CN108994396A - 一种数控磨齿机自动上下料的设计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一套自动上下料装置。该装置包括传动机构、一对机械手机构、立柱机构和压紧机构，传动机构包括电机、减速机、主动齿轮和从动齿轮；一对机械手机构结构相同方向相反，每只机械手机构包括旋转半圆件、双出杆夹紧气缸和一对机械手爪；所述从动齿轮、圆环形导轨、一对机械手机构构成的一个整体的旋转结构件配合套设于立柱机构的中段，可绕立柱旋转运动，专用磁铁和磁控开关使旋转结构运动准确；双出杆顶起气缸使旋转结构实现上下移动，立柱机构上段的压紧机构实现工件的夹紧。本发明实现了自动上下料功能，提升了加工效率，并且只需一套工件夹具、对刀装置和夹紧装置，又降低了机床的成本。
Description
技术领域
本发明属于数控磨齿机加工的自动上下料领域，该装置可实现快速更换工件，自动装夹功能，实现了高度自动化，大大降低了加工辅助时间，提高了工作效率。
背景技术
目前，国内数控磨齿机大部分仍采用人工装夹齿轮工件的方式，这种传统的装夹方式存在很多缺点，例如自动化、智能化程度低，加工效率不高等。特别是当生产成批工件时，这种传统的装夹方式显然不能满足大量重复、快速生产的要求。所以在数控磨齿机的上下料方面需要一种可实现自动上下料的装置，缩短上下料的辅助时间，提高加工效率，这也符合目前工业发展的高度自动化要求。
国内秦川机床厂生产的YK7230数控砂轮磨齿机已经可实现自动上下料，该机床的自动上下料装置可分为两套装夹装置，每套都包含工件夹具，机械手，对刀装置和夹紧装置。其中一套装夹装置装夹好工件后转到加工位置，加工过程中另外一套装夹装置在待加工位置进行装夹和对刀，加工位置和待加工位置180度对称。YK7230数控砂轮磨齿机整套装置过于复杂，同时使用两套夹具、对刀装置、夹紧装置，大大增加了机床的成本。
发明内容
本发明的目的在于：针对数控磨齿机的工件特点，设计出一套自动上下料装置，缩短辅助加工时间，提高加工效率。
一种用于数控磨齿机自动上下料的装置包括传动机构、一对机械手机构1、立柱机构6和压紧机构7；
所述传动机构包括电机、减速机5、主动齿轮54和从动齿轮3，主动齿轮54设于减速机5的输出轴上，所述主动齿轮54和从动齿轮3啮合传动；
所述一对机械手机构1结构相同方向相反；
每只机械手机构1包括旋转半圆件11、双出杆夹紧气缸13和一对机械手爪12；
旋转半圆件11为半圆环状，轴向一侧面中部设有磁控开关专用磁铁14，与专用磁铁14对应的旋转半圆件11的外圆环面中部设有向外凸起的凸块，旋转半圆件11的内圆环面中间径向设有半圆形槽；所述双出杆夹紧气缸13固定设于旋转半圆件11的凸块处，一对机械手爪12分别连接着双出杆夹紧气缸的双出杆，且一对机械手爪12和旋转半圆件11在同一平面内；
所述一对机械手机构1的旋转半圆件11固定连接使两对机械手爪12位于同一平面内；一对旋转半圆件11固定连接形成圆环件，所述圆环件的轴向下端面依次同轴固定连接着从动齿轮3和圆环形导轨41，使一对机械手机构1、从动齿轮3和圆环形导轨41形成一个整体的旋转结构件；
所述圆环形导轨41的外圆柱面上设有环形的轨道，与轨道配合设有一对滑动方块42，每只滑动方块42通过螺栓固定在双出杆顶起气缸61的气杆上；
所述立柱机构6由三段组成，上段为L形臂66，中段为圆柱状的立柱65，下段为四棱柱块64；
所述L形臂66的长臂为马蹄形板661，马蹄形板的悬臂端下部设有压紧气缸固定块662，短臂为上四棱柱块663；所述上四棱柱块663的下部两个对称的侧面上分别设有磁控开关63；
所述立柱65的对称圆柱面上分别设有沿轴向的凹槽；
所述旋转结构件配合套设于立柱机构6的中段，使机械手机构1实现绕立柱65旋转及上下移动；
所述压紧机构7包括单出杆压紧气缸71和压紧块72，单出杆压紧气缸71通过螺栓固定在磨齿机立柱机构6的压紧气缸固定块662上，所述压紧块72固定在单出杆压紧气缸71的下端；
