应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线的制作方法

1.本实用新型属于隐形矫正器加工技术领域，具体地说，是关于一种应用机械臂的切割隐形矫正器的产线。


背景技术：

2.近年来随着我国经济和社会的迅速发展，人们彼此之间的交际也越来越多，因此整齐美观的牙齿对于每个人的外表也越来越重要。在目前的口腔正畸技术中，主要有传统的托槽和金属弓丝配合的固定矫治技术和无托槽隐形正畸矫治技术。其中无托槽隐形正畸矫治技术采用的隐形矫正器因其具有隐形性、美观性、舒适性、方便性、卫生性、正畸过程可预测性等优点，越来越受到正畸医生和患者的喜爱，隐形矫正器也俗称隐形牙套。
3.在目前，所有的隐形矫正器都会经过3d模型数据打印，热压成型，边缘切割打磨，三个步骤来进行制作。
4.在隐形矫正器制作过程中，边缘切割打磨采用的是人工加工或采用cnc设备由人工上下料由cnc设备进行加工，其中，人工加工速度慢，生产效率低，人工上下料由cnc设备加工的方式也因人工操作熟练度、搬运等流程导致整体效率低下；同时，市场上对于隐形矫正器的需求却在不断增加，每天都会有成百或上千套的需求量，故而目前的方式，由于自动化程度不高，导致生产效率低下。
5.同时，由于每个人的牙齿不同，使得隐形矫正器的最大市场在于定制化，即根据每个人的牙齿造型去定制最适合的隐形矫正器，而边缘切割打磨工序同样是定制化制作隐形矫正器中关键一步，因每个定制化的隐形矫正器切割时切割的路线不同，人工上下料由cnc设备进行加工时，需要人工不断的去匹配、校对加工过程中切割的路线，故而使得加工过程更为繁琐，导致生产效率无法得以提升。
6.使得隐形正畸公司产能有限，限制了行业发展；因此如何提升隐形矫正器生产过程的自动化程度，提高生产效率以满足日益增长的需求，促使行业健康发展，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，以解决现有的隐形矫正器生产切割过程中需要人工上下料，生产效率低下的问题。
8.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，包括用于上下料的机械臂、用于盛放待加工件的物料托盘和用于定位放置物料托盘的托盘支架、用于识别待加工件的识别单元、用于切割加工的五轴联动cnc机床；
10.所述机械臂从所述物料托盘上抓取待加工件，通过所述识别单元识别后放入五轴联动cnc机床，由所述五轴联动cnc机床切割加工优选的，还包括输送线，所述输送线用于输送所述物料托盘。
11.进一步地，所述机械臂为六轴机械臂。
12.优选地，所述物料托盘上设有至少一个待加工件摆放定位结构；通过待加工件摆放定位结构，确保待加工件摆放在物料托盘上位置被限定从而利于机械臂定位抓取，同时，同一个物料托盘上设置多个摆放定位结构，就可以摆放多个待加工件有利于批量传输待加工件和连续加工作业。
13.优选地，所述待加工件上设有标识码；在待加工件上设置标识码，通过识别单元自动识别并自动匹配已经预存的切割路线，实现对待加工件的定制化切割加工。
14.根据本实用新型，所述识别单元包括相机视觉系统或扫码枪/器。
15.优选地，所述五轴联动cnc机床至少为一台，且每台所述五轴联动cnc机床包括用于切割待加工件的刀具及用于驱动刀具的主轴，带动主轴做x向运动和y向运动的xy轴组合体，xy轴组合体包括x轴和y轴；用于放置待加工件的设有吸附结构和加工定位结构的吸附夹具，用于带动吸附夹具旋转的第二旋转轴和带动第二旋转轴旋转的第一旋转轴，且所述第一旋转轴和第二旋转轴的轴向中心线不平行或不重合，以及带动第一旋转轴、第二旋转轴、吸附夹具组成的组合体做z向运动的z轴。
16.由于机械臂上下料节拍和五轴联动cnc机床加工一个待加工件所需时间不同，会使机械臂出现等待五轴联动cnc机床的情况，故而，设置多台五轴联动cnc机床可以充分利用机械臂。
17.优选地，所述的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，还包括真空发生单元、真空度监测单元、气体过滤装置，所述吸附夹具与真空发生单元气路连接，并由所述真空度监测单元监测气路中的真空度，气体过滤装置集成于所述吸附夹具或所述气路上。
