CN113501438B - 全自动套锻工艺机器人传料*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及全自动套锻工艺机器人传料***，具有改变传统传料模式、提高生产效率、节省能源和材料消耗、保护产品及设备的效果，包括三轴传料总成，其由三轴上料机器人、三轴下料机器人一及三轴下料机器人二组成，步进传料总成，其由步进梁机器人一和步进梁机器人二组成，料芯翻转机器人，用于在外圈套切工位处接取所述料芯并将所述料芯翻转180°送至所述内圈压力机的内圈镦粗工位。本发明中采用了多个机器人自动配合同步传料，多个料同时进出配合，采用双线路自动加工，改变了国内传统的轴承传料模式，同时锻造轴承外圈与内圈，锻件受加工后能及时送入下一工序，生产节拍快，生产节拍达到8秒每件，生产效率显著提升。

Description

全自动套锻工艺机器人传料***
技术领域
本发明涉及轴承锻造工艺的技术领域，尤其是涉及全自动套锻工艺机器人传料***。
背景技术
轴承是汽车工业的重要基础零部件，而作为轴承类型之一的圆锥滚子轴承以其内、外套可分离、便于安装、可承受很大的径向和轴向联合负荷、负荷能力大且长寿命的特点而得到国内、外广泛应用。分析轴承结构，我们不难发现，影响圆锥滚子轴承产品质量、制造成本关键在于内、外套圈毛坯的锻压加工。统计显示，40％的制造成本消耗在轴承内外套圈锻压加工工序，其毛坯加工工艺的先进与否，决定制造成本的高低，从而直接影响该类产品的市场定位。
传统的轴承传料是采用单个流水线的方式进料、传料、下料，各加工装置需要在各工位等待产品流入，锻件在各工位之间的间歇时间长，无生产节拍，生产效率较低；
并且由于轴承锻件的加工特殊性，需要在锻造过程中保持一定的温度，约1050～1200℃之间，而锻件往往在单个流水线上停留的时间过长，从而导致锻件欠温，不满足轴承锻造的温度要求，从而易多出废料，耗费能源和材料；
此外，市场上用于抓取锻件的气动夹具无感应报警模块，在工件未抓取时无报警，会导致工件遗留在上一工位，不仅影响后续的锻造，还会导致加工装置卡件损坏。
发明内容
根据现有技术存在的不足，本发明的目的是提供全自动套锻工艺机器人传料***，具有改变轴承传统传料模式、提高生产效率、节省能源和材料消耗、保护产品及设备的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
全自动套锻工艺机器人传料***，包括外圈压力机，其具有外圈上料工位、外圈镦粗工位、外圈套切工位、外圈成型工位及外圈下料工位,所述外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位处依次固定安装有外圈镦粗模具、外圈套切模具及外圈成型模具；内圈压力机，其具有内圈上料工位、内圈镦粗工位、内圈成型工位、内圈切底工位及内圈下料工位,所述内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位处依次固定安装有内圈镦粗模具、内圈成型模具及内圈切底模具，所述内圈切底模具用于将所述料芯冲压形成轴承内圈；双工位整径机，其具有外圈接料工位和内圈接料工位，还包括：
三轴传料总成，其由三轴上料机器人、三轴下料机器人一及三轴下料机器人二组成，所述三轴上料机器人用于抓取锻件并将锻件送至外圈上料工位，所述外圈套切模具用于将锻件冲压分离成料柱和料芯两部分，所述外圈成型模具用于将所述料柱冲压形成轴承外圈，所述三轴下料机器人一用于抓取所述轴承外圈并将所述轴承外圈水平旋转送至外圈接料工位，所述三轴下料机器人二用于抓取所述轴承内圈并将所述轴承内圈水平旋转送至内圈接料工位；
步进传料总成，其由步进梁机器人一和步进梁机器人二组成，所述步进梁机器人一用于将所述锻件从外圈上料工位步进传料依次经过外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位进行镦粗、套切及成型处理后送至外圈下料工位，所述步进梁机器人二用于将所述料芯从内圈上料工位步进传料依次经过内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位进行镦粗、成型及切底处理后送至内圈下料工位；
料芯翻转机器人，用于在外圈套切工位处接取所述料芯并将所述料芯翻转180°送至所述内圈压力机的内圈上料工位。
通过采用上述技术方案，改变了国内传统的轴承传料模式，同时锻造轴承外圈与内圈，锻件受加工后能及时送入下一工序，提高了生产效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述三轴上料机器人包括三轴机座和转动安装在三轴机座顶部的转座，转座可相对三轴机座水平转动；
