全自动冲浪板成型机技术领域
本发明涉及一种全自动冲浪板成型机。
背景技术
目前对于冲浪板的成型加工设计工序，更多的是采用人工加工的方式，从毛呸开
始利用刨磨工具不断比对关键参数，直到符合模型要求。采用人工成型，人员的劳动强度
大，产品一致性差，加工效率低，产品成本高。随着冲浪板定制化，多品种小批量的需求越来
越强烈，对冲浪板板成型人员的要求也越来越高，且泡沫在成型的过程中会产生大量的粉
尘，对加工人员的健康带来严重的威胁。
现在行业内的冲浪板成型机都是通过CNC三轴数控中心来实现，通过吸盘来固定
和支撑冲浪板，当系统加工完成一面后，人工将冲浪板翻转，再来加工另外一面，完成后人
工下料。由于冲浪板材质为聚苯乙烯，材质比较松软，采用吸盘固定漏气比较严重，需要人
工对固定部位粘贴胶带，带来材料和时间浪费；正反两面加工采用人工翻转，在反面固定时
需要人工重定位，可能会带来偏差，导致冲浪板一致性差；由于冲浪板加工尺寸范围非常
大，要覆盖所有冲浪板尺寸加工，导致CNC加工中心设备体积非常大，价格非常昂贵。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种有效提高产品的一致性和加工效率的全自动冲
浪板成型机。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：全自动冲浪板成型机，包括机
器人和主体机架，所述主体机架包括水平导轨，所述水平导轨上设有支撑机构，所述水平导
轨的两端分别设有夹持支架，所述夹持支架上通过竖直导轨设有翻转机构，所述翻转机构
连接有夹爪机构。
所述支撑机构包括至少两个支撑单元，所述支撑单元包括滑块、支撑机架、支撑电
机和支撑横杆，所述滑块设于所述水平导轨上，所述支撑电机固定于所述滑块上，所述支撑
电机通过设于所述支撑机架上的丝杆和导向杆连接所述支撑横杆。
所述翻转机构包括分别设于两夹持支架上的主翻转机构和从翻转机构，所述主翻
转机构包括180度翻转气缸，所述180度翻转气缸连接所述夹爪机构，所述从翻转机构包括
自由旋转轴，所述自由旋转轴连接所述夹爪机构。
所述180度翻转气缸的活塞杆上设有限位块，所述180度翻转气缸的壳体上固定有
一块固定板，所述固定板上设有限位螺栓，所述限位螺栓可阻挡所述限位块。
所述翻转机构在所述竖直导轨上的位置通过升降电机控制。
所述夹爪机构包括拇指气缸和上下抓片，所述拇指气缸的两指杆分别固定有导向
块，所述导向块上设有导槽，所述导槽内设有调节导轨，所述上下抓片分别通过连接块与两
调节导轨固定连接，所述导向块上对应所述导槽的位置和方向设有若干螺孔，所述调节导
轨通过与该螺孔连接的锁紧螺栓来锁紧，所述上下抓片的开合由与所述调节导轨连接的所
述拇指气缸驱动。
所述上下抓片的夹持面上设有定位块。
所述水平导轨的正上方设有红外定位器，所述红外定位器通过支杆与所述夹持支
架固定。
所述水平导轨一端的夹持支架可沿所述水平导轨移动。
本发明采用红外上料定位，气爪固定，横杆支撑冲浪板，带系统自动翻转功能，具
有人工劳动强度小，系统成本低，生产效率高，加工产品质量好，标准化程度高等优点。
附图说明
图1是本发明全自动冲浪板成型机主体机架部分的结构示意图
图2是图1实施例中支撑机构的结构示意图
图3是图1实施例中带主翻转机构的夹持支架的结构示意图
图4是图3中A处的局部放大图
图5是图1实施例中夹爪机构的结构示意图
具体实施方式
如图1所示，全自动冲浪板成型机，包括机器人和主体机架，所述主体机架包括水
平导轨1，所述水平导轨上设有支撑机构2，所述水平导轨的两端分别设有夹持支架3，其中
一夹持支架固定，一夹持支架移动，为了适应不同长度冲浪板成型需求，该夹持支架可以在
水平导轨上来回移动进行调整。所述夹持支架上通过竖直导轨31设有翻转机构4，所述翻转
机构连接有夹爪机构5。
所述支撑机构包括三个支撑单元，如图2所示，所述支撑单元包括滑块21、支撑机
架26、支撑电机22和支撑横杆23，所述滑块设于所述水平导轨上，所述支撑电机固定于所述
滑块上，所述支撑电机通过设于所述支撑机架上的丝杆24和导向杆25连接所述支撑横杆。
支撑机构用于支撑待加工的冲浪板，通过支撑横杆接触支撑，在冲浪板加工之前
通过人工调节三个支撑单元横向在导轨的位置。因为加工正反面的时候，支撑高度是不一
样的。要实现自动翻转，支撑电机的高度也要实现自动调节。为了实现在加工翻转后能自动
适应冲浪板不同高度的要求，每个支撑单元均带有伺服升降电机，由电机转动丝杆从而带
