CN103878628A - 轴套类工件柔性自动分料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴套类工件柔性自动分料装置。包括柔性储料机构，伺服分料机构和设置在伺服分料机构下方的气动推料机构，三个分别实现了轴套类工件的储料、分料以及推料工作。本发明根据轴套类工件的自身特点，采用柔性化设计方法，实现了轴套类工件分料的自动化程度，操作简单，有效地减少了劳动力人数，缓解了招工和管理困难。在具体应用中，操作人员只需在柔性储料机构中放入预先设计的轴套类工件数量，其余的分料工作由伺服分料机构和气动推料机构自动完成。本发明配合简单的机械手和数控机床，就能够实现轴套类工件的自动分料、上料以及加工，从而降低人为因素影响，提高产品质量和生产效率。

Description

轴套类工件柔性自动分料装置

技术领域

本发明涉及自动分料装置，尤其是涉及一种轴套类工件柔性自动分料装置。

背景技术

轴套类工件是主体为回转类结构，径向尺寸小、轴向尺寸大的一类零件的总称，其毛坯件在冷挤压等加工后自带内孔，如广泛应用的气门导管以及输出轴等常用零件的毛坯件。

一般轴套类工件采用普通数控机床进行加工生产，其加工工艺简单，但工序繁多。目前生产中普扁采用以下三种分料方法：1）采用人工分料，即在加工过程中，每台机床必须配备一名操作人员来手动完成工件的分料和装夹；2）采用传统随机分离法，如专利CN102699743A中所涉及到的圆盘拨动分料方法，该类方法是小型棒料分料装置改装而成，即同时会有多个工件与拨料盘或者类似功能件接触，再依靠随机概率来分料；但是，由于轴套类工件体形相对于传统的小型棒料类零件要大，传统随机分离法在分料过程中很容易发生卡死或者叠加现象，从而使分料失败，影响设备的正常运行；3）采用供料仓配合桁架机器人或者关节机器人来实现工件自动分料和上下料；在加工过程中，每台机床必须配备一台桁架机器人或者关节机器人和专用料仓，因此会使制造成本急剧上升。

随着汽车工业的蓬勃发展，我国已成为轴套类工件的制造消费大国，但其目前生产模式仍为劳动密集型，技术含量低、附加值低。随着劳动力成本上升、人民币升值等因素的恶化，我国制造低成本的优势将逐渐丧失，不可避免的会出现招工和管理困难、制造成本上升、难以按时完成订单任务等一系列问题。因此如何提升轴套类工件加工工艺，实现轴套类工件自动化生产已迫在眉睫。

发明内容

    为了解决背景技术中存在的突出问题，本发明的目的在于提供一种轴套类工件柔性自动分料装置，可以实现轴套类工件的柔性化自动分料。此外，本发明配合简单的机械手和数控机床，就能够实现轴套类工件的自动分料、上料以及加工，从而降低人为因素影响，提高产品质量和生产效率。

本发明采用的技术方案如下：                                                

本发明包括柔性储料机构，伺服分料机构和设置在伺服分料机构下方的气动推料机构；其中：

柔性储料机构：包括由两块L形料仓挡板和两块限位板；两块限位板分别固定在沿长度方向的两块L形料仓挡板内侧，围成容纳轴套类工件的倾斜空间；两块限位板的位置能沿两块L形料仓挡板内侧进行上下调节，两块L形料仓挡板的出料端固定在工作台上面；

