CN101402179B - 机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备。电控系统一侧的台面上依次安装有上胶部件、两个下料部件、上料部件，两个下料部件和上料部件平行布置，两个风干系统对称布置在台面中间，磨盘部件和抛盘部件安装在台面另一侧，两个X方向运动导轨平行安装在台面上，每个Y方向运动导轨部件与X方向运动导轨部件通过X方向滑台垂直连接，每个Z方向运动导轨部件与Y方向运动导轨部件通过Y方向滑台垂直连接，每个夹具部件连接在Z方向运动导轨部件中的Z方向滑台上。本发明可通过编制不同的控制程序来加工各种不同直径和切面的宝石。本发明只要一名操作人员可以同时管理一台或多台机器，是结构紧凑、自动化程度高、操作方便的装备。

Description

机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备

技术领域

本发明涉及一种机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备。

背景技术

目前，人工宝石加工企业基本采用自动化程度很低的劳动密集型加工装备，主要依靠人工给夹具上胶上料，再把夹具转移到磨盘上磨削，磨削完后再转移到抛光盘上抛光，接着进行人工对接，对接完成后继续磨削、抛光，最后下料，从上料到下料的过程至少需要四个操作人员的紧密配合才能完成，劳动强度大、生产效率低并且加工的成品率跟员工的熟练程度具有密切联系。

发明内容

为了解决劳动强度大、工作环境差、自动化程度低和生产效率低等问题，本发明的目的在于提供一种机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备，将上胶设备、加热设备、上料设备、下料设备、磨抛设备、吹干设备等集成在一起，将夹具装配在导轨部件上，通过可编程控制器来控制整个加工过程，自动化程度高。

本发明所采用的技术方案是：

包括电控系统、高频加热系统、两个下料部件、两个X方向运动导轨部件、两个Y方向运动导轨部件、两个Z方向运动导轨部件、两个夹具部件、磨盘部件、抛盘部件、机架部件、上胶部件、两个风干系统、上料部件和台面；台面安装在机架部件上，电控系统放置在机架部件一侧，靠近电控系统一侧的台面上依次安装有上胶部件、两个下料部件、上料部件，两个下料部件和上料部件平行布置，两个风干系统对称布置在台面中间，磨盘部件和抛盘部件安装在台面另一侧，两个X方向运动导轨平行安装在台面上，每个X方向运动导轨部件中的伺服电机安装在靠近电控系统一侧，每个Y方向运动导轨部件与X方向运动导轨部件通过X方向滑台垂直连接，每个Z方向运动导轨部件与Y方向运动导轨部件通过Y方向滑台垂直连接，每个夹具部件连接在Z方向运动导轨部件中的Z方向滑台上。

所述每个X方向运动导轨部件：包括直线导轨副、伺服电机、电机法兰、联轴器、丝杠座、滚珠丝杠和X方向滑台；电机法兰和丝杠座固定在台面上，伺服电机固定在电机法兰上，滚珠丝杠固定在丝杠座上，伺服电机通过联轴器和滚珠丝杠连接，丝杠螺母固定在丝杠法兰上，丝杠法兰固定在X方向滑台下面，X方向直线导轨副的滑块固定在X方向滑台下面，滚珠丝杠的轴线与X方向直线导轨副平行；Y方向运动导轨部件和Z方向运动导轨部件的结构与X方向运动导轨部件结构完全相同。

