CN102490260B - 一种多工位瓶口加工设备和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多工位瓶口加工设备和加工方法，适用于陶瓷瓶口干粉压力成型的领域，该设备主要包括定位自转装置，传送装置和双刀结构通过电气机械联动构成，其结构简单，自动化程度高，加工稳定可靠，采用多工位回转盘装置，利用夹紧器内的顶杆作用，使夹紧器上的工件在不同工位区域内完成装料，卸料和夹紧动作，本发明克服了现有技术工效低、劳动强度大、尺寸精度差、质量缺陷多的问题，是一种新型的机械设备。

Description

一种多工位瓶口加工设备和加工方法

技术领域

本发明涉及陶瓷酒瓶瓶口加工设备技术领域，尤其涉及一种多工位瓶口加工设备和加工方法。 

背景技术

现有陶瓷酒瓶瓶口的生产工艺一般采用手工修整（如注浆成型法）和微型机床加工修整（如滚压成型法），在修整过程中都采用湿坯修整，即坯件含水率在12～18%之间，这种方法有二个缺陷：一是坯件含水率高，加工过程中容易变形，加工尺寸的准确性难控制，加工后的坯件还要烧成收缩，影响尺寸的准确性；二是生产效率低，全手工操作，人为因素影响加工质量，每个工人每天只能完成1500件左右，而且手工操作尺寸误差较大，而且瓶口尺寸难以控制且容易变形给机械化灌装、封装带来很大的困难。

由于酒瓶瓶口是陶瓷酒瓶生产加工过程中最关键的工艺之一，也是解决漏酒最重点的部位，既要防渗漏又要和瓶盖有良好的配合，瓶口的规格尺寸、瓶口的圆整性一直是制约陶瓷酒瓶质量的关键，由于受目前加工设备的限制，瓶口规格尺寸精度只能达到±0.5mm，而且传统的生产陶瓷酒瓶瓶口加工后的坯件全手工操作，劳动强度大，已经不能适应现代化企业要求，如何把一种不含水的粗坯件加工为一种高精度的瓶口半成品是本发明需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种多工位瓶口加工设备和加工方法，解决了现有技术所存在手工操作，精度难以控制的问题，达到了高效率和高质量的目的。  

本发明的技术方案如下:  一种多工位瓶口加工设备，包括底座，定位自转装置，传送装置和双刀结构，其特征在于：所述定位自转装置包括电动机，传动皮带，张紧轮，夹紧器和端面凸轮，所述传送装置包括多工位回转盘，调速电机，涡轮箱，所述定位自转装置上的若干夹紧器均匀分布并固定连接在所述多工位回转盘上，所述多工位回转盘包括第一工位区域和第二工位区域，所述第一工位区域位于所述多工位回转盘的后半圆部分并靠近所述双刀结构为瓶口工件的加工区域，所述第二工位区域位于所述多工位回转盘的前半圆部分为瓶口工件的卸料和放料区域，所述端面凸轮位于所述多工位回转盘第二工位区域的下方并被固定在所述底座上，所述调速电机驱动所述涡轮箱带动所述多工位回转盘进行公转，当所述多工位回转盘上的夹紧器旋转至所述第一工位区域时，所述夹紧器上的小角轮与所述传动皮带紧密接触，所述传送皮带通过所述电动机的作用带动位于所述第一工位区域的所述夹紧器高速自转并使套装在该夹紧器的所述瓶口工件也高速自转，在所述多工位回转盘逆时针公转作用下通过所述双刀结构完成对所述工件的加工。

其中，所述电动机安装在所述底座上，所述传动皮带分别连接在所述张紧轮，所述电动机上的皮带轮以及所述加工区域上所述夹紧器的小角轮上。

其中，所述夹紧器还包括空心轴、顶杆、弹簧、橡胶圈和调节螺母，所述空心轴为阶梯轴，所述顶杆与所述空心轴同轴心并置于所述空心轴内，所述顶杆的上端部外表面四周与所述空心轴相对应的内表面接触，所述空心轴上端部的外周具有凹槽和弹性槽，所述凹槽上套有所述橡胶圈，所述空心轴的下端部安装有所述小角轮，所述顶杆的下端部还有螺纹，并在其下端部安装所述弹簧，通过所述调节螺母的作用，获得所需弹簧弹力。