所述转座上通过螺栓固定安装有摆臂，所述摆臂的端部滑动装配有伸缩臂，所述伸缩臂靠近端部的底侧安装有第一气动夹具。
通过采用上述技术方案，能够自动、稳定地将锻件送入外圈压力机中。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述三轴上料机器人、三轴下料机器人一以及三轴下料机器人二的结构相同。
通过采用上述技术方案，使得内、外圈压力机的接料和下料自动化，提高传料的精准度和稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步进梁机器人一包括步进机座，所述步进机座的顶部沿Y轴方向滑动装配有Y轴滑动座，所述Y轴滑动座的一侧沿Z轴方向滑动装配有Z轴升降座，所述Z轴升降座上沿X轴方向滑动装配有X轴步进梁，所述X轴步进梁上通过螺栓固定安装有四个呈阵列等距分布的第二气动夹具；
所述步进梁机器人一与步进梁机器人二的结构相同。
通过采用上述技术方案，实现了对外圈锻造的稳定传料，采用一个机器人工作多工位传输，降低了制造成本。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二气动夹具包括与所述X轴步进梁固定连接的气动夹具安装座，气动夹具安装座的一侧固定安装有感应开关，所述气动夹具安装座的另一侧通过螺栓固定有对称布置的支撑板，所述支撑板上通过螺栓固定有夹头，所述夹头的内侧固定安装有压力感应器，所述压力感应器与所述感应开关电性连接。
通过采用上述技术方案，可确保在漏件时能够提示人员，避免材料和能源的消耗，有效地保护了产品和设备。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述料芯翻转机器人包括翻转机座，所述翻转机座的一侧转动安装有翻转臂，翻转臂的端部固定安装有第三气动夹具；
所述翻转机座的一侧固定设置有支座，所述支座的顶部滑动装配有滑块，滑块的一侧固定连接有托架，所述托架的端部设有定位机构；
所述托架与所述外圈套切工位的中心在同一轴线上；
当翻转臂朝向内圈压力机转动时，所述滑块朝向外圈压力机滑移，带动托架端部的定位机构至外圈套切工位处接取料芯；
当翻转臂朝向外圈压力机转动时，所述滑块朝向内圈压力机滑移，带动托架端部的定位机构将料芯送至第三气动夹具的正下方。
通过采用上述技术方案，可定位接取料芯，实现外圈压力机与内圈压力机之间的稳定传料。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述定位机构包括固定在所述托架端部的定位座，所述定位座的顶部开设有圆形定位孔。
通过采用上述技术方案，简化了定位机构的结构，设计合理、紧凑。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一气动夹具、第二气动夹具以及第三气动夹具的结构相同。
通过采用上述技术方案，对各个工位处的锻件都能进行智能监测，提高加工线的安全性和稳定性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.采用了多个机器人自动配合同步传料，多个料同时进出配合，采用双线路自动加工，改变了国内传统的轴承传料模式，同时锻造轴承外圈与内圈，锻件受加工后能及时送入下一工序，生产节拍快，生产节拍达到8秒每件，生产效率显著提升；
2.锻件之间的传料间隙短，能够保障锻件在锻造过程中持续保持温度合格，避免了不合品产出，节省了材料和能源。
3.采用了具有感应模块的夹具，能够对夹具上的产品感应，对各工位的锻件实时监测，避免出现漏件的情况，有效地保护了产品和设备，提高了轴承锻造的安全性和稳定性。
附图说明
图1是本实施例的整体平面布置示意图；
图2是本实施例中三轴上料机器人的结构示意图；
图3是本实施例中步进梁机器人一的结构示意图；
图4是本实施例中第二气动夹具的结构示意图；
图5是本实施例中料芯翻转机器人的结构示意图。
图中，1三轴传料总成、11三轴上料机器人、12三轴下料机器人一、13三轴下料机器人二、1111三轴机座、1112转座、1113摆臂、1114伸缩臂、1115第一气动夹具、2步进传料总成、21步进梁机器人一、22步进梁机器人二、201步进机座、202Y轴滑动座、203Z轴升降座、204X轴步进梁、205第二气动夹具、2051气动夹具安装座、2052感应开关、2053支撑板、2054夹头、3料芯翻转机器人、31翻转机座、32支座、33翻转臂、34第三气动夹具、35滑块、36托架、37定位座、4外圈压力机、5内圈压力机、6双工位整径机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