伺服分料机构：包括装在工作台上的伺服电机、两根平行的传动轴、蜗杆、两个蜗轮、第一对凸轮、第二对凸轮、第一对复位弹簧、第二对复位弹簧、第一对分料芯棒和第二对分料芯棒；设置在柔性储料机构两侧的平行的传动轴分别通过轴承与各自的蜗轮箱体连接，每根传动轴的一端分别装有蜗轮,另一端安装固定两个方向相反的凸轮,其中两组凸轮安装方向相互对称，第一对复位弹簧和第二对复位弹簧分别套在第一对分料芯棒和第二对分料芯棒光滑的一端，第一对分料芯棒和第二对分料芯棒带有滚子的一端分别和第一对凸轮和第二对凸轮滚动连接，第一对分料芯棒和第二对分料芯棒光滑的一端分别***L形料仓挡板侧面预留的通孔中；与伺服电机输出轴联接的蜗杆与两个蜗轮啮合；

气动推料机构：包括设置在工作台下方垂直安装的气缸、沿垂直方向运动的顶料块和设置在料仓挡板出料端并固定在料仓挡板上的两个固定架；所述气缸的活塞杆与顶料块一端固定，顶料块的另一端能与轴套类工件下表面接触，顶料块向上运动时，储料机构滑道中最下端的一根轴套类工件推向顶端，即推到所述固定架的第二导向斜面上。

所述两块L形料仓挡板，其中一个L形料仓挡板的位置相对所述的工作台滑动可调，两块L形料仓挡板进料端高于出料端，所述滑道与水平面为7°～10°。

所述的蜗轮箱体分别设置在所述储料机构的两侧，至少其中一个蜗轮箱体的位置相对所述的工作台1滑动可调。

所述第二对分料芯棒完全缩回到所述料仓挡板孔内时，第一对分料芯棒***工件中心孔内。

所述蜗轮蜗杆传动机构驱动第一对凸轮和第一对凸轮13进行转动，在第一对复位弹簧15和第二对复位弹簧16的作用下带动第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18往复运动。

所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18的中心距大于两倍工件轴径，并且，第一对分料芯棒沿滑道方向位置柔性调动；所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18分别套上第一对复位弹簧15和第二对复位弹簧16后再穿过料仓挡板，所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18的光滑端有较大倒角且直径小于工件内孔直径。

所述顶料块9靠近工件一侧的端面与所述滑道成90°夹角，第一导向斜面901与水平面成7°～10°；所述第一导向斜面901的远离工件一侧具有与所述第一导向斜面901为90°～100°夹角的第二止动面902。

所述固定架的靠近工件一侧具有与所述滑道成为90°～100°夹角的第一止动面，第二导向斜面与水平面成7°～10°；所述第二导向斜面802的远离工件一侧开有一个临时存放工件的V形定位槽803。

所述顶料块9在完全升起后，所述第一导向斜面901高于或等于第二导向斜面802；所述顶料块9在完全下降后，顶料块9顶端等于或低于第二导向斜面802。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明利用双凸轮机构间隙工作的特点再配合斜面自重分料机构，完美的实现了轴套类工件自动分料这一复杂过程，极大地克服了分料过程的卡死，零件的堆积以及空行程等缺陷。

2、极大地提高了轴套类工件加工自动化程度，操作简单，有效地减少了劳动力人数，缓解了招工和管理困难。在具体应用中，操作人员只需在柔性储料机构中放入预先设计的轴套类工件数量，其余的分料工作由伺服分料机构和气动推料机构自动完成。本发明配合简单的机械手和数控机床，就能够实现轴套类工件的自动分料、上料以及加工，从而降低人为因素影响，提高产品质量和生产效率。

3、能够满足多种轴套类工件的自动分料，提高了整套装置的利用率。本发明的伺服分料机构和储料机构可以根据轴套类工件的几何参数进行调节，以适应多种轴套类工件的自动分料工作。

