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板材翻面加工装置及其加工方法

2021-01-31 21:54:24

板材翻面加工装置及其加工方法

  技术领域

  本发明涉及板材加工装置,具体涉及板材翻面加工装置及其加工方法。

  背景技术

  在手机、车载多媒体等液晶显示设备中,作为显示面板和触摸面板使用的玻璃板生产批量大,交期短。玻璃基板的加工也必须将基板的表面保持水平的状态进行。

  上下料是加工机床的重要组成工序,用手动上料的板材加工中心生产效率低,难以满足市场需求。为实现加工机床的高效率工作以及实现对板材的双面加工,一直是本领域技术人员研发的重点。

  比如,公布号为CN 106945443A的中国发明专利申请文件,其公布了一种板材上下料装置和手机板材加工中心,采用了自动上下料装置和待加工、已加工板材共用的自定位料盒(参考专利CN205290904U)。采用这种加工中心加工板材,具有生产效率高、储料空间小等优点。但是,随着社会的发展,需要正反面加工或多面加工的板材屏幕越来越多,例如车载多媒体的板材屏幕大多是异形结构,而上述文献所公开的加工中心无法自动进行板材翻面操作。当需要进行正反面加工时,需要将料盒(亦或叫料槽)内所有板材单面加工完成,再将料盒内的板材重新插架,然后才能对料盒内的板材进行反面的加工,即加工完板材的一个面后,不能连续加工另一个面。同一个板材,进行了两次取料和插料;加工中心加工时间长,生产效率低。采用该文献所公开的加工中心对车载多媒体板材进行加工,完成加工后,多媒体(异形)板材绕其底部边线(与料盒底部接触的边线)回转了180度,其底部边线变成了顶部边线(底部和顶部发生颠倒),会导致它无法插回原料盒,而制作另一个料盒存储已加工的板材,显然会增加板材的加工成本和增加储料空间。

  发明内容

  为解决上述问题,本发明提供一种板材翻面加工装置及其加工方法,该板材翻面加工装置通过设置可在加工台与上下料装置之间实现板材交接的翻面板材转接机构,由此可以方便快速地对未完成的多面加工的板材加工与待加工面的转换,同时上下料装置还能将已完成加工板材插入料盒中,与待加工板材存储于同一料盒中,节约存储料占地空间。

  具体的,本发明提供的板材翻面加工装置,其包括:

  料盒,用于存储加工前后的板材;

  加工中心,用于对置于加工台上的板材表面进行加工;

  上下料装置,其在转动机构驱动下可旋转,用于在所述料盒与加工台之间对板材进行上下料;

  翻面板材转接机构,其设置于所述加工台上方,用于将板材在上下料装置与加工台之间转换,以对板材的已加工面和下一待加工面之间进行转换。

  具体的,翻面板材转接机构和加工台均固定在机床床身上。

  具体的,料盒以竖直姿态存储加工前后的板材。

  本发明的板材翻面加工装置适用于对长方体或正方体板材或者其他体积形状板材的多面加工。

  以长方体或正方体结构的板材为例,初始加工状态下,在板材第一面加工完成后,上下料装置将板材拾取并旋转移动至将未加工面位于翻面板材转接机构处,并进而由翻面板材转接机构拾取该板材并将其放置到加工台;或者旋转90°、180°或270°或360°等,将应加工的下一待加工面旋转至位于翻面板材转接机构处。

  或者,初始状态下在第一面加工完成后,翻面板材转接机构下降并拾取板材,退避上升,上下料装置进而拾取该板材后将下一待加工面旋转并移动至翻面板材转接机构处,再由该翻面板材转接机构将板材放置于加工台,以使加工中心加工下一待加工面。

  如果是其他体积形状的板材,上下料装置旋转板材的角度根据下一待加工面相对上一已完成加工面的加工位置而定。

  上下料装置可在转动机构驱动下转动任意周数或角度,以方便根据料盒、加工台和翻面板材转接机构之间的相对位置,对待加工板材和已完成加工板材进行存储和取放料。

  进一步的,所述翻面板材转接机构包括升降装置以及设于该升降装置升降活动端的转接端。

  进一步的,所述转接端为吸盘。

  进一步的,所述上下料装置包括:

  转动杆,其在转动机构带动下转动;