动支撑横杆上下运动，伺服电机的高度参数根据实际冲浪板的加工需求，存储在系统的控
制器里，每次加工过程中由系统调用，直接控制伺服电机升降，无需人工干预。
现有的冲浪板成型机采用吸盘的方式来固定冲浪板，这会带来很多的不确定因
素，比如气压不稳定，每个吸盘的吸力不均匀，这都会导致冲浪板产生倾斜，加工出来的只
能是次品。本发明技术方案采用长条的铝型材来做支撑横杆，并且加工的时候抓手是夹紧
的，这样只要保证上下抓片是抓着的，又有小螺钉来固定，翻转后的加工精度能达到0.5mm
之内。
所述翻转机构包括分别设于两夹持支架上的主翻转机构和从翻转机构，所述主翻
转机构包括180度翻转气缸41，所述180度翻转气缸连接所述夹爪机构，所述从翻转机构包
括自由旋转轴42，所述自由旋转轴连接所述夹爪机构。
如图3和图4所示，所述180度翻转气缸的活塞杆上设有限位块43，所述180度翻转
气缸的壳体上固定有一块固定板，所述固定板上设有限位螺栓44，所述限位螺栓可阻挡所
述限位块。限位螺栓44使用旋拧的方式，调节方便，确保180度翻转气缸实现180度翻转，使
精度进一步得到提升。
所述翻转机构在所述竖直导轨31上的位置通过升降电机32控制。
翻转机构采用伺服电机控制，带动冲浪板沿线性导轨移动，两者升降电机必须严
格同步，在翻转之前电机先运行到顶端，在顶端实现冲浪板的翻转。为了防止冲浪板在翻转
过程中扭曲变形，所述翻转机构设为主翻转机构和从翻转机构，主翻转机构采用180度翻转
气缸控制，为了防止气缸翻转大于180度，保证翻转后被加工冲浪板能完全水平，主翻转机
构带有限位块。从翻转机构为自由旋转轴，完全跟随主翻转机构动作执行。
如图3和图5所示，所述夹爪机构包括拇指气缸51和上下抓片52，所述拇指气缸的
两指杆分别固定有导向块53，所述导向块上设有导槽，所述导槽内设有调节导轨54，所述上
下抓片分别通过连接块与两调节导轨固定连接，所述导向块上对应所述导槽的位置和方向
设有若干螺孔55，所述调节导轨通过与该螺孔连接的锁紧螺栓来锁紧，所述上下抓片的开
合由与所述调节导轨连接的所述拇指气缸驱动。
所述上下抓片的夹持面上设有定位块，保证上料时工件位置的一致性。
夹爪机构，用于固定被加工的冲浪板在加工过程中不被移动。采用拇指气缸夹持，
夹爪机构包括上抓片和下抓片，考虑冲浪板在加工过程中长度方向材料的浪费，上下抓片
采用中心镂空方式设计，用于成型过程中走刀空间。同时为了适应不同冲浪板的厚度要求，
上下抓片设计有厚度快调机构，厚度调节可以通过人工调节锁紧螺栓实现，上下抓片和快
调机构通过连接块连接。
所述水平导轨的正上方设有红外定位器6，所述红外定位器通过支杆与所述夹持
支架3固定。红外定位器为了便于人工上料初步定位被加工的冲浪板，红外定位器垂直投射
到待加工冲浪板，待加工冲浪板预设有定位点，只要红外点和预设的点基本重合即可，大大
节约了上料定位时间。
所述水平导轨一端的夹持支架可沿所述水平导轨移动，即主翻转机构固定，从翻
转机构可以沿着导轨移动，适应不同工件长度加工。
本发明采用6自由度的机器人，可以完全模拟人工操作的所有动作，主要完成冲浪
板三维成型所有路径轨迹的生成。为了覆盖冲浪板5英尺到14英尺主流加工的需求，机器人
的臂展采用3.2米的运动范围。机器人法兰上安装主轴电机，主轴电机转速的控制范围为
6000到18000转每分钟，主轴电机上安装13加工刀具，刀具的选择可以由客户根据实际将的
需求快速更换。
本发明全自动冲浪板成型机的加工流程：
1、选定一款冲浪板的模型，通过3D建模软件并转化生成机器人轨迹路径，并导入
机器人控制系统；
2、根据选定的冲浪板模型，确定支撑机构的横向位置，并将加工过程中A面及B面
的支撑高度导入到系统控制器；
3、实际调整设备支撑机构及夹持支架的横向位置并固定，同时根据冲浪板毛呸的
厚度，调整夹爪机构的高度；
4、人工将待加工冲浪板放置到支撑平台上，待加工冲浪板的两头放入夹爪机构中
夹持锁紧；
5、人工按下系统启动按钮，系统进入加工状态，加工完成A面以后，自动翻转到B面
继续加工，直至整个冲浪板加工完成；
6、系统提示将完成，人工下料，进入下一轮加工。
本发明全自动冲浪板成型机带有自动翻转功能，人工只需要在上料过程中做初步
的定位，大大节省了人工的劳动强度，同时通过自动翻转，对冲浪板A/B两面的加工偏差几
乎可以忽略不计，提高了产品的一致性及加工的效率。采用气爪定位，横杆支撑，解决了原
有系统采用吸盘定位需要人工在吸盘处粘贴胶带的麻烦，减少了工人的强度。