4、本发明从机电一体化设计思想出发，根据轴套类工件的加工特点，为轴套类工件的自动化分料提供了一套切实可行的解决方案。

附图说明

图1是本发明轴类零件柔性自动分料装置轴测示意图。

图2是本发明轴类零件柔性自动分料装置蜗轮蜗杆机构传动示意图（卸除蜗轮箱体与料仓挡板）。

图3是本发明轴类零件柔性自动分料装置俯视图（卸除蜗轮箱体与料仓挡板）；

图4是本发明轴类零件柔性自动分料装置剖视图。

图5是本发明轴类零件柔性自动分料装置凸轮机构放大图。

图中：1、工作台，2、伺服电机，3、轴承支座，4、蜗杆，5、两个蜗轮，6、蜗轮箱体，7、两块L形料仓挡板，8、固定架，801、第一止动面，802、第二导向斜面，803、V形定位槽，9、顶料块，901、第一导向斜面，902、第二止动面，10、限位板，11、工件，12、第一对凸轮，13、第二对凸轮，14、轴承，15、第一对复位弹簧，16、第二对复位弹簧，17、第一对分料芯棒，18、第二对分料芯棒，19、两根传动轴，20、气缸。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

如图1、图2以及图3所示，本发明包括柔性储料机构，伺服分料机构和设置在伺服分料机构下方的气动推料机构；其中：

柔性储料机构：包括由两块L形料仓挡板7和两块限位板10；两块限位板10分别固定在沿长度方向的两块L形料仓挡板7内侧，围成容纳轴套类工件11的倾斜空间，两个固定架8分别固定在两个料仓挡板7滑到的尾端，且位置可以相对滑道进行移动。两块限位板10的位置能沿两块L形料仓挡板7内侧进行上下调节，两块L形料仓挡板7的出料端固定在工作台1上面。

伺服分料机构：包括装在工作台1上的伺服电机2、两根平行的传动轴19、蜗杆4、两个蜗轮5、第一对凸轮12、第二对凸轮13、第一对复位弹簧15、第二对复位弹簧16、第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18；设置在柔性储料机构两侧的平行的传动轴19分别通过轴承与各自的蜗轮箱体连接，每根传动轴的一端分别装有蜗轮,另一端安装固定两个方向相反的凸轮5,其中两组凸轮安装方向相互对称，第一对复位弹簧15和第二对复位弹簧16分别套在第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18光滑的一端，第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18带有滚子的一端分别和第一对凸轮12和第二对凸轮13滚动连接，第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18光滑的一端分别***L形料仓挡板7侧面预留的通孔中；与伺服电机2输出轴联接的蜗杆与两个蜗轮5啮合，蜗杆两端支撑在轴承支座3上。

气动推料机构：如图4所示，包括设置在工作台1下方垂直安装的气缸20、沿垂直方向运动的顶料块9和设置在料仓挡板出料端并固定在料仓挡板上的两个固定架8；所述气缸20的活塞杆与顶料块9一端固定，顶料块9的另一端能与轴套类工件11下表面接触，顶料块9向上运动时，储料机构滑道中最下端的一根轴套类工件11推向顶端，即推到所述固定架8的第二导向斜面802上。

所述两块L形料仓挡板7，其中一个L形料仓挡板7的位置相对所述的工作台1滑动可调，两块L形料仓挡板7进料端高于出料端，所述滑道与水平面为7°～10°。

所述的蜗轮箱体分别设置在所述储料机构的两侧，至少其中一个蜗轮箱体的位置相对所述的工作台1滑动可调。

所述第一对凸轮和第二对凸轮外形设计需要满足，所述第二对分料芯棒18完全缩回到所述料仓挡板孔内时，第一对分料芯棒17***工件中心孔内。

所述蜗轮蜗杆传动机构驱动第一对凸轮12和第一对凸轮13进行转动，在第一对复位弹簧15和第二对复位弹簧16的作用下带动第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18往复运动。

所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18的中心距大于两倍工件轴径，并且，第一对分料芯棒17沿滑道方向位置柔性调动；所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18分别套上第一对复位弹簧15和第二对复位弹簧16后再穿过料仓挡板，所述第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18的光滑端有较大倒角且直径小于工件中心孔直径，第一对分料芯棒17和第二对分料芯棒18的光滑端有较大倒角且直径小于工件11中心孔直径。