所述磨盘部件：是在主轴上端装有联盘，磨盘安装在联盘上锁紧，V带轮安装在主轴下端用轴端弹性挡圈压紧。

所述夹具部件中夹具针柱和蜗杆固定在夹具本体上，蜗杆一侧安装有一个微型推力轴承压紧，在夹具本体固定在夹具座上，用夹具定位棒压紧，夹具定位棒通过螺钉调节，夹具座通过转臂轴与Z方向滑台相连，分层支撑件固定在Z方向滑台上，分层单级蜗轮蜗杆减速机固定在分层减速机支撑件上，分层减速机支撑件固定在分层支撑件上，分层电机固定在电机固定件上，电机固定件固定在分层支撑件上，分层支撑件固定在Z方向滑台上，分层电机通过膜片联轴器与分层转动轴相连，分层转动轴与分层单级蜗轮蜗杆减速机以键连接，分层单级蜗轮蜗杆减速机再与转臂轴以键连接；第二制动器固定件固定在Z方向滑台上，第一制动器固定件固定在第二制动器固定件上，单片电磁制动器固定在第一制动器固定件上，制动器连接件固定在夹具座上，转臂轴通过键固定在夹具座上，并且通过第一铜套、第二铜套和垫套安装在Z方向滑台上，转臂轴再以转臂轴固定件固定，转臂轴固定件固定在夹具座上；分面支撑件固定在夹具座上，分面减速机支撑件固定在分面支撑件上，分面单级蜗轮蜗杆减速机固定在分面减速机支撑件上，分面电机固定件固定在分面支撑件上，分面电机固定在分面电机固定件上，分面电机与第一分面传动轴相连，第一分面传动轴与分面单级蜗轮蜗杆减速机通过键相连，分面单级蜗轮蜗杆减速机与第二分面传动轴通过键相连，第二分面传动轴通过联轴套与蜗杆相连，夹具定位块固定在夹具本体上，后端定位板固定在夹具座上；所述夹具部件包含一个角度固定装置，此装置为单片电磁制动器固定在Z方向滑台上，当夹具座转到所需角度时，控制电磁制动器使夹具座保持锁定状态。所述两个风干系统为风刀。

本发明具有的有益效果是：

本发明可通过编制不同的控制程序来加工各种不同直径和切面的宝石；本发明是一种数控全自动宝石加工专用装备，一名操作人员可以同时管理一台或多台机器，工作强度低，生产效率高，工作环境好。本发明是一种结构紧凑、自动化程度高、操作方便的宝石加工专用装备。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的磨头剖视图。

图5是夹具座的左视图。

图6是夹具的主视图。

图7是夹具的俯视图。

图中：1、磨盘部件，2、下料系统，3、夹具部件，4、抛盘部件，5、电控系统，6、高频加热系统，7、机架部件，8、上胶系统，9、风干系统，10、上料部件，11、滚珠丝杠副，12、X方向运动导轨部件，13、Y方向运动导轨部件，14、Z方向运动导轨部件，15、台面，16、联轴器，17、伺服电机，18、电机法兰，19、X方向滑台，20、Y方向滑台，21、Z方向滑台，22、丝杠座。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明包括电控系统5、高频加热系统6、两个下料部件2、两个X方向运动导轨部件12、两个Y方向运动导轨部件13、两个Z方向运动导轨部件14、两个夹具部件3、磨盘部件1、抛盘部件4、机架部件7、上胶部件8、两个风干系统9、上料部件10和台面15；台面15安装在机架部件7上，电控系统5放置在机架部件7一侧，靠近电控系统5一侧的台面15上依次安装有上胶部件8、两个下料部件2、上料部件10，两个下料部件2和上料部件10平行布置，两个风干系统9对称布置在台面15中间，磨盘部件1和抛盘部件4安装在台面15另一侧，两个X方向运动导轨平行安装在台面15上，每个X方向运动导轨部件12中的伺服电机17安装在靠近电控系统一侧，每个Y方向运动导轨部件13与X方向运动导轨部件12通过X方向滑台19垂直连接，每个Z方向运动导轨部件14与Y方向运动导轨部件13通过Y方向滑台20垂直连接，每个夹具部件3连接在Z方向运动导轨部件14中的Z方向滑台21上。

如图2、图3所示，所述每个X方向运动导轨部件12：包括直线导轨副、伺服电机17、电机法兰18、联轴器16、丝杠座22、滚珠丝杠11和X方向滑台19；电机法兰18和丝杠座22固定在台面15上，伺服电机17固定在电机法兰18上，滚珠丝杠11固定在丝杠座22上，伺服电机17通过联轴器16和滚珠丝杠11连接，丝杠螺母固定在丝杠法兰上，丝杠法兰固定在X方向滑台19下面，X方向直线导轨副的滑块固定在X方向滑台19下面，滚珠丝杠11的轴线与X方向直线导轨副平行；Y方向运动导轨部件13和Z方向运动导轨部件14的结构与X方向运动导轨部件12结构完全相同。