  转动块,其安装在所述转动杆上并随转动杆转动,且所述转动块两侧均安装有用于对板材进行上下料的取放端。

  进一步的,所述转动杆在所述转动机构带动下正反转。

  进一步的,本发明提供的板材翻面加工装置还包括第一驱动机构,其用于驱动上下料装置在加工台与料盒之间移动。

  进一步的,所述取放端为吸盘。

  上述上下料装置在加工中心对板材的第一面进行加工时,移动退避至初始位置;并且,在加工中心对板材最后一面需加工面进行加工时,移动至料盒中拾取下一块待加工板材,在板材加工完成进行换料时,该上下料装置空置的取放端正对加工台,已拾取待加工板材的取放端正对翻面板材转接机构。

  上述提及的上下料装置其转动杆位于料盒一侧,并且该转动杆上可以安装若干个转动块,每一转动块在板材排列方向对应一个料盒和一个加工台。

  本发明提供的具有上述结构的板材翻面加工装置的加工方法,其包括:

  初始状态下,所述上下料装置从所述料盒中拾取待加工板材,并将其置放于加工台;具体的,可以以竖直姿态拾取板材;

  所述加工中心对上述待加工板材表面进行第一面加工;

  移动所述翻面板材转接机构、上下料装置,使完成第一面加工的板材在所述翻面转接机构、所述上下料装置和加工台之间交接转换,以实现第一面和下一待加工面在加工台上的转换;

  所述加工中心对下一待加工面进行加工;重复使板材在翻面转接机构、上下料装置和加工台之间交接转换(也即板材转换)的操作,以实现下一待加工面与上一已完成加工面之间的转换,直至完成所有应加工面的加工。

  具体的,作为第一种实施方式,移动翻面板材转接机构、上下料装置,将完成第一面加工的板材在所述翻面转接机构、所述上下料装置和加工台之间交接转换,以实现第一面和下一待加工面在加工台上的转换具体步骤为:

  所述上下料装置拾取所述完成第一面加工的板材后,旋转移动至所述板材的下一待加工面正对所述翻面板材转接机构,所述翻面板材转接机构拾取板材后移动至将板材置放于加工台。

  加工中心加工所述下一待加工面,如此重复上述转换具体步骤,直至完成所有应加工面的加工。

  进一步的,若板材为长方体或正方体结构,所述上下料装置拾取并旋转已经第一面加工后的板材,上下料装置旋转的转数为N转,每转角度为90°,N为自然数。

  具体的,N可以为1、2、3、4等,具体转数根据其他面相对第一面的位置决定。

  比如,在完成第一面加工之后,需对于第一面正对的第二面进行加工,则上下料装置拾取并180°旋转已完成第一面加工后的板材,并移动该板材至翻面板材转接机构,以进行该第二面加工。

  再比如,再完成第一面加工之后,需要对于第一面相邻的其他面进行加工,则上下料装置拾取并旋转已完成第一面加工后的板材,逆时针或顺时针旋转90°,并移动该板材至翻面板材转接机构,以进行其他面加工;如此反复,直至按照加工需求完成所有加工面的加工。

  当然,若板材为其他多面体结构,在板材完成第一面加工之后,上下料装置拾取完成第一面加工后的板材的旋转角度,可根据多面体形状或其他面相对第一面的位置决定。

  作为另一种实施方式,移动翻面板材转接机构、上下料装置,将完成第一面加工的板材在所述翻面转接机构、所述上下料装置和加工台之间交接转换,以实现第一面和下一待加工面在加工台上的转换具体步骤为:

  所述翻面板材转接机构拾取已完成第一面加工的板材并上升移动,所述上下料装置拾取所述板材,旋转移动至所述板材的下一待加工面正对所述翻面板材转接机构,所述翻面板材转接机构拾取板材后移动至将板材置放于加工台。当然,为便于上下料装置的取料,上下料装置可以从板材与第一面正对的表面侧拾取板材,也即上下料装置的取放端

  加工中心加工所述下一待加工面,如此重复上述转换具体步骤,直至完成所有应加工面的加工。此时上下料装置的旋转转数或角度同第一种实施方式列举情形。

  进一步的,在所述加工中心加工台上板材需最后加工的面进行加工时,所述上下料装置拾取下一待加工板材,在所述加工台上板材完成全部应加工面的加工后,所述上下料装置拾取该加工台上已完成加工板材并旋转放料所述下一待加工板材至加工台上。