参照图1，本发明公开的全自动套锻工艺机器人传料***，包括外圈压力机4，其具有外圈上料工位、外圈镦粗工位、外圈套切工位、外圈成型工位及外圈下料工位,外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位处依次固定安装有外圈镦粗模具、外圈套切模具及外圈成型模具；内圈压力机5，其具有内圈上料工位、内圈镦粗工位、内圈成型工位、内圈切底工位及内圈下料工位,内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位处依次固定安装有内圈镦粗模具、内圈成型模具及内圈切底模具，内圈切底模具用于将料芯冲压形成轴承内圈；其中配套的模具与轴承套圈的规格匹配，轴承套圈的尺寸为φ150-250，其重量小于5kg；双工位整径机6，其具有外圈接料工位和内圈接料工位，双工位整径机为整个生产线的最后一步工序，对轴承套圈整径后流出，还包括：三轴传料总成1，其由三轴上料机器人11、三轴下料机器人一12及三轴下料机器人二13组成，三轴上料机器人11位于整个加工线的最前端，用于接取上一道加热工序所流入的锻件，三轴下料机器人一12和三轴下料机器人二13设置在外圈压力机、内圈压力机与双工位整径机之间，用于接取加工完成的轴承外圈和轴承内圈；三轴上料机器人11用于抓取锻件并将锻件送至外圈上料工位，外圈套切模具用于将锻件冲压分离成料柱和料芯两部分，外圈成型模具用于将料柱冲压形成轴承外圈，三轴下料机器人一12用于抓取轴承外圈并将轴承外圈水平旋转送至外圈接料工位，三轴下料机器人二13用于抓取轴承内圈并将轴承内圈水平旋转送至内圈接料工位；步进传料总成2，其由步进梁机器人一21和步进梁机器人二22组成，步进梁机器人一21和步进梁机器人22均采用步进进料的方式，在外圈(镦粗、套切及成型)及内圈(镦粗、成型及切底)过程中连续取料上料，所述步进梁机器人一21用于将锻件从外圈上料工位步进传料依次经过外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位进行镦粗、套切及成型处理后送至外圈下料工位，步进梁机器人二22用于将料芯从内圈上料工位步进传料依次经过内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位进行镦粗、成型及切底处理后送至内圈下料工位；料芯翻转机器人3，用于在外圈套切工位处接取料芯并将料芯翻转180°送至内圈压力机5的内圈镦粗工位；料芯翻转机器人3有两部分动作部分，一用于传送料芯的翻转臂，二用于接取和推送料芯的水平滑动部分；锻件之间的传料间隙短，能够保障锻件在锻造过程中持续保持温度合格，避免了不合品产出，节省了材料和能源；多个机器人自动配合同步传料，多个料同时进出配合，采用双线路自动加工，改变了国内传统的轴承传料模式，同时锻造轴承外圈与内圈，锻件受加工后能及时送入下一工序，生产节拍快，生产节拍达到8秒每件，生产效率显著提升。
参照图2，三轴上料机器人11包括三轴机座1111和转动安装在三轴机座1111顶部的转座1112，转座1112可相对三轴机座1111水平转动；转座1112是采用伺服驱动，安装于三轴机座1111的内部；转座1112上通过螺栓固定安装有摆臂1113，摆臂1113的端部滑动装配有伸缩臂1114，伸缩臂1114靠近端部的底侧安装有第一气动夹具1115，摆臂1113与转座1112直连，伸缩臂1114采用气动驱动。
参照图1及图2，为了使得内、外圈压力机的接料和下料更加自动化，传料精准度高，传料较稳定，则将三轴上料机器人11、三轴下料机器人一12以及三轴下料机器人二13的结构设计相同。
参照图3，另外，步进梁机器人一21包括步进机座201，步进机座201的顶部沿Y轴方向滑动装配有Y轴滑动座202，Y轴滑动座202的一侧沿Z轴方向滑动装配有Z轴升降座203，Z轴升降座203上沿X轴方向滑动装配有X轴步进梁204，X轴步进梁204上通过螺栓固定安装有四个呈阵列等距分布的第二气动夹具205；Y轴滑动座202、Z轴升降座203及X轴步进梁204在取件、送件中配合，自动调整工件位置，可分别沿Y、Z、X轴方向轴向滑移；步进梁机器人一21与步进梁机器人二22的结构相同，实现了对外圈锻造的稳定传料，采用一个机器人工作多工位传输，降低了制造成本。
