CN101417343B - 全凸轮自动车床 - Google Patents

Abstract

全凸轮自动车床，属于机械加工设备，技术存在成本高、操作复杂、能耗大、对工人的素质要求高等缺点，本发明包括床身、工件夹紧与运动装置、刀具安装与移动装置，其特征在于：所述的工件夹紧与运动装置上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的工件连杆机构组；所述的刀具安装与移动装置上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的刀具连杆机构组；所述的工件夹紧与运动装置和刀具安装与移动装置的所有连杆机构全部由凸轮机构驱动；所述的床身上设有一固定杆作为所有连杆机构的固定点。由凸轮与连杆机构构成控制元件，从而形成机械式全自动轴承套圈车床，可以降低制造成本和使用成本，操作简单，对工人的素质要求较低。

Description

全凸轮自动车床

技术领域

本发明属于机械加工设备，尤其是一种轴承套圈切削加工的全自动车床。

背景技术

传统的轴承套圈切削加工基本上是用手动的普通仪表台车，比如用手扳动夹头使卡盘将工件夹紧或松开，用手扳动手柄来驱动大、小拖板的进或退，直接用手上、下料，一个工人只能操作一台仪表台车，劳动强度大，工作效率低，加工质量因人而异，甚至不同的体能状态和心情都会造成质量的不稳定，次品率高，于是检验的工作量大大增加，刀具的调整频繁，生产效率降低，产品成本高。自动车床具有质量稳定、生产效率大幅提高、劳动强度大大降低，一人可以管两台以上等优点。目前轴承套圈的自动车床有液压驱动的、气压驱动的、伺服电机驱动的，虽然解决了自动化问题，但是存在制造成本高、使用成本高、维护成本高、操作复杂、能耗增加好几倍、对工人的素质要求高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的成本高、操作复杂、能耗大、对工人的素质要求高等缺点，提供一种可实现自动上料、自动夹紧、自动切削、自动放松、自动下料的全凸轮自动车床。为此，本发明采用以下技术方案：

全凸轮自动车床，包括床身、工件夹紧与运动装置、刀具安装与移动装置，其特征在于：所述的工件夹紧与运动装置上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的工件连杆机构组；所述的刀具安装与移动装置上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的刀具连杆机构组；所述的工件夹紧与运动装置和刀具安装与移动装置的所有连杆机构全部由凸轮机构驱动；所述的床身上设有一固定杆作为所有连杆机构的固定点；所述的工件夹紧与运动装置包括工件的夹紧装置、与夹紧装置对应的用于上料的机械手和用于推料的机械手指以及驱动夹紧装置的主轴回转***。

所述的刀具安装与移动装置包括刀架及刀具运动的纵向拖板、横向拖板。

所述的凸轮机构包括夹紧凸轮、机械手凸轮、手指凸轮、纵移凸轮、横移凸轮，所有凸轮都固定在分配轴上，分配轴与凸轮动力装置相联。

所述的工件连杆机构组包括夹紧连杆机构、机械手连杆机构、手指连杆机构；所述的夹紧连杆机构包括第一摆杆、第一滚动轴承、第一垂直拉杆、第一转角杠杆、第一水平拉杆，第一滚动轴承的外圈与夹紧凸轮接触形成滚动摩擦，第一滚动轴承的内圈与第一摆杆的中间固定，第一摆杆的一端与固定杆铰接，第一摆杆的另一端与第一垂直拉杆的一端铰接，第一垂直拉杆的另一端与第一转角杠杆的一端铰接，第一转角杠杆的另一端与第一水平拉杆的一端铰接，第一水平拉杆的另一端与夹紧装置相连，第一转角杠杆的支点固定在床身上；所述的机械手连杆机构包括第二摆杆、第二滚动轴承、第二垂直拉杆、第二转角杠杆，第二滚动轴承的外圈与机械手凸轮接触形成滚动摩擦，第二滚动轴承的内圈与第二摆杆的中间固定，第二摆杆的一端与固定杆铰接，第二摆杆的另一端与第二垂直拉杆的一端铰接，第二垂直拉杆的另一端与第二转角杠杆的一端铰接，第二转角杠杆的另一端与机械手相连，第二转角杠杆的支点固定在床身上；所述的手指连杆机构包括第三摆杆、第三滚动轴承、第一钢丝绳，第三滚动轴承的外圈与手指凸轮接触形成滚动摩擦，第三滚动轴承的内圈与第三摆杆的中间固定，第三摆杆的一端与固定杆铰接，第三摆杆的另一端与第一钢丝绳的一端相连，第一钢丝绳的另一端与推料的机械手指相连。