18.优选地，所述的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，还包括控制单元，所述控制单元与所述机械臂、五轴联动cnc机床、识别单元电性连接。
19.优选地，所述的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，还包括输送线，所述输送线用于输送所述物料托盘，所述输送线与控制单元电性连接。
20.优选地，所述托盘支架设于所述输送线上。
21.本实用新型的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，其有益效果是：自动化程度高，在实现了定制化加工的同时还大幅提升了生产效率，具体体现在：
22.首先，利用机械臂上下料，实现加工过程的无缝衔接，减少人工上下料以及人工操作设备时间，从而提升生产效率。
23.其次，利用五轴联动cnc机床对单个待加工件加工时间和机械臂上下料节拍的比值，去配置多台五轴联动cnc机床，充分利用机械臂，从而更进一步提升生产效率。
24.最后，通过在待加工件上设置标识码，利用识别单元去进行识别，自动匹配已预存的加工路线，不仅可以满足定制化需求导致的差异化加工，还进一步提升工作效率。
附图说明
25.图1为本实用新型的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线的结构示意图。
26.图2为五轴联动cnc机床的结构示意图。
27.图3为五轴联动cnc机床使用的吸附夹具的结构示意图。
28.其中：21为x轴；22为y轴；23为z轴；24为第一旋转轴；25为吸附夹具；26为主轴；27
为刀具；28为第二旋转轴；
29.251为夹持部；252为吸附孔；253为加工定位结构；254为气管接头。
具体实施方式
30.以下结合具体附图，对本实用新型的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线作进一步详细说明。在本实施例的描述中，除非另有说明，术语“前视基准面”、“右视基准面”、“俯视基准面”、“x向”、“y向”、“z向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.如图1所示，为本实用新型的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，包括用于上下料的机械臂、用于盛放待加工件的物料托盘和用于定位放置物料托盘的托盘支架、用于识别待加工件的识别单元、用于切割加工的五轴联动cnc机床；其中，待加工件放置于物料托盘上，物料托盘放置于与其匹配的托盘支架上，从而限定了物料托盘的摆放位置，机械臂从物料托盘上抓取待加工件，经由识别单元识别后上料到五轴联动cnc机床，由五轴联动cnc机床切割加工，切割加工完成后再由机械臂下料放置回物料托盘；需要说明的是，盛放有待加工件的物料托盘，可以由人工定位放置到托盘支架上，也可以由机械臂抓取，定位放置到托盘支架上，其中，定位放置是指托盘支架的设定位置和机械臂的设定位置关联，且可以用于机械臂的运动参考，同时，物料托盘在托盘支架上的摆放方位也被固定，在应用上，托盘支架可以是一个架子，或者带有位置限定的台面，或者输送带上可对物料托盘限位的结构。
32.本实施例中，机械臂优选为六轴含抓取夹具的机械臂；实际上，四轴机械臂如scara式、delta式机械臂或三坐标机械臂加旋转轴，在配套好抓取夹具后也可以替代本实施例的六轴机械臂用以上下料。
33.在本实施例中所述的物料托盘上，设置有至少一个摆放定位结构,惯常使用的是设置有九个或十二个摆放定位结构的物料托盘；通过在物料托盘上设置摆放定位结构，就能确保待加工件的摆放位置与物料托盘的摆放位置相匹配，通过物料托盘的位置可以参考判断出物料托盘上的待加工件位置；且通过前述可知，待加工件被机械臂从物料托盘上抓取时，物料托盘是放置于与其匹配的托盘支架上,故而，物料托盘的位置相对于机械臂来说是可被识别且可被参考的；从而可以保证机械臂能够将待加工件定位放置到五轴联动cnc机床上，以供五轴联动cnc机床快速进行切割加工。
