台板两侧分别设有侧定位机构，所述机架上左右对称设有对型材行组角的两分级组角结构；
9.分级组角结构，包括设置在机架上的水平调节机构，所述水平调节机构上设有预进给导轨，所述预进给导轨与型材侧面垂直设置，所述预进给导轨上设有预进给滑座，所述水平调节机构上设有与与进给滑座连接的预进给油缸，所述预进给滑座上竖向设有竖向调节导轨，所述竖向调节导轨上自上而下设有两竖向调节滑座，每个所述竖向调节滑座单独调节，每个所述竖向调节滑座连接一竖向调节机构，所述竖向调节滑座上设有进给滑槽，所述进给滑槽垂直于型材侧面设置，所述进给滑槽内设有组角刀座，所述组角刀座前端设有组角刀，所述组角刀座后端与设置在竖向调节滑座上的组角油缸连接，所述组角油缸满行程工作；
10.控制系统，所述控制系统分别与外角定位机构、内角定位机构和分级组角结构连接。
11.所述水平调节机构包括底板，所述底板上沿型材长度方向设有水平调节导轨，所述水平调节导轨上设有水平调节滑板，所述水平调节滑板下端设有水平调节丝母，所述底板上设有水平调节伺服电机，所述水平调节伺服电机连接有水平调节丝杠，所述水平调节丝杠与水平调节丝母连接，所述水平调节滑板上设有所述预进给导轨，所述水平调节伺服电机与所述控制系统连接。
12.所述底板上沿型材长度方向设有防护挡板，所述水平调节滑板下端设有与防护挡板配合防护的限位块。
13.所述预进给滑座设计成l型结构。
14.两所述竖向调节机构沿型材长度方向间隔设置在预进给滑座上，所述竖向调节机构包括设置在预进给滑座上端的竖向调节伺服电机，所述竖向调节伺服电机连接有竖向调节丝杠，所述竖向调节丝杠与设置在竖向调节滑座上的竖向调节丝母连接，所述竖向调节滑座上设有供竖向调节丝杠穿过的通孔，所述竖向调节伺服电机与所述控制系统连接。
15.所述机架上设有多个支撑板，所述工作台板设置在支撑板上。
16.所述外角定位机构包括纵向设置在工作台板上的外角定位导轨，所述外角定位导轨上设有外角定位板，所述工作台板上设有与外角定位板连接的外角定位伺服电缸，所述外角定位伺服电缸与所述控制系统连接。
17.所述侧定位机构包括设置在工作台板上的转轴，所述转轴上偏心设有定位圆盘，所述转轴上设有将定位圆盘锁紧的锁紧把手。
18.所述工作台板上设有竖向压紧机构，所述竖向压紧机构包括压紧支架，所述压紧支架上竖向设有压紧气缸，所述压紧气缸上设有压块，所述压紧气缸与所述控制系统连接。
19.所述内角定位机构包括纵向设置在机架上的内角定位导轨，所述内角定位导轨上设有内角定位滑座，所述机架上设有内角定位油缸，所述内角定位油缸与所述内角定位滑座连接，所述内角定位滑座前后侧壁上分别竖向设有滑块，所述滑块上设有滑板，所述滑板上端设有内角定位板，所述滑板下端与设置在内角定位滑座上的内角定位调节伺服电缸连接，所述内角定位油缸和内角定位调节伺服电缸分别与控制系统连接。
20.全自动数控组角机组角方法，包括以下步骤：
21.(1)型材定位夹紧，两根型材拼接处安装角码，然后将型材放置在工作台板上，并通过外角定位机构、内角定位机构、侧定位机构和竖向压紧机构将型材定位夹紧；
22.(2)精准高效对刀，根据型材组角要求，通过水平调节机构和竖向调节机构调整组角刀的位置进行对刀，确保组角位置精准，并通过控制系统记录该型材组角加工对应的组角刀位置数据，下次加工相同型材时无需对刀；
23.(3)组角加工，首先预进给油缸动作驱动预进给滑座进给，预进给滑座带动其上的组角刀进给，然后组角油缸满行程动作驱动组角刀对型材进行组角加工；当加工相同型材时预进给油缸进给到位后保持不动；当加工不同型材时，通过调整预进给油缸的进给行程来满足不同型材的组角进给要求，而组角油缸始终满行程组角进给；
24.(4)单刀组角加工，将位于上方的组角刀通过竖向调节机构使其处于最上方；对刀时，只对位于下方的组角刀进行对刀；组角加工时，上方组角刀对应的组角油缸不动作，下方组角刀对应的组角油缸满行程动作进行单刀组角加工。
25.本发明采用上述结构，能够带来如下有益效果：
26.(1)通过将组角进给设计成两级实现，即先用预进给油缸进行调整进给量，然后用组角油缸进行满行程进给组角，这种设计的优点是用预进给油缸调整组角进给变量，而加工同一种型材时无需预进给油缸调整，因此预进给油缸的液压油不会产生温升，确保组角进给调整精度；组角油缸虽然频繁进给动作受油温影响，但因每次执行满行程运行，故能够消除温升影响、不会影响组角进给精度，本技术的两级进给方案不仅很好的解决了针对不同型材组角进给量的调整，而且有效消除液压油温升导致的组角精度下降的问题，显著提高组角精度。(2)基于两级组角进给结构设计，再将每个组角刀分别采用伺服电机和丝杠的单独控制调节，不仅能够实现组角刀的快速精准调节，而且与组角油缸配合可以实现单独一个组角刀进给组角加工，即可以方便快捷的实现任意组角位置的组角加工。(3)通过两个内角定位板分别实现伺服电机和丝杠进行高度调节，使内角定位能够根据型材进行精准调节，内角定位更加精准可靠，有助于提高组角质量。(4)本技术中无论是内角定位、外角定位、竖向压紧、组角动作全部能够实现自动化控制，有利于提高整个组角机的运行效率和精度。
