一种木器加工装置的定位系统及加工定位方法与流程

本发明实施例涉及木器加工技术领域，具体涉及一种木器加工装置的定位系统及加工定位方法。

背景技术：

传统的木器加工分为开料、加工、组装、打磨、油漆等多道工序，不同的作业岗位借助于分布在车间不同位置的车铣刨磨钻等各类设备，按流程完成木器加工。然而这种工艺方式等待时间多，效率不高。加工行业的数字化升级通常以数控加工中心为核心，加工中心具有效率高、专用性强的特点，适合于大批量生产，但小批量条件下则成本效益不足。寻找适合木工行业的小批量柔性加工方式是需要解决的创新课题。最近几十年来，工业机器人由于其灵活性和可靠性在机械、电子、交通运输、仓储等各行各业都获得了广泛的应用，但是在木工行业应用较少且主要用于物料搬运，用于加工的更是极为有限。

公开号为cn209737816u的发明专利公开了一种木器加工工作站，具体公开了一种由操控台控制单元、刀库单元、机械手单元、变位单元和夹具单元组成的加工系统。控制单元与执行单元之间通过通信总线建立连接关系，机械手单元对刀库单元存放的刀具进行夹持和转移，机械手单元利用刀具对置于夹具单元的木器进行雕铣，可以完成方料和板料的一般加工。

虽然上述专利设备系统已经能实现机器人进行木器的加工生产，但是由于上料时，是由操作人员直接将工件放置在夹具单元上进行工装，容易导致工件加工的准确度偏低。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种木器加工装置的定位系统及加工定位方法，以解决现有技术中工件加工的准确度偏低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，一种木器加工装置的定位系统，包括：

上料仓，所述上料仓的顶部呈倾斜的平面设置，并在上料仓的倾斜面上安装挡靠机构，对放置在上料仓倾斜面的工件定位；

成品仓，所述成品仓的顶部呈倾斜的平面设置，并设置在上料仓的一侧，以存放成品或半成品工件；

夹具单元，所述夹具单元包括基架、主动气动卡盘以及从动气动卡盘，所述主动气动卡盘和从动气动卡盘呈相对设置在基架的顶部，并滑动连接在基架上，使主动气动卡盘和从动气动卡盘之间形成供工件被夹持的间隙；

工件定位单元，所述工件定位单元包括三组并排设置在主动气动卡盘和从动气动卡盘之间的顶升平台，每组顶升平台的台面上均滑动连接有两个呈相对设置的压紧气缸，使所述压紧气缸的滑动方向垂直于主动气动卡盘和从动气动卡盘的夹持轴线。

进一步地，所述挡靠机构包括左挡靠和右挡靠，所述左挡靠固定于上料仓倾斜面的一侧，所述右挡靠滑动连接在上料仓的倾斜面，使左挡靠和右挡靠之间形成供待加工工件横向架设的间隙，其中，所述右挡靠自配有滑动锁紧件。

进一步地，所述上料仓的顶部为方形框架结构，并在上料仓的顶框架内平行设置有多个导向杆，所述导向杆的两端分别固接在上料仓顶部框架的架壁上，且多个导向杆沿上料仓顶框架的倾斜方向分布，使相邻的导向杆之间形成供工件放置的间隙，所述左挡靠固接在导向杆一端的杆壁上，所述右挡靠滑动连接在导向杆的杆壁上。

进一步地，所述左挡靠和右挡靠均为平行于上料仓顶面的板状结构，并在左挡靠和右挡靠的上板面上一体成型有凸起的托板，使所述托板支撑于工件端部的底部，其中，所述左挡靠上的托板呈开口朝向右挡靠的l型结构。

进一步地，所述成品仓顶面的下止端上，固接有垂直成品仓顶面设置的挡板。

进一步地，所述顶升平台包括结构框架、台面板、伺服电机、升降筒以及丝杆，所述台面板水平设置在结构框架的上方，所述伺服电机安装在结构框架上，所述丝杆呈竖直设置，且丝杆的底端与伺服电机的输出轴固接，所述升降筒通过螺纹连接的方式套接在丝杆的顶端，且升降筒的顶端固接在台面板的底面，其中，所述台面板的两侧分别设有两组导向筒和导向杆，所述导向杆呈竖直设置，且导向杆的底端固接于结构框架外侧壁上水平延伸出的凸台，所述导向筒通过滑动的方式套接在导向杆的顶端，且导向筒的顶端固接于台面板的底面。