所述顶料块9靠近工件一侧的端面与所述滑道成90°夹角，第一导向斜面901与水平面成7°～10°；所述第一导向斜面901的远离工件一侧具有与所述第一导向斜面901为90°～100°夹角的第二止动面902。

所述固定架的靠近工件一侧具有与所述滑道成为90°～100°夹角的第一止动面，第二导向斜面与水平面成7°～10°；所述第二导向斜面802的远离工件一侧开有一个临时存放工件的V形定位槽803。

所述顶料块9在完全升起后，所述第一导向斜面901高于或等于第二导向斜面802；所述顶料块9在完全下降后，顶料块9顶端等于或低于第二导向斜面802。

本发明的实施过程：

以对汽车行业常用的气门导管为例，来具体的说明本发明的轴套类工件柔性自动分料装置的工作过程。

1）在初始状态，如图5所示，第一对分料芯棒17在第二对凸轮13作用下处于伸出状态，第一对分料芯棒17在第二对复位弹簧16的作用下处于收回状态，顶料块9在气缸20的作用下处在最低端位置。

2）操作人员将工件11依次从进料端放入柔性储料机构当中，在第一对分料芯棒17、第二对分料芯棒18放入两根工件11。

3）伺服电机2启动，经过蜗轮蜗杆传动机构和传动轴19，带动第一对凸轮12、第二对凸轮13转动，第一对凸轮12、第二对凸轮13转动半圈之后，第一对分料芯棒17处于收回状态，第二对分料芯棒18处于伸出状态，此时第二对分料芯棒18已经***最后一根工件11孔内，如附图2所示状态。

4）当第一对凸轮12、第二对凸轮13再次转动半圈之后，第二对分料芯棒18处于收回状态，第一对分料芯棒17处于伸出状态，此时第一对分料芯棒17已经***倒数第三根工件11孔内。

5）气缸20进气时，如图4所示，活塞杆推动顶料块9上升，由于第一导向斜面901具有一定倾斜度，在第一导向斜面901作用下，最后一根工件11随同顶料块9上升的同时也沿第一导向斜面901滑动，当第一导向斜面901高于第二导向斜面802时，工件11滑向第二止动面902并停留不动。

6）气缸20出气时，活塞杆拉动顶料块9下降，当顶料块9顶端低于第二导向斜面802时，工件11滑向V形定位槽803，并等待简易机械手抓取。

7）简易机械手抓取工件11之后，伺服电机2重新启动开始下一次的分料操作。

8）柔性储料机构里的工件11分料完毕之后，操作人员就会重新放入新的工件11.

本发明的设计原理：

首先，本发明采用了模块化设计方法，针对轴套类工件的储料、分料和推料，分别设计了柔性储料机构、伺服分料机构和气动推料机构，降低设计复杂度，使得设计、调试和维护简单化。

其次，本发明利用双凸轮机构间隙工作的特点再配合斜面自重分料机构，完美的实现了轴套类工件分料，却又不会发生卡死、累积以及空行程等生产过程中不愿发生的现象。

第三，本发明采用了柔性化设计方法，使得伺服分料机构和气动推料机构可以根据轴套类工件的几何参数进行位置调节，以适应同一种类不同规格的轴套类工件的自动化分料工作，提高了整套装置的利用率。

最后，本发明是基于机电一体化的思路出发的。在具体应用中，操作人员只需在柔性储料机构中放入设计的轴套类工件数量，其余的分料工作由伺服分料机构和气动推料机构自动完成。同时，配合简易机械手和数控机床之后，本发明就能实现轴套类工件的自动分料、上料和加工，而且一名操作人员就能实现6台以上专用机床操作，极大地提高了轴套类工件加工自动化程度，有效地减少了劳动力人数，提高了产品加工质量稳定性，缓解了招工和管理困难。

Claims (9)