附图说明：
27.图1为本发明全自动数控组角机的结构示意图；
28.图2为本发明全自动数控组角机的俯视结构示意图；
29.图3为本发明全自动数控组角机另一视角的结构示意图；
30.图4为本发明分级组角结构的结构示意图；
31.图5为本发明分级组角结构另一视角的结构示意图；
32.图6为本发明组角机局部的结构示意图；
33.图7为本发明内角定位机构的结构示意图；
34.图8为本发明内角定位机构的内部结构示意图；
35.图9为本发明竖向压紧机构的结构示意图；
36.图中，1、机架，2、工作台板，3、外角定位机构，301、外角定位导轨，302、外角定位板，303、外角定位伺服电缸，4、内角定位机构，401、内角定位导轨，402、内角定位滑座，403、
内角定位油缸，404、滑块，405、滑板，406、内角定位板，407、内角伺服电缸，5、侧定位机构，501、转轴，502、定位圆盘，503、锁紧把手，6、竖向压紧机构，601、压紧支架，602、压紧气缸，603、压块，7、分级组角结构，701、水平调节机构，7011、底板，7012、水平调节导轨，7013、水平调节滑板，7014、水平调节丝母，7015、水平调节伺服电机，7016、水平调节丝杠，702、预进给导轨，703、预进给滑座，704、预进给油缸，705、竖向调节导轨，706、竖向调节滑座，707、竖向调节机构，7071、竖向调节伺服电机，7072、竖向调节丝杠，7073、竖向调节丝母，7074、通孔，708、进给滑槽，709、组角刀座，710、组角刀，711、组角油缸，8、防护挡板，9、限位块，10、支撑板。
具体实施方式：
37.为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
39.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
40.此外，术语“横向”、“纵向”、“前后”、“上端”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的位置。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.如图1
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9所示，全自动数控组角机，包括：
43.机架1，所述机架1上设有用于放置型材的工作台板2，所述工作台板2上前后间隔设有相互配合定位的外角定位机构3和内角定位机构4，所述工作台板2两侧分别设有侧定位机构5，所述机架1上左右对称设有对型材行组角的两分级组角结构7；
44.分级组角结构7，包括设置在机架1上的水平调节机构701，所述水平调节机构701上设有预进给导轨702，所述预进给导轨702与型材侧面垂直设置，所述预进给导轨702上设有预进给滑座703，所述水平调节机构701上设有与与进给滑座703连接的预进给油缸704，所述预进给滑座703上竖向设有竖向调节导轨705，所述竖向调节导轨705上自上而下设有两竖向调节滑座706，每个所述竖向调节滑座706单独调节，每个所述竖向调节滑座706连接一竖向调节机构707，所述竖向调节滑座706上设有进给滑槽708，所述进给滑槽708垂直于型材侧面设置，所述进给滑槽708内设有组角刀座709，所述组角刀座709前端设有组角刀710，所述组角刀座709后端与设置在竖向调节滑座706上的组角油缸711连接，所述组角油缸711满行程工作；
45.控制系统，所述控制系统分别与外角定位机构3、内角定位机构4和分级组角结构7连接。这里的控制系统直接采购或定制即可，本技术中的各结构设计以及驱动支持电气控制，实际使用时直接接入控制系统即可，并根据实际进给量或调整量通过简单修改程序即
可实现。通过将组角进给设计成两级实现，即先用预进给油缸704进行调整组角进给量(不同型材的组角进给量不同)，然后用组角油缸711进行满行程进给组角，这种设计的优点是用预进给油缸704调整组角进给变量，而加工同一种型材时无需预进给油缸704调整，因此预进给油缸704的液压油不会产生温升，确保组角进给调整精度；组角油缸711虽然频繁进给动作受油温影响，但因每次执行满行程运行，因此进给精度不会受到液压油温升的影响，本技术的两级进给方案不仅很好的解决了针对不同型材组角进给量的调整，而且有效消除液压油温升导致的组角精度下降的问题，显著提高组角精度。基于两级组角进给结构设计，再将每个组角刀710分别采用伺服电机和丝杠的单独控制调节，不仅能够实现组角刀710的快速精准调节，而且与组角油缸711配合可以实现单独一个组角刀710进给组角加工，即可以方便快捷的实现任意组角位置的组角加工。