所述的刀具连杆机构组包括纵移连杆机构、横移连杆机构；所述的纵移连杆机构包括第四摆杆、第四滚动轴承、第四垂直拉杆、第四转角杠杆、第四水平拉杆，第四滚动轴承的外圈与纵移凸轮接触形成滚动摩擦，第四滚动轴承的内圈与第四摆杆的中间固定，第四摆杆的一端与固定杆铰接，第四摆杆的另一端与第四垂直拉杆的一端铰接，第四垂直拉杆的另一端与第四转角杠杆的一端铰接，第四转角杠杆的另一端与第四水平拉杆的一端铰接，第四水平拉杆的另一端与纵向拖板相连，第四转角杠杆的支点固定在床身上；所述的横向连杆机构包括第五摆杆、第五滚动轴承、第二钢丝绳，第五滚动轴承的外圈与横移凸轮接触形成滚动摩擦，第五滚动轴承内圈与第五摆杆的中间固定，第五摆杆的一端与固定杆铰接，第五摆杆的另一端与第二钢丝绳的一端相连，第二钢丝绳的另一端与横向拖板相连。

本发明的有益效果是：

1、由凸轮与连杆机构构成控制元件，从而形成机械式全自动轴承套圈车床，每个动作要求的设计用凸轮的轮廓曲线为载体，多个凸轮共同固定在同一根分配轴上，实现了动作之间相互配合的同步控制。

2、由机械结构之间的协调动作代替现有液压驱动、气压驱动、伺服电机驱动等方式，因此可以省略用于控制多个液压、气压或者伺服电机装置的电气控制装置，因此可以降低制造成本和使用成本。

3、机械结构之间的协调动作工作更稳定，维护成本低；

4、车床的自动工作依靠机械结构之间的协调动作，因此只需要简单的操作即可操作使用车床，而不象现有技术那样需要按照规程控制很多个电气按钮才能令车床自动工作，因此，对工人的素质要求较低。

5、由于操作简单，可以有效降低使用成本，同时可以由一人操作多台车床，提高生产效率，降低使用成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2本发明相对图1俯视方向的固定杆、分配轴与连杆机构、凸轮机构之间的连接配合关系示意图。

图3本发明的机械手结构示意图。

图4本发明相对图1俯视方向的工件夹紧与运动装置和刀具安装与移动装置的结构示意图。

图中：1-床身，2-工件夹紧与运动装置，3-刀具安装与移动装置，4-工件连杆机构组，5-刀具连杆机构组，6-凸轮机构，7-固定杆，8-工件的夹紧装置，9-机械手，10-机械手指，11-主轴回转***，12-刀架，13-纵向拖板，14-横向拖板，15-夹紧凸轮，16-机械手凸轮，17-手指凸轮，18-纵移凸轮，19-横移凸轮，20-分配轴，21-凸轮动力装置，22-第一摆杆，23-第一滚动轴承，24-第一垂直拉杆，25-第一转角杠杆，26-第一水平拉杆，27-第二摆杆，28-第二滚动轴承，29-第二垂直拉杆，30-第二转角杠杆，31-第三摆杆，32-第三滚动轴承，33-第一钢丝绳，34-第四摆杆，35-第四滚动轴承，36-第四垂直拉杆，37-第四转角杠杆，38-第四水平拉杆，39-第五摆杆，40-第五滚动轴承，41-第二钢丝绳。