34.为解决定制化差异性加工问题，在对隐形矫正器进行模型3d打印时，就在待加工件上设置好标识码，或者压膜时在膜片上设置标识码，同时，将对应标识码的的隐形矫正器的切割路线导入五轴联动cnc机床，在机械臂抓取待加工件通过识别单元识别出标识码后，五轴联动cnc机床自动调取已预存的切割路线，在机械臂将待加工件放置到五轴联动cnc机床上后，五轴联动cnc机床就按预存的切割路线进行切割加工。
35.识别码可以是数字标识、文字标识、二维码和/条形码等，根据识别码的不同，对应的识别单元也选择不同，识别单元包括相机视觉系统或扫码枪/器等能读取或识别识别码信息的先用已知技术。
36.机械臂上下料节拍是指机械臂从初始位置去完成抓取待加工件，将待加工件放到五轴联动cnc机床，再返回到初始位置所需要的时间；由于机械臂上下料节拍和五轴联动cnc机床对单个待加工件加工时间不同，可以设置多台五轴联动cnc机床，以充分利用机械臂。
37.如图2所示，五轴联动cnc机床用于切割待加工件的刀具27及用于驱动刀具27工作的主轴26，带动主轴26做x向运动和y向运动的xy轴组合体，xy轴组合体包括x轴21和y轴22；用于放置待加工件的设有吸附结构和加工定位结构253的吸附夹具25，用于带动吸附夹具25旋转的第二旋转轴28和带动第二旋转轴28旋转的第一旋转轴24，且第一旋转轴24和第二旋转轴28的轴向中心线不平行或不重合，其中，惯常使用的是第一旋转轴24和第二旋转轴28的轴向垂直；以及带动第一旋转轴24、第二旋转轴28、吸附夹具25组成的组合体做z向运动的z轴23。
38.由于第一旋转轴24和第二旋转轴28的轴向中心线不平行或不重合，故而，吸附夹具25是被第一旋转轴24和第二旋转轴28带动做空间多角度旋转；安装于第二旋转轴28上的吸附夹具25在z轴23的带动下做z向运动，同时，吸附夹具25在第一旋转轴24、第二旋转轴28的带动下做空间旋转，与x轴21带动主轴26做x向运动，通过x向和z向运动的配合实现了刀具27和待加工件在前视基准面内的无障碍接触；通过y轴22带动主轴26做y向运动，与z轴23带动吸附夹具25做z向运动的联动，实现了刀具27和待加工件在右视基准面内的无障碍接触；通过x轴21和y轴22带动刀具27做x向和y向运动，实现了刀具27和待加工件俯视基准面的无障碍接触；故而，由x轴21、y轴22、z轴23、第一旋转轴24和第二旋转轴28的联动实现对待加工件的切割工作。
39.需要说明的是，本实用新型提出的x轴21、y轴22、z轴23均为线性传动轴；众所周知，线性传动轴包括驱动部分、传动部分、导向部分和从动部分，其特征是一种由驱动部分如电机或马达将电能转换为机械能输出，并通过传动部分如丝杠和丝杠螺母、滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母、齿轮和齿条、同步带和同步带轮、直线电机等机械结构将机械能传导，驱使从动部分按导向部分如线性滑轨等进行指定方向运动的机械组合结构，同时会设置用于位置参考的原点传感器和用于安全防护的软限位传感器。
40.和所有线性传动轴一样，本实施例所提出的x轴21、y轴22、z轴23也包括驱动部分、传动部分、导向部分和从动部分，同时也设置有原点传感器和软限位传感器。
41.同时，第一旋转轴24和第二旋转轴28为确认旋转起点和控制旋转角度，也均设有用于位置参考的原点传感器；且第一旋转轴24和第二旋转轴28不仅可以通过减速机进行减速传动连接，也可以直接传动连接；同样的，第二旋转轴28和吸附夹具25不仅可以通过减速机进行减速传动连接，也可以直接传动连接。
42.如图3所示，吸附夹具25包括用于放置/夹持待加工件的夹持部251和气管接头254，在夹持部251上设置有至少一个吸附孔252和至少一个加工定位结构253；其中，吸附孔252是用以通过负压给放置于夹持部251上的待加工件提供吸附力，吸附孔252可以是圆形孔或椭圆形孔或条形孔；加工定位结构253是对待加工件在夹持部251上的位置进行指定，确立待加工件与各轴的位置关系，从而便于设定加工程序及各轴的进给，其结构可以是设于夹持部251的凸起(如定位销)，或者凹陷(如定位孔)，或者凸起和凹陷的组合。