进一步地，所述顶升平台的台面上安装有水平设置的滑轨，所述压紧气缸滑动连接在滑轨上。

进一步地，所述定位系统还包括物料防错确认系统，所述物料防错确认系统包括上料作业指示屏和物料扫描识别设备，所述上料作业指示屏通过内置app与mes系统相联，用于接收待加工物料信息，并根据排产计划，以图形方式将料件数量及摆放顺序显示在屏幕上，所述物料扫描识别设备用于识别上料仓上的待加工工件数量和位置。

根据本发明实施例的第二方面，一种木器加工装置的加工定位方法，采用本实施例所述的一种木器加工装置的定位系统，包括：

s1、上料操作人员先将待加工方料放置在上料仓上，将方料的一端靠死在左挡靠的托板上，同时根据方料长度，沿导向杆滑动并适当调节右挡靠距离，再将方料的另一端稳定放置于右挡靠的托板上；

s2、采用上下料机械臂抓取上料仓上的方料，并放置在顶升平台的台面上，先由横向布置的压紧气缸动作，沿水平方向将方料靠死在台面上，再由纵向布置的压紧气缸动作，在垂直方向上夹紧方料，完成开榫加工的定位和夹紧；

s3、完成开榫的半成品由上下料机械臂抓取并置于成品仓，累积到一定量，由操作人员在榫头位置安装已预先加工好的尺寸标准化的榫座，将安装好榫座的半成品件放置在上料仓，其定位方法同上述方料一致，再次采用上下料机械臂对已开榫的工件抓取其榫座位置，并置于主动气动卡盘和从动气动卡盘之间，先运行主动气动卡盘轴向位置固定工件的一端，再运行从动气动卡盘向主动气动卡盘移动，顶死工件，对工件进行轴向定位，并采用加工机械臂对工件进行加工；

s4、采用上下料机器人抓取加工完的工件，并置于成品仓，并在木器加工的过程中，循环步骤s1-s4进行工件的定位，直至完成所有上料仓中的方料加工，并结束一个作业批次的生产。

进一步地，所述加工定位方法还包括：上料作业指示屏以图形方式显示料件数量及摆放顺序，上料操作人员按屏幕上的图形指引，准备物料，并将该加工批次的物料依次放置于上料仓上，待上料完毕，由物料扫描识别设备将上料仓上待加工物料的数量和位置与上料要求进行核对，确认无误，开启木器加工装置的加工模式。

本发明实施例具有如下优点：通过采用顶部呈倾斜平面设置，并设有挡靠机构的上料仓，将方料稳定放置于挡靠机构上即可完成方料的上料定位，并利用上料仓顶部的倾斜设置，使方料借助重力辅助贴紧在挡靠上，有助于上料定位完成，同时采用三组顶升平台上布置的多个压紧气缸，分别沿水平方向以及垂直方向对工件的不同方向进行压紧，由此完成工件开榫加工的定位和夹紧，并利用两组气动卡盘对工件进行夹持，实现该工件的轴向定位，以便于开始轮廓加工，从而在工件上料到加工过程中，通过对工件多方面定位，以确保工件加工的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种木器加工装置的定位系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种木器加工装置的定位系统的工件上、下料状态示意图；

图3为本发明实施例提供的一种木器加工装置的定位系统的上料仓结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种木器加工装置的定位系统的夹具单元结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种木器加工装置的定位系统的顶升平台结构示意图。

图中：1、上料仓；11、导向杆；2、成品仓；21、挡板；3、夹具单元；31、基架；32、主动气动卡；33、从动气动卡盘；4、工件定位单元；41、顶升平台；411、结构框架；412、台面板；413、升降筒；414、丝杆；415、导向筒；416、导向杆；42、压紧气缸；43、滑轨；5、挡靠机构；51、左挡靠；52、右挡靠；53、托板；6、上料作业指示屏；7、物料扫描识别设备。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种木器加工装置的定位系统，包括上料仓1、成品仓2、夹具单元3以及工件定位单元4，具体设置如下：