具体实施方式

以下结合说明书附图通过一个较佳的实施例对本发明做详细说明。

如图1所示，该全凸轮自动车床包括床身1、工件夹紧与运动装置2、刀具安装与移动装置3、工件连杆机构组4、刀具连杆机构组5、凸轮机构6、固定杆7，其中：

床身1为一个根据需要设置成的结构件，用于安装承载车床的构成部件。

固定杆7设置在床身1上作为下文述及的所有连杆机构的固定支撑点。

刀具安装与移动装置3包括纵向拖板13、横向拖板14以及由二者带动的刀架12。刀具安装与移动装置3上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的刀具连杆机构组5，该连杆机构组5用于驱动纵向拖板13、横向拖板14。

凸轮机构6包括夹紧凸轮15、机械手凸轮16、手指凸轮17、纵移凸轮18、横移凸轮19，所有凸轮都固定在分配轴20上，分配轴20与凸轮动力装置21相联；所述的工件夹紧与运动装置2和刀具安装与移动装置3的所有连杆机构全部由凸轮机构6驱动。

工件夹紧与运动装置2包括工件的夹紧装置8、与夹紧装置8对应的用于上料的机械手9和用于推料的机械手指10以及主轴回转***11；若干个用于提供直线往复运动或摆动的工件连杆机构组4分别连接在夹紧装置8、机械手9、机械手指10上；主轴回转***11驱动主轴带着工件夹紧装置8从而可以由夹紧装置8夹持着工件转动实现车削。

工件连杆机构组4包括夹紧连杆机构、机械手连杆机构、手指连杆机构：夹紧连杆机构包括第一摆杆22、第一滚动轴承23、第一垂直拉杆24、第一转角杠杆25、第一水平拉杆26，第一滚动轴承23的外圈与夹紧凸轮15接触形成滚动摩擦，第一滚动轴承23的内圈与第一摆杆22的中间固定，第一摆杆22的一端与固定杆7铰接，第一摆杆22的另一端与第一垂直拉杆24的一端铰接，第一垂直拉杆24的另一端与第一转角杠杆25的一端铰接，第一转角杠杆25的另一端与第一水平拉杆26的一端铰接，第一水平拉杆26的另一端与夹紧装置8相连，第一转角杠杆25的支点固定在床身1上；机械手连杆机构包括第二摆杆27、第二滚动轴承28、第二垂直拉杆29、第二转角杠杆30，第二滚动轴承28的外圈与机械手凸轮16接触形成滚动摩擦，第二滚动轴承28的内圈与第二摆杆27的中间固定，第二摆杆27的一端与固定杆7铰接，第二摆杆27的另一端与第二垂直拉杆29的一端铰接，第二垂直拉杆29的另一端与第二转角杠杆30的一端铰接，第二转角杠杆25的另一端与机械手9相连，第二转角杠杆30的支点固定在床身1上；手指连杆机构包括第三摆杆31、第三滚动轴承32、第一钢丝绳33，第三滚动轴承32的外圈与手指凸轮17接触形成滚动摩擦，第三滚动轴承32的内圈与第三摆杆31的中间固定，第三摆杆31的一端与固定杆7铰接，第三摆杆31的另一端与第一钢丝绳33的一端相连，第一钢丝绳33的另一端与推料的机械手指10相连，在机械手指10上作用有复位元件如弹簧，该复位元件用于对机械手指施加与第一钢丝绳33的牵引力相反方向的力，以便机械手指被钢丝绳牵引后能够复位。