如图4所示，所述磨盘部件1使用V带轮1.10进行传动，主轴1.09上装有联盘1.01、上面的轴承1.05、V带轮1.10，磨盘1.13安装在联盘1.01上，再用圆螺母1.03和锁紧盘1.04锁紧，下面的轴承1.05通过孔用弹性1.11挡圈固定在轴套1.07上，第一套筒1.06压紧下面的轴承1.05外圈，第二套筒1.12压紧下面的轴承1.05内圈，透盖1.02固定在轴套1.07上，V带轮1.10安装在主轴1.09上用轴端弹性挡圈1.08压紧。

如图5、图6、图7所示，所述夹具部件3中夹具针柱3.27和蜗杆3.13固定在夹具本体3.09上，蜗杆3.13一侧安装有一个微型推力轴承3.26，再以两个螺母3.25压紧，在夹具本体3.09固定在夹具座3.21上，用夹具定位棒3.22压紧，夹具定位棒3.22可以通过螺钉3.46调节，夹具座3.21通过转臂轴3.51与Z方向滑台21相连，分层支撑件3.06固定在Z方向滑台21上，分层单级蜗轮蜗杆减速机3.04以两对螺母3.01和螺钉3.02固定在分层减速机支撑件3.03上，分层减速机支撑件3.03以两个螺钉3.05固定在分层支撑件3.06上，分层电机3.58以四对螺钉3.55和螺母3.56固定在电机固定件3.57上，电机固定件3.57固定在分层支撑件3.06上，分层支撑件3.06以四个螺钉3.08和两个圆柱销3.07固定在Z方向滑台21上，分层电机3.58通过膜片联轴器3.54与分层转动轴3.52相连，分层转动轴3.52与分层单级蜗轮蜗杆减速机3.04以普通平键3.53连接，分层单级蜗轮蜗杆减速机3.04再与转臂轴3.51以普通平键3.50连接；第二制动器固定件3.28固定在Z方向滑台21上，第一制动器固定件3.32以两个螺钉3.29固定在第二制动器固定件3.28上，单片电磁制动器3.36四对螺钉3.31和螺母3.30固定在第一制动器固定件3.32上，制动器连接件3.41以四个螺钉3.40固定在夹具座3.21上，转臂轴3.51通过普通平键3.47和普通平键3.42固定在夹具座3.21上，并且通过第一铜套3.45、第二铜套3.43和垫套3.44安装在Z方向滑台21上，转臂轴3.51再以转臂轴固定件3.48固定，转臂轴固定件3.48用四个螺钉3.49固定在夹具座3.21上；分面支撑件3.11用四个螺钉3.10和两个圆柱销3.12固定在夹具座3.21上，分面减速机支撑件3.16以两个螺钉3.17固定在分面支撑件3.11上，分面单级蜗轮蜗杆减速机3.18以四对螺母3.19和螺钉3.20固定在分面减速机支撑件3.16上，分面电机固定件3.33固定在分面支撑件3.11上，分面电机固定在分面电机固定件3.33上，分面电机与第一分面传动轴3.34相连，第一分面传动轴3.34与分面单级蜗轮蜗杆减速机3.18通过普通平键3.35相连，分面单级蜗轮蜗杆减速机3.18与第二分面传动轴3.37通过普通平键3.38相连，第二分面传动轴3.37通过联轴套3.39与蜗杆3.13相连，夹具定位块3.14以螺钉3.15固定在夹具本体3.09上，后端定位板3.23以八个十字槽沉头螺钉3.24固定在夹具座3.21上；所述夹具部件包含一个角度固定装置，此装置为单片电磁制动器3.36，固定在Z方向滑台21上，当夹具座3.21转到所需角度时，控制电磁制动器3.36使夹具座3.21保持锁定状态。所述两个风干系统9为风刀。