使用时，所述装置固定安装于数控磨齿机的工件台81的一侧，一只机械手爪12将夹持的工件91放在工件台81上；当两个磁控开关63和专用磁铁14分别对应时，两个旋转半圆件11的位置定位确定；压紧块72在单出杆压紧气缸71的作用下将工件91压紧在工件台81上；接着进行磨齿加工；同时，另一只机械手爪夹持未加工工件92；加工完成时，双出杆顶起气缸61顶起整体的旋转结构件，并在电机带动下旋转到磁控开关63和专用磁铁14的对应位置，机械手爪12卸下加工完成的工件91，夹持未加工工件92的机械手爪沿立柱65下滑一段距离，把未加工工件92放在工件台81上，接着压紧工件、进行磨齿加工，如此循环。
进一步限定的技术方案如下：
所述四棱柱块64的上端面设有一对顶起气缸固定块641；所述一对双出杆顶起气缸61分别固定于立柱机构6的四棱柱块64的上端面的一对顶起气缸固定块641上。
所述旋转半圆件11上设有贯通的气管孔15，所述气管孔15连通着旋转半圆件11上的半圆形槽。
所述立柱机构6的立柱65的圆柱面上对称的两个轴向的长方形槽，用于旋转时为气管提供安放位置。
所述电机通过电机支架固定设于立柱机构6的四棱柱块64一侧，所述减速器位于立柱机构6的四棱柱块64的一侧。
每只滑动方块42上设有弧形凸块，弧形凸块与所述圆环形导轨41形成间隙配合。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明使用一对机械手机构，一只机械手夹紧工件加工的同时，另一只机械已夹持好待加工工件，在加工完成后能够立即上料，提升加工效率。
2.本发明只需要一套工件夹具、对刀装置和夹紧装置，就能够完成自动上下料功能。这样就在实现自动上下料功能的基础上又大大降低了机床的制造成本，提高经济效益，更加符合市场要求。
3.工作可靠，使用电磁开关和专用磁铁，实现工件的准确定位，通过零件表面开槽使得用于夹紧汽缸和顶起气缸的气管不会发生干涉。
4.易于维护，所有零部件全部采用可多次拆装的螺栓连接，利于降低维修成本。
附图说明
图 1为本发明总体结构示意图。
图 2为磨齿机立柱，导轨滑块装置装配示意图。
图 3 为机械手结构示意图。
图 4为自动上下料机构结构示意图。
图 5为磨齿机立柱，自动上下料机构装配示意图。
图6为滑块、滑轨与从动齿轮的局部放大示意图。
图7为使用状态图。
图8为安装在磨床上的使用状态图。
上图中序号：机械手机构1，旋转半圆件11，机械手爪12，双出杆夹紧气缸13，专用磁铁14，气管孔15，从动齿轮3，转向装置4，圆环形导轨41，滑动方块42，减速机5，主动齿轮54，立柱机构6，双出杆顶起气缸61，磁控开关63，四棱柱块64，立柱65，L形臂66，马蹄形板661，压紧气缸固定块662，上四棱柱块663，顶起气缸固定块641，压紧机构7，单出杆压紧气缸71，压紧块72，磨齿机机床8，工件台81，砂轮进给座82，砂轮83，工件91，未加工工件92。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，一种用于数控磨齿机自动上下料的装置包括传动机构、一对机械手机构1，立柱机构6和压紧机构7
传动机构包括电机、减速机5、主动齿轮54和从动齿轮3，所述电机与减速机5通过联轴器连接，并通过螺栓装配在电机支架上，电机支架通过螺栓固定在磨齿机立柱上的下段上；主动齿轮54通过钩头楔键安装于减速机5的输出轴上，保证过盈配合；所述主动齿轮54和从动齿轮3啮合传动，从动齿轮3的端面上设有均匀分布的螺栓孔。
所述一对机械手机构1结构相同方向相反。
机械手机构1包括旋转半圆件11、双出杆夹紧气缸13和一对机械手爪12；旋转半圆件11为半圆环状，轴向一侧面中部通过螺钉安装有磁控开关专用磁铁14，与专用磁铁14对应的旋转半圆件11的外圆环面中部设有向外凸起的凸块，凸块上设有与所述从动齿轮3结构与分布相同的螺栓孔，用于安装所述从动齿轮3和圆环形导轨41；旋转半圆件11的内圆环面中间径向设有半圆形槽；所述双出杆夹紧气缸13固定设于旋转半圆件11的凸块处，一对机械手爪12分别连接着双出杆夹紧气缸的双出杆；且一对机械手爪12和旋转半圆件11在同一平面内。
所述一对机械手机构1的旋转半圆件11固定连接使一对机械手爪12位于同一平面内；一对旋转半圆件11固定连接形成圆环件，所述圆环件的下端面通过螺栓同轴固定连接着从动齿轮3和圆环形导轨41，使一对机械手机构12，从动齿轮3和圆环形导轨41形成一个整体的旋转结构件；