参照图4，第二气动夹具205包括与X轴步进梁204固定连接的气动夹具安装座2051，气动夹具安装座2051的一侧固定安装有感应开关2052，气动夹具安装座2051的另一侧通过螺栓固定有对称布置的支撑板2053，支撑板2053上通过螺栓固定有夹头2054，夹头2054的内侧固定安装有压力感应器，压力感应器与感应开关2052电性连接。该感应模块与后台的控制模块通讯连接，人员可在主控室内直接对整个加工线实时监测，确保整个产线的安全和稳定，采用了具有感应模块的夹具，能够对夹具上的产品感应，对各工位的锻件实时监测，避免出现漏件的情况，有效地保护了产品和设备，提高了轴承锻造的安全性和稳定性。
参照图5，料芯翻转机器人3包括翻转机座31，翻转机座31的一侧转动安装有翻转臂33，翻转臂33的端部固定安装有第三气动夹具34；翻转机座31的一侧固定设置有支座32，支座32的顶部滑动装配有滑块35，滑块35的一侧固定连接有托架36，托架36的端部设有定位机构；托架36与外圈套切工位的中心在同一轴线上；当翻转臂33朝向内圈压力机5转动时，滑块35朝向外圈压力机4滑移，带动托架36端部的定位机构至外圈套切工位处接取料芯；当翻转臂33朝向外圈压力机4转动时，滑块35朝向内圈压力机5滑移，带动托架36端部的定位机构将料芯送至第三气动夹具34的正下方，料芯翻转机器人3动作过程中，翻转臂33与滑块35部分配合动作，传料稳定高效。
参照图5，定位机构包括固定在托架36端部的定位座37，定位座37的顶部开设有圆形定位孔，该圆形定位孔是根据料芯尺寸定制，可以精准接取料芯，并保证料芯在传输过程中不会掉落。
参照图2-5，为了能够对各工位处的锻件进行监测，提高整体产线的智能化、自动化，将第一气动夹具1115、第二气动夹具205以及第三气动夹具34的结构设计相同。
上述实施例的实施原理为：锻件由前部加热工序流入，三轴上料机器人11的第一气动夹具1115夹取锻件，转座1112带动转臂转动，伸缩臂1114伸出带动锻件落在外圈上料工位，步进梁机器人一21将锻件夹取由Y轴滑动座202、Z轴升降座203、X轴步进梁204配合，三个部件配合移动第二夹具依次夹取并放置锻件，将锻件从外圈上料工位依次送至外圈锻粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位经过模具进行镦粗、套切及成型处理得到轴承外圈，再送至外圈下料工位处，经过三轴下料机器人一12将产出的轴承外圈抓取，并水平转动送至双工位整径机6的外圈接料工位中整径处理；
在锻造过程中，锻件在外圈套切工位处分离为料柱和料芯两份，料柱遗留在外圈压力机4中继续锻造，料芯落入下部，下部由托架36端部的定位座37接取，料芯直接落在圆形定位孔中，定位座37接取物料后，翻转臂33朝向外圈压力机4翻转，同时滑块35动作带动托架36从外圈压力机4中移出，第三夹具将料芯夹取后再朝向内圈压力机5翻转，同时滑块35复位，料芯则被送至内圈压力机5的内圈镦粗工位，经步进梁机器人二22抓取并放置料芯，依次经过模具镦粗、成型、切底后形成轴承内圈，轴承内圈再由三轴下料机器人二13抓取转动送至双工位整径机6的内圈接料工位中整径处理；
需要说明的是，在整个锻造过程中，三轴上料机器人11、三轴下料机器人一12、三轴下料机器人二13、步进梁机器人一21、步进梁机器人、料芯翻转机器人3以及几个加工装置是同步运行的，每个工位处都有相应形态的锻件，多个料可以同时配合进出，三轴下料机器人一12、三轴下料机器人二13与三轴上料机器人11的工作原理相同，两个步进梁机器人的工作原理相同；
当各机器人上所设置的夹具内侧的压力传感器感应到无工件时，则表示抓取工件失败，信号会传输至感应开关2052中，感应开关2052将该信号传至后台控制***内，可警示人员故障，及时停止锻造加工。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.全自动套锻工艺机器人传料***，包括外圈压力机(4)和料芯，其具有外圈上料工位、外圈镦粗工位、外圈套切工位、外圈成型工位及外圈下料工位,所述外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位处依次固定安装有外圈镦粗模具、外圈套切模具及外圈成型模具；内圈压力机(5)，其具有内圈上料工位、内圈镦粗工位、内圈成型工位、内圈切底工位及内圈下料工位,所述内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位处依次固定安装有内圈镦粗模具、内圈成型模具及内圈切底模具，所述内圈切底模具用于将所述料芯冲压形成轴承内圈；双工位整径机(6)，其具有外圈接料工位和内圈接料工位，其特征在于，还包括：