本发明的具体工作原理如下：

打开电源，在图1的上胶部件8的胶盘上倒上胶粉，在上料部件10上装入原料，按下电控系统5中的“启动”按钮，电机带动图4中的V带轮1.10，使磨盘部件1和抛盘部件2转动，上胶部件8转动一圈使胶粉均匀分布，两侧的夹具同时移动到上胶部件8位置，如图2中下侧夹具所示，加热图5中的夹具针柱3.27，上胶完成后下侧夹具转到水平位置等待对接，上侧夹具3移动到图2所示的上料部件10上面上料，上料后运动导轨移动到磨盘部件1上面，如图1所示，夹具垂直向下开始磨一个端面，磨完后，转动图7中的转臂轴3.51到图3右边夹具的角度磨斜面，磨完一个斜面后转动图7中的分面转动轴3.37使得针柱3.27转动45度，直到完成8个斜面的磨削；移动到抛盘部件4上方重复刚才磨削的动作完成8个斜面的抛光过程，转动转臂轴3.51使针柱3.27垂直向下，抛光端面；抛光后，夹具部件3移动到风干系统9位置，风干针柱上面的水，移动到上胶部件8上方与下侧夹具对接，对接时，先加热下侧夹具针柱3.27，然后上侧夹具靠近下侧，冷却一段时间使珠子粘在下侧夹具针柱上后，再加热上侧针柱，使上侧针柱上的胶粉熔化，移动上侧夹具到下料部件2清理残余在针柱上的胶粉，清理后再回到上胶部件8位置上胶，执行下一个循环，下侧夹具对接完后运动到磨盘部件1位置上磨削8个斜面，接着移动到抛盘部件4上抛削8个斜面；抛完后移动到风干系统9位置风干，再移动到下料位置2下料，下料时首先加热针柱3.27使胶粉熔化，再转动下料部件2中的刷辊；下料完成后下侧夹具移动到上胶部件上方进行下一个循环。图7所示的电磁制动器3.36实施方式是当分层电机3.58带动转臂轴3.51和夹具座3.21转到所需位置后，电磁制动器3.36工作，使磨抛时Z方向滑台21和夹具座3.21始终保持在所需位置。

电控系统5是选购件，选用三菱PLC系统，包括一个QD75定位模块和触摸屏；高频加热系统6是选购件；两个下料部件2是选购件，每个下料部件2包括一个电机，两个轴承，两个轴承座和一个刷辊；抛盘部件4除了抛盘的材料与磨盘部件1的磨盘不同外，其它零件与磨盘部件1相同；机架部件7采用方钢焊接；上料部件10为选购件，包括一个气缸和上料斗。

Claims (4)

1.一种机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备，包括电控系统(5)、高频加热系统(6)、两个下料部件(2)、两个X方向运动导轨部件(12)、两个Y方向运动导轨部件(13)、两个Z方向运动导轨部件(14)、两个夹具部件(3)、磨盘部件(1)、抛盘部件(4)、机架部件(7)、上胶部件(8)、两个风干系统(9)、上料部件(10)和台面(15)；台面(15)安装在机架部件(7)上，电控系统(5)放置在机架部件(7)一侧，靠近电控系统(5)一侧的台面(15)上依次安装有上胶部件(8)、两个下料部件(2)、上料部件(10)，两个下料部件(2)和上料部件(10)平行布置，两个风干系统(9)对称布置在台面(15)中间，磨盘部件(1)和抛盘部件(4)安装在台面(15)另一侧，两个X方向运动导轨部件(12)平行安装在台面(15)上，每个X方向运动一导轨部件(12)中的伺服电机(17)安装在靠近电控系统一侧，每个Y方向运动导轨部件(13)与X方向运动导轨部件(12)通过X方向滑台(19)垂直连接，每个Z方向运动导轨部件(14)与Y方向运动导轨部件(13)通过Y方向滑台(20)垂直连接，每个夹具部件(3)连接在Z方向运动导轨部件(14)中的Z方向滑台(21)上；其特征在于：