所述圆环形导轨41的端面设有与从动齿轮3结构与分布相同的螺栓孔，其外圆柱面上设有轨道，与轨道配合设有一对滑动方块42，每只滑动方块42上设有弧形凸块，弧形凸块与所述圆环形导轨41形成间隙配合，保证运动准确和灵敏，所述滑动方块42通过螺栓固定在双出杆顶起气缸61的气杆上，所述双出杆顶起气缸61与磨齿机立柱机构6的四棱柱块64的上端面顶起气缸固定块641通过螺栓固定。
所述立柱机构6由三段组成，上段为L形臂66，中段为圆柱状的立柱65，下段为四棱柱块64。
所述上段的左端为马蹄形板661，设有压紧气缸固定块662，右端为上四棱柱块663；所述上四棱柱块663的下部两个对称的侧面上分别设有磁控开关63；所述中段的立柱65的对称圆柱面上分别设有沿轴向的凹槽，所述四棱柱块64的上端面设有顶起气缸固定块641。
所述一个整体的旋转结构件配合套设于立柱机构6的中段，与之形成间隙配合，使机械手机构1实现绕立柱65旋转及上下移动时运动准确并灵活。
所述压紧机构7包括单出杆压紧气缸71和压紧块72，单出杆压紧气缸71通过螺栓固定在磨齿机立柱机构6的压紧气缸固定块662上，所述压紧块72通过螺栓固定在单出杆压紧气缸71的气杆下端，用于压紧工件91。
本发明的工作原理说明如下：
本发明实现工件自动上下料功能先后需要进行四个运动：
参见图3，第一个运动是机械手爪12可以张开和收缩分别实现卸下和夹取工件。双出杆夹紧气缸13通过螺栓固定在旋转半圆件11的气缸固定架上，机械手爪12通过螺栓连接装配在双出杆夹紧气缸13的气杆上。当两个双出杆夹紧气缸13同时使气杆伸出，带动一对机械手爪12收缩夹取工件。当两个双出杆夹紧气缸13同时使气杆缩回，从而带动一对机械手爪12张开卸下工件。所加工工件为模数1-5mm，齿顶圆直径不超过200mm的齿轮。
参见图3，图4和图5，第二个运动是整套机构沿着磨齿机立柱机构6中段65的圆柱体部分轴向上下滑动一段距离，距离的大小取决于工件台81上的夹具本身的高度。旋转半圆件11中间设有气管孔15，用于将双出杆夹紧气缸13的气管通向磨齿机立柱内部。旋转半圆件11中间开有圆形槽，用于旋转时为气管提供安放位置。立柱65圆柱体部分中间开有两个长方形槽，两个长方形槽处于对称位置，用于将气管通向磨齿机立柱机构6内部。确保转动中气管不干涉。当两个处于对称位置的双出杆顶起气缸61同时从无杆腔输入压缩空气、有杆腔排气时，使气杆伸出，从而顶起整套机构。当从有杆腔输入压缩空气、无杆腔排气时，使气杆缩回，从而带动整套机构下滑一段距离。
参见图4，图5，图6，第三个运动是配合套设于立柱机构6的整体旋转结构件，在磨齿机立柱机构6中间的圆柱状的立柱65上转动180度。电机转动带动减速机5转动，并增大扭矩，降低转速。减速机输出轴与主动齿轮54通过钩头楔键装配在一起，保证过盈配合。主动齿轮54通过与从动齿轮3啮合，带到从动齿轮3转动。因此从动齿轮3带动圆环形导轨41和旋转半圆件11在磨齿机立柱机构6中间的立柱65上转动180度。机械手爪12分别固定在双出杆夹紧气缸13上，双出杆夹紧气缸13固定在旋转半圆件11上。因此，当电机转动时，可实现工件91与未加工工件92同时旋转180度调换位置，当整体旋转结构件旋转到指定位置时，磁控开关63感应到专用磁铁14，电机停止转动。
参见图6，图7，第四个运动是当整套机构旋转180度后，将未加工工件92放在工件台81上，机械手爪12松开后，由单出杆压紧气缸71气杆伸长，带动压紧块72将未加工工件92压紧在夹具上，紧接着进行磨齿加工。
Claims (6)
1.一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于：包括传动机构、一对机械手机构（1）、立柱机构（6）和压紧机构（7）；
所述传动机构包括电机、减速机（5）、主动齿轮（54）和从动齿轮（3），主动齿轮（54）设于减速机（5）的输出轴上，所述主动齿轮（54）和从动齿轮（3）啮合传动；
所述一对机械手机构（1）结构相同方向相反；
每只机械手机构（1）包括旋转半圆件（11）、双出杆夹紧气缸（13）和一对机械手爪（12）；