  板材在翻面转接机构、上下料装置和加工台之间交接转换,使得加工中心能连续地加工同一板材的多个加工面,减少了板材的上下料装置的动作量。

  进一步的,所述上下料装置在所述加工中心完成对板材全部需加工面的加工之后,经旋转180°将下一待加工板材置于所述加工台,同时拾取已完成加工板材。

  进一步的,所述上下料装置将已完成加工板材插入至所述料盒中;具体的,可以以竖直姿态插入料盒中。

  本发明板材翻面加工装置的上下料装置上下料方式灵活,待加工板材和已完成加工板材在加工台上只需要一次180°的旋转即可实现换料,并且待加工板材和已完成加工板材在同一个料盒中共用,取放料效率大幅提升。

  相较于现有技术,本发明提供的板材翻面加工装置及其加工方法具有如下优点:

  通过设置翻面板材转接机构,实现了加工中心连续加工同一板材的多个加工面,减少了板材上下料装置动作量,缩短了上下料时间,提高了加工效率;

  同时,通过上下料装置一次180°旋转,同时实现了已完成加工板材和待加工板材的换料,并且无需制作额外的已完成加工板材存储料盒;

  板材加工完成之后,尤其是异型的板材加工完成之后,能顺利被插入原料盒中,节省了料盒成本和储料空间。

  附图说明

  图1为本发明的板材翻面加工装置结构示意及其在机床上实施时的步骤1示意图;

  图2为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤2示意图;

  图3为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤3示意图;

  图4为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤4示意图;

  图5为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤5示意图;

  图6为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤6示意图;

  图7为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤7示意图;

  图8为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤8示意图;

  图9为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤9示意图;

  图10为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤10示意图;

  图11为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤11示意图;

  图12为本发明的板材翻面加工装置在机床上实施时的步骤12示意图。

  附图标号含义:

  1、翻面板材转接机构;2、待加工板材;3、加工台;4、上下料装置;6、料盒;7、床身;11、升降装置;12、转接端;40、转动杆;41、B面吸盘;42、A面吸盘;43、转动块;20、凸台;21、凸面;22、平整面。

  具体实施方式

  下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。

  在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等,该术语指示的方位或位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件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发明的限制。

  除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。

  如图1图示,本发明的板材翻面加工装置,其包括固定于机床床身7的加工台3、翻面板材转接机构1、料盒6和上下料装置4;其中,加工台3具有阶梯面,用于定位具有凸面的板材,翻面板材转接机构1设于加工台3的上方,用于在上下料装置4和加工台3之间进行板材交接,以对板材的已加工面和下一待加工面进行转换。

  具体的,上下料装置4用于将以竖直状态存储于料盒6中的待加工板材2从料盒6中取出,并转移至加工台3经由加工中心进行加工,在加工中心对待加工板材2的平整面22完成加工后,上下料装置4拾取该待加工板材2并旋转180°,使凸面21被翻面板材转接机构1拾取,翻面板材转接机构1进而可将板材转移至加工台,待加工中心对凸面21继续进行加工,由此连续地完成对板材双面的加工。

  具体的,参见图1,翻面板材转接机构1包括升降装置11以及设于该升降装置11升降活动端的转接端12,本例中,转接端12具体采用吸盘;上下料装置4包括可在转动结构驱动下转动的转动杆40、设于该转动杆40上的转动块43以及设于转动块43两侧的取料端,本例中,取料端包括A面吸盘42以及B面吸盘41。

  为了更好的说明本实例的实施过程,定义与待加工板材2排列方向相同,且由加工台3指向料盒6的方向为X+方向;定义在图纸平面内与X方向垂直,且由加工台3指向翻面板材转接机构1方向为Y+方向;XY轴系构成XOY平面,与XOY平面垂直的方向为Z向。

  上下料装置4具有双侧取料端,在图1图示状态下,定义双侧吸料端中的朝向X+方向的面为B面,与之平行的另一平面为A面。定义上下料装置4的A面和Y方向平行时,上下料装置4的姿态为竖直姿态,如图2所示;定义上下料装置4的A面和X方向平行,且A面在上的姿态为左工作姿态,如图3所示;定义上下料装置4的B面和X方向平行,且B面在上的姿态为右工作姿态,如图6所示。再定义再定义:X+向为右,X-向为左;Y+向为上,Y-向为下。