其中，所述空心轴的上端部带有内锥度，所述顶杆的上端部外表面四周与所述空心轴相对应所述内表面的内锥度相吻合。

其中，所述多工位回转盘上分别均匀的开有12个贯穿的通孔，并在所述通孔上下分别安装有轴承，所述夹紧器包括12个，所述夹紧器穿过所述轴承分别对应安装在所述12个贯穿的通孔上。

其中，所述双刀结构由第一刀架和第二刀架，第一合金刀和第二合金刀组成， 所述第一刀架和第二刀架可三维空间调节，将不同切口形状的第一合金刀和第二合金刀分别对应安装在所述第一刀架和第二刀架上，所述第一合金刀和第二合金刀安装角度均为45° 。

一种多工位瓶口加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、          将加工设备的电源接通，启动定位自转装置中的电动机带动传动皮带高速运转，启动传送装置中的调速电机带动多工位回转盘逆时针公转；

B、          将预加工的工件安装在所述多工位回转盘放料区域内的夹紧器上，此时所述放料区域夹紧器的下端部顶杆与端面凸轮接触，在所述端面凸轮作用下，使所述顶杆向上运动，所述顶杆上部锥体部位减小对所述夹紧器空心轴上部的压力而使套在所述空心轴外圈的橡胶圈直径减小，实现对所述工件的放料；

C、          当所述夹紧器随着所述多工位回转盘旋转至第一工位区域时，所述夹紧器下端部的顶杆脱离所述端面凸轮而悬空，在所述夹紧器下端的弹簧作用下使所述顶杆上部的锥体部位向下运动，所述顶杆上部锥体部位增加对所述夹紧器空心轴上部的压力而使套在所述空心轴外圈的橡胶圈直径变大，使所述工件被夹紧，当位于所述第一工位区域的夹紧器的小角轮与传动皮带紧密接触，使位于所述第一工位区域的夹紧器高速自转，所述夹紧器上的工件也在高速自转，在所述多工位回转盘逆时针公转作用下通过双刀结构上的第一合金刀和第二合金刀完成对所述工件的加工；

D、          当所述工件再次随着所述多工位回转盘逆时针公转到所述第二工位区域的卸料区域时，所述卸料区域的夹紧器的下端部顶杆与端面凸轮接触，所述夹紧器处于松卸状态，将所述加工好的工件取出。

其中，所述多工位回转盘包括12个工位，其中工位1至3为卸料区域，工位4至7为放料区域，工位8至12为加工区域。

本发明的有益效果为：本发明所提供的一种多工位瓶口加工设备和加工方法，适用于陶瓷瓶口干粉压力成型的领域，该设备主要包括定位自转装置，传送装置和双刀结构通过电气机械联动构成，其结构简单，自动化程度高，加工稳定可靠，采用多工位回转盘装置，利用夹紧器内的顶杆作用，使夹紧器上的工件在不同工位区域内完成装料，卸料和夹紧动作，本发明克服了现有技术工效低、劳动强度大、尺寸精度差、质量缺陷多的一种新型的机械设备。

附图说明

图 1为本发明多工位瓶口加工设备的一实施例平面示意图。

图2为本发明多工位瓶口加工设备的一实施例主视图的示意图。

图3本发明多工位瓶口加工设备中夹紧器的一实施例局部示意图。

图4为本发明夹紧器空心轴的一实施例结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为本发明夹紧器空心轴凹槽上橡胶圈的一实施例示意图。