46.所述水平调节机构701包括底板7011，所述底板7011上沿型材长度方向设有水平调节导轨7012，所述水平调节导轨7012上设有水平调节滑板7013，所述水平调节滑板7013下端设有水平调节丝母7014，所述底板7011上设有水平调节伺服电机7015，所述水平调节伺服电机7015连接有水平调节丝杠7016，所述水平调节丝杠7016与水平调节丝母7014连接，所述水平调节滑板7013上设有所述预进给导轨702，所述水平调节伺服电机7015与所述控制系统连接。用于实现沿型材长度方向的调节。
47.所述底板7011上沿型材长度方向设有防护挡板8，所述水平调节滑板7013下端设有与防护挡板8配合防护的限位块9。防止组角过程中产生的冲击对水平调节导轨7012造成损坏，有效保护水平调节导轨7012。
48.所述预进给滑座703设计成l型结构。便于竖向安装竖向调节滑座706和竖向调节机构707。
49.两所述竖向调节机构707沿型材长度方向间隔设置在预进给滑座703上，所述竖向调节机构707包括设置在预进给滑座703上端的竖向调节伺服电机7071，所述竖向调节伺服电机7071连接有竖向调节丝杠7072，所述竖向调节丝杠7072与设置在竖向调节滑座706上的竖向调节丝母7073连接，所述竖向调节滑座706上设有供竖向调节丝杠7072穿过的通孔7074，所述竖向调节伺服电机7071与所述控制系统连接。实现对组角刀的竖向精准调节。
50.所述机架1上设有多个支撑板10，所述工作台板2设置在支撑板10上。使工作台板与机架之间留有安装空间，便于安装内角定位机构4。
51.所述外角定位机构3包括纵向设置在工作台板2上的外角定位导轨301，所述外角定位导轨301上设有外角定位板302，所述工作台板2上设有与外角定位板302连接的外角定位伺服电缸303，所述外角定位伺服电缸303与所述控制系统连接。实现外角精准定位。
52.所述侧定位机构5包括设置在工作台板2上的转轴501，所述转轴501上偏心设有定位圆盘502，所述转轴501上设有将定位圆盘502锁紧的锁紧把手503。实现对型材侧面的精准定位。
53.所述工作台板2上设有竖向压紧机构6，所述竖向压紧机构6包括压紧支架601，所述压紧支架601上竖向设有压紧气缸602，所述压紧气缸602上设有压块603，所述压紧气缸602与所述控制系统连接。实现对型材竖向方向的压紧。
54.所述内角定位机构4包括纵向设置在机架1上的内角定位导轨401，所述内角定位导轨401上设有内角定位滑座402，所述机架1上设有内角定位油缸403，所述内角定位油缸
403与所述内角定位滑座402连接，所述内角定位滑座402前后侧壁上分别竖向设有滑块404，所述滑块404上设有滑板405，所述滑板405上端设有内角定位板406，所述滑板405下端与设置在内角定位滑座402上的内角定位调节伺服电缸407连接，所述内角定位油缸403和内角定位调节伺服电缸407分别与控制系统连接。能够实现两个内角定位板406的高度调节，进而可以根据型材组角要求精准调节内角定位板406的位置，使其与组角刀710配合更好，显著提高组角加工质量。
55.全自动数控组角机组角方法，包括以下步骤：
56.(1)型材定位夹紧，两根型材拼接处安装角码，然后将型材放置在工作台板2上，并通过外角定位机构3、内角定位机构4、侧定位机构5和竖向压紧机6构将型材定位夹紧；
57.(2)精准高效对刀，根据型材组角要求，通过水平调节机构701和竖向调节机构707调整组角刀710的位置进行对刀，确保组角位置精准，并通过控制系统记录该型材组角加工对应的组角刀位置数据，实现下次加工相同型材时无需对刀；
58.(3)组角加工，首先预进给油缸704动作驱动预进给滑座703进给，预进给滑座703带动其上的组角刀710进给，然后组角油缸711满行程动作驱动组角刀710对型材进行组角加工；当加工相同型材时预进给油缸704进给到位后保持不动；当加工不同型材时，通过调整预进给油缸704的进给行程来满足不同型材的组角进给要求，而组角油缸711始终满行程组角进给；
59.(4)单刀组角加工，将位于上方的组角刀710通过竖向调节机构707使其处于最上方；对刀时，只对位于下方的组角刀710进行对刀；组角加工时，上方组角刀710对应的组角油缸711不动作，下方组角刀710对应的组角油缸711满行程动作进行单刀组角加工。
60.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
61.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。