所述夹具部件(3)中夹具针柱(3.27)和蜗杆(3.13)固定在夹具本体(3.09)上，蜗杆(3.13)一侧安装有一个微型推力轴承(3.26)压紧，夹具本体(3.09)固定在夹具座(3.21)上，用夹具定位棒(3.22)压紧，夹具定位棒(3.22)通过螺钉(3.46)调节，夹具座(3.21)通过转臂轴(3.51)与Z方向滑台(21)相连，分层支撑件(3.06)固定在Z方向滑台(21)上，分层单级蜗轮蜗杆减速机(3.04)固定在分层减速机支撑件(3.03)上，分层减速机支撑件(3.03)固定在分层支撑件(3.06)上，分层电机(3.58)固定在电机固定件(3.57)上，电机固定件(3.57)固定在分层支撑件(3.06)上，分层支撑件(3.06)固定在Z方向滑台(21)上，分层电机(3.58)通过膜片联轴器(3.54)与分层转动轴(3.52)相连，分层转动轴(3.52)与分层单级蜗轮蜗杆减速机(3.04)以键连接，分层单级蜗轮蜗杆减速机(3.04)再与转臂轴(3.51)以键连接；第二制动器固定件(3.28)固定在Z方向滑台(21)上，第一制动器固定件(3.32)固定在第二制动器固定件(3.28)上，单片电磁制动器(3.36)固定在第一制动器固定件(3.32)上，制动器连接件(3.41)固定在夹具座(3.21)上，转臂轴(3.51)通过键固定在夹具座(3.21)上，并且通过第一铜套(3.45)、第二铜套(3.43)和垫套(3.44)安装在Z方向滑台(21)上，转臂轴(3.51)再以转臂轴固定件(3.48)固定，转臂轴固定件(3.48)固定在夹具座(3.21)上；分面支撑件(3.11)固定在夹具座(3.21)上，分面减速机支撑件(3.16)固定在分面支撑件(3.11)上，分面单级蜗轮蜗杆减速机(3.18)固定在分面减速机支撑件(3.16)上，分面电机固定件(3.33)固定在分面支撑件(3.11)上，分面电机固定在分面电机固定件(3.33)上，分面电机与第一分面传动轴(3.34)相连，第一分面传动轴(3.34)与分面单级蜗轮蜗杆减速机(3.18)通过键相连，分面单级蜗轮蜗杆减速机(3.18)与第二分面传动轴(3.37)通过键相连，第二分面传动轴(3.37)通过联轴套(3.39)与蜗杆(3.13)相连，夹具定位块(3.14)固定在夹具本体(3.09)上，后端定位板(3.23)固定在夹具座(3.21)上；所述夹具部件包含一个角度固定装置，此装置为所述的单片电磁制动器(3.36)，固定在Z方向滑台(21)上，当夹具座(3.21)转到所需角度时，控制单片电磁制动器(3.36)使夹具座(3.21)保持锁定状态。

2.根据权利要求1所述的机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备，其特征在于：所述每个X方向运动导轨部件(12)包括：直线导轨副、伺服电机(17)、电机法兰(18)、联轴器(16)、丝杠座(22)、滚珠丝杠(11)和所述的X方向滑台(19)；电机法兰(18)和丝杠座(22)固定在台面(15)上，伺服电机(17)固定在电机法兰(18)上，滚珠丝杠(11)固定在丝杠座(22)上，伺服电机(17)通过联轴器(16)和滚珠丝杠(11)连接，丝杠螺母固定在丝杠法兰上，丝杠法兰固定在X方向滑台(19)下面，X方向直线导轨副的滑块固定在X方向滑台(19)下面，滚珠丝杠(11)的轴线与X方向直线导轨副平行；Y方向运动导轨部件(13)和Z方向运动导轨部件(14)的结构与X方向运动导轨部件(12)结构完全相同。

3.根据权利要求1所述的机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备，其特征在于：所述磨盘部件(1)是在主轴(1.09)上端装有联盘(1.01)，磨盘(1.13)安装在联盘(1.01)上锁紧，V带轮(1.10)安装在主轴(1.09)下端用轴端弹性挡圈(1.08)压紧.

4.根据权利要求1所述的机电耦合的集成型自动化宝石加工专用装备，其特征在于：所述两个风干系统(9)为风刀。

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