刀具连杆机构组5包括纵移连杆机构、横移连杆机构：纵移连杆机构包括第四摆杆34、第四滚动轴承35、第四垂直拉杆36、第四转角杠杆37、第四水平拉杆38，第四滚动轴承35的外圈与纵移凸轮18接触形成滚动摩擦，第四滚动轴承35的内圈与第四摆杆34的中间固定，第四摆杆34的一端与固定杆7铰接，第四摆杆34的另一端与第四垂直拉杆36的一端铰接，第四垂直拉杆36的另一端与第四转角杠杆37的一端铰接，第四转角杠杆37的另一端与第四水平拉杆38的一端铰接，第四水平拉杆38的另一端与纵向拖板13相连，第四转角杠杆37的支点固定在床身1上；横向连杆机构包括第五摆杆39、第五滚动轴承40、第二钢丝绳41，第五滚动轴承40的外圈与横移凸轮19接触形成滚动摩擦，第五滚动轴承40的内圈与第五摆杆39的中间固定，第五摆杆39的一端与固定杆7铰接，第五摆杆39的另一端与第二钢丝绳41的一端相连，第二钢丝绳41的另一端与横向拖板14相连，横向拖板14上作用有复位元件如弹簧，该复位元件用于对横向拖板施加与第二钢丝绳41的牵引力相反方向的力，以便横向拖板被钢丝绳牵引后能够复位。

工作时，启动主轴回转***11和凸轮动力装置21，由主轴回转***11驱动主轴，由凸轮动力装置21驱动分配轴20，由分配轴20带着夹紧凸轮15、机械手凸轮16、手指凸轮17、纵移凸轮18、横移凸轮19转动，由此触发以下动作：

夹紧凸轮15推动第一滚动轴承23，令第一摆杆22绕固定杆7摆动，则第一摆杆22的另一端依次经第一垂直拉杆24、第一转角杠杆25、第一水平拉杆26将动作传递给夹紧装置8，由夹紧装置8夹紧或释放工件；

机械手凸轮16推动第二滚动轴承28，令第二摆杆27绕固定杆7摆动，则第二摆杆27的另一端依次经第二垂直拉杆29、第二转角杠杆30、将动作传递给机械手9，由机械手9将工件送往夹紧装置8；

手指凸轮17推动第三滚动轴承32，令第三摆杆31绕固定杆7摆动，则第三摆杆31的另一端拉动或放松第一钢丝绳33，由第一钢丝绳33与复位元件配合令机械手指10将夹紧装置8释放的工件推向料斗或者后续加工设备；

纵移凸轮18推动第四滚动轴承35，令第四摆杆34绕固定杆7摆动，则第四摆杆34的另一端依次经第四垂直拉杆36、第四转角杠杆37、第四水平拉杆38将动作传递给纵向拖板13，令纵向拖板13在纵向来回移动，控制刀架上的刀具在纵向进刀或者退刀；

横移凸轮19推动第五滚动轴承40，令第五摆杆39绕固定杆7摆动，则第五摆杆39的另一端拉动或放松第二钢丝绳41，由第二钢丝绳41与复位元件配合令横向拖板14在横向来回移动，控制刀架上的刀具在横向进刀或者退刀。

上述夹紧装置8、机械手9、机械手指10、纵向拖板13、横向拖板14在装配完成后按照设计的动作协调工作，逐个完成对工件的输送和车削，因此，在操作该车床时，只需要控制主轴回转***11和凸轮动力装置21两个动力即可，体现在控制操作上，只需要配置两个开关按钮即可实现基本功能对工件进行车削，为了提高效率，还可以分别为两个开关按钮再配置加速/减速按钮即能够达到设定车削速度的功能，相对现有技术，操作按钮大大减少，不需要高素质的操作人员即可操作该车床。

Claims (5)

1.全凸轮自动车床，包括床身(1)、工件夹紧与运动装置(2)、刀具安装与移动装置(3)，其特征在于：所述的工件夹紧与运动装置(2)上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的工件连杆机构组(4)；所述的刀具安装与移动装置(3)上连有用于提供若干个直线往复运动或摆动的刀具连杆机构组(5)；所述的工件夹紧与运动装置(2)和刀具安装与移动装置(3)的所有连杆机构全部由凸轮机构(6)驱动；所述的床身(1)上设有一固定杆(7)作为所有连杆机构的固定点；所述的工件夹紧与运动装置(2)包括工件的夹紧装置(8)、与夹紧装置(8)对应的用于上料的机械手(9)和用于推料的机械手指(10)以及驱动夹紧装置(8)的主轴回转***(11)。