  以上所定义指示的方位或位置关系,实为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。

  下面再结合图1-12对本发明的板材翻面加工装置及其加工方法作出详细的说明。

  1.初始状态下,翻面板材转接机构1和上下料装置4处于图1图示状态的位置,以竖直姿态存储待加工板材2的料盒6放置在机床上的待加工位置,此时待加工板材2的凸面21朝X+方向,凸台20在料盒6外部。

  2.上下料装置4吸取第一片待加工板材2:

  如图2所示,取料时,上下料装置4在第一驱动机构(图中未示出)驱动下,移动到第一片待加工板材2的附近;此时,B面吸盘41和第一片待加工板材2的平整面22相贴。B面吸盘41吸附第一片待加工板材2的平整面22,这样上下料装置4取到了第一片待加工板材2。

  3.上下料装置4移送第一片待加工板材2到加工台3上:

  如图3所示,上下料装置4取到了第一片待加工板材2后,在转动机构驱动下,转动杆40顺时针转动90°后,将第一片待加工板材2放置到加工台3上。此时,上下料装置4处于左工作姿态,第一片待加工板材2的平整面22朝上、凸台20在待加工板材2右侧。

  4.上下料装置4回初始位置,加工中心开始加工第一片待加工板材2:

  如图4所示,加工台3吸附第一片待加工板材2,并定位后;随后上下料装置4释放第一片待加工板材2,在第一驱动机构驱动下,回到初始位置;然后加工中心开始对第一片待加工板材2的平整面22(也可成为第一面)进行加工。

  5.加工中心完成第一片待加工板材2的加工,上下料装置4取出第一片待加工板材2回初始位置:

  如图5所示,加工中心完成了对第一片待加工板材2的平整面22加工后,上下料装置4在第一驱动机构驱动下,移动到加工台3上的第一片待加工板材2上,并用B面吸盘41吸取第一片待加工板材2的平整面22;随后上下料装置4和第一片待加工板材2在第一驱动机构驱动下,回到初始位置。

  6.上下料装置4顺时针旋转,再将第一片待加工板材2移动到翻面板材转接机构1上,翻面板材转接机构1吸附第一片待加工板材2:

  如图6所示,上下料装置4和第一片待加工板材2绕转动杆40顺时针转动180°,并移动到翻面板材转接机构1下方;待转接端12吸取第一片待加工板材2的凸面21后,上下料装置4释放第一片待加工板材2。这样,第一片待加工板材2转移动了翻面板材转接机构1上。此时,上下料装置4处于右工作姿态,第一片待加工板材2的凸面21(也可成为第二面或其他面)朝上,凸台20在待加工板材2左侧。

  7.上下料装置4回初始位置,翻面板材转接机构1将第一片待加工板材2转接到加工台3上:

  如图7所示,上下料装置4释放了第一片待加工板材2后,在第一机构驱动下,回到初始位置。翻面板材转接机构1的升降装置11驱动转接端12向下移动,将第一片待加工板材2移送到加工台3上;

  8.加工台3吸取第一片待加工板材2,并定位;加工中心加工第一片待加工板材2,上下料装置4吸附第二片待加工板材2:

  如图8所示,加工台3定位经旋转后的第一片待加工板材2后,随后翻面板材转接机构1的转接端12释放,并在升降装置11的驱动下向Y+(上)回到初始位置。接着加工中心加工第一片待加工板材2的凸面21;与此同时,上下料装置4的转动杆40在转动结构驱动下顺时针旋转90°,再移动到第二片待加工板材2的左侧;然后利用B面吸盘41吸取第二片待加工板材2的平整面22。

  9.第一片待加工板材2另面加工完成,上下料装置4移送第二片待加工板材2,加工台3释放第一片待加工板材2:

  如图9所示,加工中心完成了对第一片待加工板材2的凸面21的加工。此时,上下料装置4拾取了第二片待加工板材2,转动杆40逆时针旋转90°并移动至第一片待加工板材2的上方,用A面吸盘42吸取第一片待加工板材2的凸面21,随后加工台3释放第一片待加工板材2。此时,上下料装置4处于右工作姿态;第二片待加工板材2凸面21朝上,凸台20在待加工板材2左侧。