旋转半圆件（11）为半圆环状，轴向一侧面中部设有磁控开关专用磁铁（14），与专用磁铁（14）对应的旋转半圆件（11）的外圆环面中部设有向外凸起的凸块，旋转半圆件（11）的内圆环面中间径向设有半圆形槽；所述双出杆夹紧气缸（13）固定设于旋转半圆件（11）的凸块处，一对机械手爪（12）分别连接着双出杆夹紧气缸的双出杆，且一对机械手爪（12）和旋转半圆件（11）在同一平面内；
所述一对机械手机构（1）的旋转半圆件（11）固定连接使两对机械手爪（12）位于同一平面内；一对旋转半圆件（11）固定连接形成圆环件，所述圆环件的轴向下端面依次同轴固定连接着从动齿轮（3）和圆环形导轨（41），使一对机械手机构（1）、从动齿轮（3）和圆环形导轨（41）形成一个整体的旋转结构件；
所述圆环形导轨（41）的外圆柱面上设有环形的轨道，与轨道配合设有一对滑动方块（42），每只滑动方块（42）固定设于双出杆顶起气缸（61）的气杆上；
所述立柱机构（6）由三段组成，上段为L形臂（66），中段为圆柱状的立柱（65），下段为四棱柱块（64）；
所述L形臂（66）的长臂为马蹄形板（661），马蹄形板（661）的悬臂端下部设有压紧气缸固定块（662），短臂为上四棱柱块（663）；所述上四棱柱块（663）的下部两个对称的侧面上分别设有磁控开关（63）；
所述立柱（65）的对称圆柱面上分别设有沿轴向的凹槽；
所述旋转结构件配合套设于立柱机构（6）的中段，使机械手机构（1）实现绕立柱（65）旋转及上下移动；
所述压紧机构（7）包括单出杆压紧气缸（71）和压紧块（72），单出杆压紧气缸（71）固定设于在磨齿机立柱机构（6）的压紧气缸固定块（662）上，所述压紧块（72）固定在单出杆压紧气缸（71）的下端；
使用时，所述装置固定安装于数控磨齿机的工件台（81）的一侧，一只机械手爪（12）将夹持的工件（91）放在工件台（81）上；当两个磁控开关（63）和专用磁铁（14）分别对应时，两个旋转半圆件（11）的位置定位确定；压紧块（72）在单出杆压紧气缸（71）的作用下将工件（91）压紧在工件台（81）上；接着进行磨齿加工；同时，另一只机械手爪夹持未加工工件（92）；加工完成时，双出杆顶起气缸（61）顶起整体的旋转结构件，并在电机带动下旋转到磁控开关（63）和专用磁铁（14）的对应位置，机械手爪（12）卸下加工完成的工件（91），夹持未加工工件（92）的机械手爪沿立柱（65）下滑一段距离，把未加工工件（92）放在工件台（81）上，接着压紧工件、进行磨齿加工，如此循环。
2.根据权利要求1所述的一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于：所述四棱柱块（64）的上端面设有一对顶起气缸固定块（641）；所述一对双出杆顶起气缸（61）分别固定于立柱机构（6）的四棱柱块（64）的上端面的一对顶起气缸固定块（641）上。
3.根据权利要求1所述的一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于： 所述旋转半圆件（11）上设有贯通的气管孔（15），所述气管孔（15）连通着旋转半圆件（11）上的半圆形槽。
4.根据权利要求1所述的一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于：所述立柱机构（6）的立柱（65）的圆柱面上对称的两个轴向的长方形槽，用于旋转时为气管提供安放位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于：所述电机通过电机支架固定设于立柱机构（6）的四棱柱块（64）一侧，所述减速器位于立柱机构（6）的四棱柱块（64）的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种用于数控磨齿机自动上下料的装置，其特征在于：每只滑动方块（42）上设有弧形凸块，弧形凸块与所述圆环形导轨（41）形成间隙配合。
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