三轴传料总成(1)，其由三轴上料机器人(11)、三轴下料机器人一(12)及三轴下料机器人二(13)组成，所述三轴上料机器人(11)用于抓取锻件并将锻件送至外圈上料工位，所述外圈套切模具用于将锻件冲压分离成料柱和料芯两部分，所述外圈成型模具用于将所述料柱冲压形成轴承外圈，所述三轴下料机器人一(12)用于抓取所述轴承外圈并将所述轴承外圈水平旋转送至外圈接料工位，所述三轴下料机器人二(13)用于抓取所述轴承内圈并将所述轴承内圈水平旋转送至内圈接料工位；
步进传料总成(2)，其由步进梁机器人一(21)和步进梁机器人二(22)组成，所述步进梁机器人一(21)用于将所述锻件从外圈上料工位步进传料依次经过外圈镦粗工位、外圈套切工位及外圈成型工位进行镦粗、套切及成型处理后送至外圈下料工位，所述步进梁机器人二(22)用于将所述料芯从内圈上料工位步进传料依次经过内圈镦粗工位、内圈成型工位及内圈切底工位进行镦粗、成型及切底处理后送至内圈下料工位；
料芯翻转机器人(3)，用于在外圈套切工位处接取所述料芯并将所述料芯翻转180°送至所述内圈压力机(5)的内圈上料工位。
2.根据权利要求1所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述三轴上料机器人(11)包括三轴机座(1111)和转动安装在三轴机座(1111)顶部的转座(1112)，转座(1112)可相对三轴机座(1111)水平转动；
所述转座(1112)上通过螺栓固定安装有摆臂(1113)，所述摆臂(1113)的端部滑动装配有伸缩臂(1114)，所述伸缩臂(1114)靠近端部的底侧安装有第一气动夹具(1115)。
3.根据权利要求2所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述三轴上料机器人(11)、三轴下料机器人一(12)以及三轴下料机器人二(13)的结构相同。
4.根据权利要求3所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述步进梁机器人一(21)包括步进机座(201)，所述步进机座(201)的顶部沿Y轴方向滑动装配有Y轴滑动座(202)，所述Y轴滑动座(202)的一侧沿Z轴方向滑动装配有Z轴升降座(203)，所述Z轴升降座(203)上沿X轴方向滑动装配有X轴步进梁(204)，所述X轴步进梁(204)上通过螺栓固定安装有四个呈阵列等距分布的第二气动夹具(205)；
所述步进梁机器人一(21)与步进梁机器人二(22)的结构相同。
5.根据权利要求4所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述第二气动夹具(205)包括与所述X轴步进梁(204)固定连接的气动夹具安装座(2051)，气动夹具安装座(2051)的一侧固定安装有感应开关(2052)，所述气动夹具安装座(2051)的另一侧通过螺栓固定有对称布置的支撑板(2053)，所述支撑板(2053)上通过螺栓固定有夹头(2054)，所述夹头(2054)的内侧固定安装有压力感应器，所述压力感应器与所述感应开关(2052)电性连接。
6.根据权利要求5所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述料芯翻转机器人(3)包括翻转机座(31)，所述翻转机座(31)的一侧转动安装有翻转臂(33)，翻转臂(33)的端部固定安装有第三气动夹具(34)；
所述翻转机座(31)的一侧固定设置有支座(32)，所述支座(32)的顶部滑动装配有滑块(35)，滑块(35)的一侧固定连接有托架(36)，所述托架(36)的端部设有定位机构；
所述托架(36)与所述外圈套切工位的中心在同一轴线上；
当翻转臂(33)朝向内圈压力机(5)转动时，所述滑块(35)朝向外圈压力机(4)滑移，带动托架(36)端部的定位机构至外圈套切工位处接取料芯；
当翻转臂(33)朝向外圈压力机(4)转动时，所述滑块(35)朝向内圈压力机(5)滑移，带动托架(36)端部的定位机构将料芯送至第三气动夹具(34)的正下方。
7.根据权利要求6所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述定位机构包括固定在所述托架(36)端部的定位座(37)，所述定位座(37)的顶部开设有圆形定位孔。
8.根据权利要求6所述的全自动套锻工艺机器人传料***，其特征在于：所述第一气动夹具(1115)、第二气动夹具(205)以及第三气动夹具(34)的结构相同。
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