1.一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：包括柔性储料机构，伺服分料机构和设置在伺服分料机构下方的气动推料机构；其中：

柔性储料机构：包括由两块L形料仓挡板(7)和两块限位板(10)；两块限位板(10)分别固定在沿长度方向的两块L形料仓挡板(7)内侧，围成容纳轴套类工件(11)的倾斜空间；两块限位板(10)的位置能沿两块L形料仓挡板(7)内侧进行上下调节，两块L形料仓挡板(7)的出料端固定在工作台(1)上面；

伺服分料机构：包括装在工作台(1)上的伺服电机(2)、两根平行的传动轴(19)、蜗杆(4)、两个蜗轮(5)、第一对凸轮(12)、第二对凸轮(13)、第一对复位弹簧(15)、第二对复位弹簧(16)、第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)；设置在柔性储料机构两侧的平行的传动轴(19)分别通过轴承与各自的蜗轮箱体连接，每根传动轴的一端分别装有蜗轮，另一端安装固定两个方向相反的凸轮(5)，其中两组凸轮安装方向相互对称，第一对复位弹簧(15)和第二对复位弹簧(16)分别套在第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)光滑的一端，第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)带有滚子的一端分别和第一对凸轮(12)和第二对凸轮(13)滚动连接，第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)光滑的一端分别***L形料仓挡板(7)侧面预留的通孔中；与伺服电机(2)输出轴联接的蜗杆与两个蜗轮(5)啮合；

气动推料机构：包括设置在工作台(1)下方垂直安装的气缸(20)、沿垂直方向运动的顶料块(9)和设置在料仓挡板出料端并固定在料仓挡板上的两个固定架(8)；所述气缸(20)的活塞杆与顶料块(9)一端固定，顶料块(9)的另一端能与轴套类工件(11)下表面接触，顶料块(9)向上运动时，储料机构滑道中最下端的一根轴套类工件(11)推向顶端，即推到所述固定架(8)的第二导向斜面(802)上。

2.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述两块L形料仓挡板(7)，其中一个L形料仓挡板(7)的位置相对所述的工作台(1)滑动可调，两块L形料仓挡板(7)进料端高于出料端，所述滑道与水平面为7°～10°。

3.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述的蜗轮箱体分别设置在所述储料机构的两侧，至少其中一个蜗轮箱体的位置相对所述的工作台(1)滑动可调。

4.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述第二对分料芯棒(18)完全缩回到所述料仓挡板孔内时，第一对分料芯棒(17)***工件中心孔内。

5.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动机构驱动第一对凸轮(12)和第一对凸轮(13)进行转动，在第一对复位弹簧(15)和第二对复位弹簧(16)的作用下带动第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)往复运动。

6.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)的中心距大于两倍工件轴径，并且，第一对分料芯棒(17)沿滑道方向位置柔性调动；所述第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)分别套上第一对复位弹簧(15)和第二对复位弹簧(16)后再穿过料仓挡板，所述第一对分料芯棒(17)和第二对分料芯棒(18)的光滑端有较大倒角且直径小于工件内孔直径。

7.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述顶料块(9)靠近工件一侧的端面与所述滑道成90°夹角，第一导向斜面(901)与水平面成7°～10°；所述第一导向斜面(901)的远离工件一侧具有与所述第一导向斜面(901)为90°～100°夹角的第二止动面(902)。

8.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述固定架的靠近工件一侧具有与所述滑道成为90°～100°夹角的第一止动面，第二导向斜面与水平面成7°～10°；所述第二导向斜面(802)的远离工件一侧开有一个临时存放工件的V形定位槽(803)。

9.根据权利要求1所述的一种轴套类工件柔性自动分料装置，其特征在于：所述顶料块(9)在完全升起后，所述第一导向斜面(901)高于或等于第二导向斜面(802)；所述顶料块(9)在完全下降后，顶料块(9)顶端等于或低于第二导向斜面(802)。

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