上料仓1的顶部呈倾斜的平面设置，并在上料仓1的倾斜面上安装挡靠机构5(参考图3)，以对放置在上料仓1倾斜面的工件定位。具体的，上料仓1的顶部为方形框架结构，并在上料仓1的顶框架内平行设置有多个导向杆11，导向杆11的两端分别固接在上料仓1顶部框架的架壁上，且多个导向杆11沿上料仓1顶框架的倾斜方向分布，使相邻的导向杆11之间形成供工件放置的间隙，优选的，相邻的导向杆11间距可通过机械结构进行调整，以调整导向杆11的间距适合不同长度的工件。挡靠机构5包括左挡靠51和右挡靠52，左挡靠51设置于上料仓倾斜面的一侧，并固接在导向杆11一端的杆壁上，右挡靠52滑动连接在导向杆11的杆壁上，使左挡,51和右挡靠52之间形成供待加工工件横向架设的间隙，优选的，右挡靠52自配有滑动锁紧件，以便于调节右挡靠52的位置后并锁定。其中，左挡靠51和右挡靠52均为平行于上料仓1顶面的板状结构，并在左挡靠51和右挡靠52的上板面上一体成型有凸起的托板53，使托板53支撑于工件端部的底部，优选的，左挡靠51上的托板53呈开口朝向右挡靠52的l型结构，在放置方料时，先将方料的一端靠死在左挡靠51的托板53上，同时根据方料长度，沿导向杆11滑动并适当调节右挡靠52距离，再将方料的另一端稳定放置于右挡靠52的托板53上，以完成方料的上料定位，并利用上料仓1顶部的倾斜设置，使方料借助重力辅助贴紧在挡靠上，有助于上料定位完成。

结合图4和图5所示，夹具单元3包括基架31、主动气动卡盘32以及从动气动卡盘33。主动气动卡盘32和从动气动卡盘33呈相对设置在基架31的顶部，并滑动连接在基架31上，使主动气动卡盘32和从动气动卡盘33之间形成供工件被夹持的间隙，其中，可采用常规的上下料机械臂抓取工件，并置于主动气动卡盘32和从动气动卡盘33之间，再通过两组气动卡盘动作，对工件进行夹持，以实现该工件的轴向定位。优选的，主动气动卡盘32连接有伺服电机，由伺服电机通过变速箱带动，使主动气动卡盘32的盘体受伺服电机驱动旋转，可以实现高速旋转和精确分度，从动气动卡盘33的盘体呈自由转动设置，并自配有旋转锁紧件，使从动气动卡盘33可以自由旋转也可以被锁死固定，从而在夹持工件后，从动气动卡盘33可跟随主动气动卡盘32旋转，也可以定位后锁死。工件定位单元4包括三组并排设置在主动气动卡盘32和从动气动卡盘33之间的顶升平台41，每组顶升平台41的台面上均滑动连接有两个呈相对设置的压紧气缸42，使压紧气缸42的滑动方向垂直于主动气动卡盘32和从动气动卡盘33的夹持轴线，从而使多个压紧气缸42沿横向和/或纵向布置，既可以沿水平方向，也可以沿垂直方向布置，以实现工件不同方向的压紧，并由此完成工件开榫加工的定位和夹紧，其中，三组顶升平台41可根据常见木器工件大小进行尺寸优化，并成独立或协同工作。具体的，顶升平台41包括结构框架411、台面板412、伺服电机、升降筒413以及丝杆414，台面板412水平设置在结构框架411的上方，伺服电机安装在结构框架411上，丝杆414呈竖直设置，且丝杆414的底端与伺服电机的输出轴固接，升降筒413通过螺纹连接的方式套接在丝杆414的顶端，且升降筒413的顶端固接在台面板412的底面，通过伺服电机和丝杆414的带动下，使台面板412可以上下移动，从而精确定位。优选的，在台面板412的两侧分别设有两组导向筒415和导向杆416，导向杆416呈竖直设置，且导向杆416的底端固接于结构框架411外侧壁上水平延伸出的凸台，导向筒415通过滑动的方式套接在导向杆416的顶端，且导向筒415的顶端固接于台面板412的底面，利用导向筒415和导向杆416的设置，以便于台面板412在丝杆414的带动下，稳定的上下升降。在台面板412的台面上还安装有水平设置的滑轨43，使压紧气缸42滑动连接在滑轨43上。