43.在吸附夹具25内部还设有气路通道；气路通道可以是单通道结构，也可以是拓扑
结构，且气密性气路通道与吸附孔252和气管接头254相连；气管接头254可以是公接头，也可以是母接头，通过气管与真空发生单元气路连接；同时，在气管接头254和真空发生单元之间的气路上，还可以设置真空度监测单元，用以监测气路上的气压值，从而判断吸附孔252处对待加工件的吸附力，确保加工过程的安全性；同时，还可以设置气体过滤装置，气体过滤装置可以集成于吸附夹具25的内部气路通道上，也可以设于气管接头254和真空发生单元之间的气路，气体过滤装置用以预防加工碎屑从吸附孔252处进入气路，导致气路堵塞，或者，损坏甚至损毁真空度监测单元、真空发生单元。
44.还包括控制单元，所述控制单元与所述机械臂、五轴联动cnc机床、识别单元、输送线电性连接。
45.作为自动化产线，本实用新型提出的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线同样设有控制单元，控制单元包括控制部分和人机交互部分，控制单元分别与机械臂、识别单元、五轴联动cnc机床均电性连接，其连接与控制方式均采用先用已知技术，本实施例不再赘述。
46.同时，本实施例所述的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线还可以设置输送线，通过输送线将装载有待加工件的物料托盘输送到指定位置由人工放置到托盘支架上，或者将装载有已经切割加工好的成品的物料托盘输送至下一工序或仓储的位置；同样的，输送线也可以采用先用已知技术与控制单元电性连接。
47.也可以将托盘支架集成到输送线上，如设置导向板将物料托盘导向到特定位置，此时，此特定位置即可理解为托盘支架。
48.当有待加工件进行加工时；首先是将待加工件放置在物料托盘上,由于物料托盘上设有摆放定位结构，故而，待加工件是有序且位置关系可被参考的；通过输送带将已经摆放了待加工件的物料托盘输送至托盘支架上；或者，由人工将已经摆放了待加工件的物料托盘放到托盘支架上。
49.机械臂从物料托盘上抓取待加工件，其中，待加工件上已经设置好标识码，机械臂将抓取的待加工件通过识别单元识别，并由五轴联动cnc机床自动匹配对应待加工件的切割加工路线。
50.识别单元识别了标识码后，机械臂将待加工件放置到五轴联动cnc机床的吸附夹具25的夹持部251上，由于抓取前待加工件的位置可被机械臂参考，故而，被机械臂抓取的待加工件的姿态及抓取位置均可被限定，故而，机械臂将待加工件放置到夹持部251上时，能够轻易的将待加工件对准对应的加工定位结构253，从而可以确保五轴联动cnc机床加工的准确性。
51.在待加工件被放置到五轴联动cnc机床上后，五轴联动cnc机床根据识别单元反馈的信息，自动匹配切割加工路线，通过x轴21、y轴22、z轴23、第一旋转轴24、第二旋转轴28的五轴联动，由主轴26驱动刀具27对待加工件进行切割加工。
52.如配置有多台五轴联动cnc机床，机械臂在完成上述第一台五轴联动cnc机床的上料工作后，可以给剩下的五轴联动cnc机床按照上述次序依次上料。
53.在五轴联动cnc机床的切割完成后，机械臂将切割好的成品从五轴联动cnc机床的吸附夹具25上取下，摆放至物料托盘对应的摆放切割前待加工件的位置上。
54.在下料完成后，继续由机械臂对已经完成下料的五轴联动cnc机床上料。
55.本实用新型的应用机械臂上下料的切割隐形矫正器的产线，利用机械臂上下料，实现加工过程的无缝衔接，减少人工上下料以及人工操作设备时间；利用五轴联动cnc机床对单个待加工件加工时间和机械臂上下料节拍的比值，去配置多台五轴联动cnc机床，充分利用机械臂，从而更进一步提升生产效率；通过在待加工件上设置标识码，利用识别单元去进行识别，自动匹配已预存的加工路线，从而更进一步提升工作效率；故而，其自动化程度高，在实现了定制化加工的同时还大幅提升了生产效率。
56.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。