2.如权利要求1所述的全凸轮自动车床，其特征在于：所述的刀具安装与移动装置(3)包括纵向拖板(13)、横向拖板(14)以及由二者带动的刀架(12)。

3.如权利要求1所述的全凸轮自动车床，其特征在于：所述的凸轮机构(6)包括夹紧凸轮(15)、机械手凸轮(16)、手指凸轮(17)、纵移凸轮(18)、横移凸轮(19)，所有凸轮都固定在分配轴(20)上，分配轴(20)与凸轮动力装置(21)相联。

4.如权利要求3所述的全凸轮自动车床，其特征在于：

所述的工件连杆机构组(4)包括夹紧连杆机构、机械手连杆机构、手指连杆机构；

所述的夹紧连杆机构包括第一摆杆(22)、第一滚动轴承(23)、第一垂直拉杆(24)、第一转角杠杆(25)、第一水平拉杆(26)，第一滚动轴承(23)的外圈与夹紧凸轮(15)接触形成滚动摩擦，第一滚动轴承(23)的内圈与第一摆杆(22)的中间固定，第一摆杆(22)的一端与固定杆(7)铰接，第一摆杆(22)的另一端与第一垂直拉杆(24)的一端铰接，第一垂直拉杆(24)的另一端与第一转角杠杆(25)的一端铰接，第一转角杠杆(25)的另一端与第一水平拉杆(26)的一端铰接，第一水平拉杆(26)的另一端与夹紧装置(8)相连，第一转角杠杆(25)的支点固定在床身(1)上；

所述的机械手连杆机构包括第二摆杆(27)、第二滚动轴承(28)、第二垂直拉杆(29)、第二转角杠杆(30)，第二滚动轴承(28)的外圈与机械手凸轮(16)接触形成滚动摩擦，第二滚动轴承(28)的内圈与第二摆杆(27)的中间固定，第二摆杆(27)的一端与固定杆(7)铰接，第二摆杆(27)的另一端与第二垂直拉杆(29)的一端铰接，第二垂直拉杆(29)的另一端与第二转角杠杆(30)的一端铰接，第二转角杠杆(25)的另一端与机械手(9)相连，第二转角杠杆(30)的支点固定在床身(1)上；

所述的手指连杆机构包括第三摆杆(31)、第三滚动轴承(32)、第一钢丝绳(33)，第三滚动轴承(32)的外圈与手指凸轮(17)接触形成滚动摩擦，第三滚动轴承(32)的内圈与第三摆杆(31)的中间固定，第三摆杆(31)的一端与固定杆(7)铰接，第三摆杆(31)的另一端与第一钢丝绳(33)的一端相连，第一钢丝绳(33)的另一端与推料的机械手指(9)相连。

5.如权利要求3所述的全凸轮自动车床，其特征在于：所述的刀具连杆机构组(5)包括纵移连杆机构、横移连杆机构；

所述的纵移连杆机构包括第四摆杆(34)、第四滚动轴承(35)、第四垂直拉杆(36)、第四转角杠杆(37)、第四水平拉杆(38)，第四滚动轴承(35)的外圈与纵移凸轮(18)接触形成滚动摩擦，第四滚动轴承(35)的内圈与第四摆杆(34)的中间固定，第四摆杆(34)的一端与固定杆(7)铰接，第四摆杆(34)的另一端与第四垂直拉杆(36)的一端铰接，第四垂直拉杆(36)的另一端与第四转角杠杆(37)的一端铰接，第四转角杠杆(37)的另一端与第四水平拉杆(38)的一端铰接，第四水平拉杆(38)的另一端与纵向拖板(13)相连，第四转角杠杆(37)的支点固定在床身(1)上；

所述的横向连杆机构包括第五摆杆(39)、第五滚动轴承(40)、第二钢丝绳(41)，第五滚动轴承(40)的外圈与横移凸轮(19)接触形成滚动摩擦，第五滚动轴承(40)的内圈与第五摆杆(39)的中间固定，第五摆杆(39)的一端与固定杆(7)铰接，第五摆杆(39)的另一端与第二钢丝绳(41)的一端相连，第二钢丝绳(41)的另一端与横向拖板(14)相连。

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