如上所述，成品仓2的顶部呈倾斜的平面设置，并设置在上料仓1的一侧，以存放成品或半成品工件，并在成品仓2顶面的下止端上，固接有垂直成品仓2顶面设置的挡板21。待工件加工完毕后，可采用上下料机械臂抓取成品工件，并置于成品仓2，利用成品仓2顶部的倾斜面设置，以便于工件滑落到底端，并由挡板21在下止位进行限位，以承担一定数量工件的放置工作。优选的，成品仓2可通过机械结构调整其顶部的倾斜角度，以控制工件滑落的速度。

本发明实施例通过采用顶部呈倾斜平面设置，并设有挡靠机构5的上料仓1，将方料稳定放置于挡靠机构5上即可完成方料的上料定位，并利用上料仓1顶部的倾斜设置，使方料借助重力辅助贴紧在挡靠上，有助于上料定位完成，同时采用三组顶升平台41上布置的多个压紧气缸42，分别沿水平方向以及垂直方向对工件的不同方向进行压紧，由此完成工件完成开榫的半成品由上下料机械臂抓取并置于成品仓2，累积到一定量，由操作人员在榫头位置安装已预先加工好的尺寸标准化的榫座，将安装好榫座的半成品件放置在上料仓1，其定位方法同方料定位一致，再次采用上下料机械臂对已开榫的工件抓取其榫座位置，并利用两组气动卡盘对工件进行夹持，实现该工件的径向和轴向定位，以便于开始轮廓加工，从而在工件上料到加工过程中，通过对工件多方面定位，以确保工件加工的准确度。

实施例2

与实施例1不同之处在于，结合图1和如图2所示，定位系统还包括物料防错确认系统，物料防错确认系统包括上料作业指示屏6和物料扫描识别设备7，上料作业指示屏6通过内置app与mes系统(制造执行系统)相联，用于接收待加工物料信息，并根据排产计划，以图形方式将料件数量及摆放顺序显示在屏幕上，物料扫描识别设备7用于识别上料仓1上的待加工工件数量和位置，其中，上料作业指示屏6和物料扫描识别设备7等设备不是本技术方案保护的内容，属于本领域技术人员知悉的设备产品。

实施例3

本发明实施例提供了一种木器加工装置的加工定位方法，采用上述实施例所述的一种木器加工装置的定位系统，包括：

s1、上料操作人员先将待加工方料放置在上料仓1上，将方料的一端靠死在左挡靠51的托板53上，同时根据方料长度，沿导向杆11滑动并适当调节右挡靠52距离，再将方料的另一端稳定放置于右挡靠52的托板53上；

其中，先通过上料作业指示屏6以图形方式显示料件数量及摆放顺序，由上料操作人员按屏幕上的图形指引，准备物料，并将该加工批次的物料依次放置于上料仓1上，待上料完毕，由物料扫描识别设备7将上料仓1上待加工物料的数量和位置与上料要求进行核对，确认无误，开启木器加工装置的加工模式。

s2、采用上下料机械臂抓取上料仓1上的方料，并放置在顶升平台41的台面上，先由横向布置的压紧气缸42动作，沿水平方向将方料靠死在台面上，再由纵向布置的压紧气缸42动作，在垂直方向上夹紧方料，完成开榫加工的定位和夹紧；

s3、完成开榫的半成品由上下料机械臂抓取并置于成品仓2，累积到一定量，由操作人员在榫头位置安装已预先加工好的尺寸标准化的榫座，将安装好榫座的半成品件放置在上料仓1，其定位方法同上述方料定位一致，再次采用上下料机械臂对已开榫的工件抓取其榫座位置，并置于主动气动卡盘32和从动气动卡盘33之间，先运行主动气动卡盘32轴向位置固定工件的一端，再运行从动气动卡盘33向主动气动卡盘32移动，顶死工件，对工件进行轴向定位，并采用加工机械臂对工件进行加工；

s4、采用上下料机器人抓取加工完的工件，并置于成品仓2，并在木器加工的过程中，循环步骤s1-s4进行工件的定位，直至完成所有上料仓1中的方料加工，并结束一个作业批次的生产。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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