  10.上下料装置4回初始位置,转动杆40逆时针旋转180°:

  如图10所示,上下料装置4在第一驱动机构的驱动下,回到初始位置;然后,转动杆40逆时针转动180°,上下料装置4处于左工作姿态。此时第一片、第二片待加工板材2的平整面22朝上,凸台20在待加工板材2右侧。

  11.上下料装置4移动第二片待加工板材2到加工台3上,加工台3吸附第二片待加工板材2:

  如图11所示,上下料装置4在第一驱动机构的驱动下,到加工台3的上方,加工台3吸取第二片待加工板材2。

  12.上下料装置4释放第二片待加工板材2,将第一片已完成加工板材以竖直姿态插回料盒6,加工台3对第二片待加工板材2进行定位:

  如图12所示,上下料装置4释放第二片待加工板材2,随后加工台3对第二片待加工板材2进行定位。然后,上下料装置4移动到初始位置,转动杆40逆时针旋转90°,回到竖直姿态。上下料装置4将已完成加工板材以竖直姿态插入到料盒6中。此时,第一片待加工板材2的凸台20在料盒6外侧,凸面21和料盒6内其余料一致,朝X+方向。由此反复,直至料盒6内的全部板材均完成双面加工。

  本发明的板材翻面加工装置通过设置翻面板材转接机构后,加工中心就能够连续地多面加工同一板材,减少了板材上下料装置的动作量,缩短上下料时间,提高了加工效率;能保证异形板材完成加工后,安全插入原料槽;即采用一个料槽就能存储已加工、未加工的异形的材板,节省了料盒成本和储料空间。

  连贯地看附图1-12,可以看出待加工板材2从上料到完成双面加工再到下料(插料);待加工板材绕转动杆的顺、逆时针各回转了360度,所以板材上料前在料盒中的姿态和回到料盒中的姿态没有发生变化。

  前述提及的加工中心为现有技术,其结构可参见CN106945443A。

  当然,本发明提供的板材翻面加工装置不限于仅对板材完成正反两面加工,还可以进行其他面加工,比如在完成第一面加工之后,需要对与第一面相邻的其他面进行加工,以图4为例,完成第一面即平整面22的加工之后,上下料装置拾取该板材2,并顺时针旋转90°并移动,使位于平整面22左侧的第二面正对翻面板材转接机构,翻面板材转接机构将板材移动至加工台上,加工台继续对该第二面进行加工,在实际加工中,根据对板材加工面的加工顺序或者加工要求,在完成第一面加工后,上下料装置根据其他面相对第一面的位置旋转N个90°即可,直至完成对板材的加工。

  当然,若板材为其他多面体结构,在板材完成第一面加工之后,上下料装置拾取完成第一面加工后的板材的旋转角度,可根据多面体形状或其他面相对第一面的位置决定。

  当然,在上述实施例1的基础上,板材在翻面板材转接机构、上下料装置和加工台之间的交接转换也可以采用如下的方式:即板材完成第一面加工后,翻面板材转接机构1的转接端12下降吸取第一片待加工板材2,然后上升,上下料装置4移动并拾取第一片待加工板材2。具体的,此时上下料装置4的取放端吸附第一片待加工板材2与第一面正对的表面侧,上下料装置4旋转至板材的下一待加工面正对翻面板材转接机构1,转接端12吸附该第一片待加工板材2,并下移将该待加工板材2置放于加工台3,加工中心对下一待加工面进行加工。重复交接转换步骤,直至板材的全部应加工面均完成加工。

  本发明提供的板材翻面加工装置通过设置翻面板材转接机构以在上下料装置和加工台之间进行板材交接,由此实现板材上一加工面与下一待加工面的切换,进而实现了加工中心连续加工同一板材的多个加工面,减少了板材上下料装置动作量,缩短了上下料时间,提高了加工效率;同时,通过上下料装置一次180°的旋转,同时实现了已完成加工板材和下一待加工板材的换料,并且无需制作额外的已完成加工板材存储料盒;板材加工完成之后,尤其是异型的板材加工完成之后,能顺利被插入原料盒中,节省了料盒成本和储料空间。

  本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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