图7为本发明夹紧器顶杆的一实施例结构示意图。

图8为本发明夹紧器上小角轮的一实施例结构示意图。

图9为本发明双刀结构刀具的一实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明所提供的一种多工位瓶口加工设备和加工方法，具有自动夹紧和自动松卸坯件功能的新型酒瓶瓶口瓶口加工机械设备，采用多工位回转盘，利用安装在多工位回转盘上的12个夹紧器内的顶杆作用，使夹紧器上的工件在回转盘不同工位区域内完成装料，卸料和夹紧动作；本发明可将一种不含水的粗坯件加工成为一种规格尺寸精度高（可达±0.2mm）、质量高的瓶口半成品，使瓶口对整体质量的影响小于1%，且生产效率高，自动化程度高，每人每天能完成7500件，比现有技术的效率提高了5倍左右。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明包括定位自转装置，传送装置，双刀结构，所述定位自转装置包括电动机11，张紧轮12，传动皮带13，夹紧器14，和端面凸轮15；传送装置包括多工位回转盘21，调速电机22，涡轮箱23，轴承24和轴承25，转盘轴26，大齿轮27，小齿轮28，第一皮带轮29，调速传动皮带30，第二皮带轮31；双刀结构包括刀架31和32，和分别安装在两个刀架上的刀具31a和刀具32a，还包括底座10，见图1，图2和图3所示。

其中传送装置中的多工位回转盘21固定在转盘轴26上，大齿轮27也固定在转盘轴26上，当大齿轮27转动，转盘21也随之转动，转盘轴26的下端配合在机座的固定轴承上，调速电机22上安装有第一皮带轮29 ，通过调速传动皮带30带动第二皮带轮31，通过涡轮箱23变速使小齿轮28转动，小齿轮28与大齿轮27的啮合带动大齿轮27转动，调速电机22通过调速开关控制其转速，从而达到控制转盘的运行速度。

多工位回转盘21为一圆盘、上面分别开有12个均匀分布的贯穿圆盘的通孔，每个通孔的上下部位分别安装有轴承24和轴承25，安装在底座10上的调速电机22驱动涡轮箱23带动多工位回转盘进行顺时针公转，本发明把多工位回转盘上的12个工位分成A区（第二工位区域）和B区（第一工位区域），将位于多工位回转盘的后半圆部分（靠近双刀结构）的工位标号8，9，10，11和12设置为瓶口工件的加工区域即为B区部位，见图1所示，而将位于多工位回转盘的前半圆部分（本发明的前和后是以操作者站立的方位为基准）的工位标号1，2，3，4，5，6和7设置为瓶口工件的卸料和放料区域，即为A区部位，卸料区域包括标号1，2，3，放料区域包括标号4，5，6和7，在A区的下方部位的底座上安装有端面凸轮15，图1可显示端面凸轮15的形状。

定位自转装置内的12个夹紧器被一一对应安装固定在多工位回转盘上所开的12个通孔内，见图3所所示，每个夹紧器14穿过通孔，瓶口工件套在夹紧器的上端部，夹紧器的下端部安装有小角轮145，电动机11安装在底座左边部位上，张紧轮12安装在底座的右边部位，传动皮带13分别连接在电动机11的电机皮带轮、张紧轮12以及在加工区域(包括工位8，9，10，11和12上的夹紧器)上的5个夹紧器上的小角轮。当多工位回转盘21上的12个夹紧器旋转至到B区时，其中5个夹紧器上的小角轮与传动皮带13紧密接触，传送皮带13通过电动机11的作用带动位于B区的夹紧器高速自转并使套装在上面描述的5个夹紧器(即工位8，9，10，11和12上的夹紧器)的瓶口工件也高速自转，在多工位回转盘21逆时针公转作用下通过双刀结构上的两把刀具31a和32a完成对工件的加工；当多工位回转盘继续转动，加工好的工件旋转到A区时，夹紧器上的小角轮脱离传送皮带13。多工位回转盘1至7号工位上包含7个夹紧器，该工位的7个夹紧器的顶杆142下端部位与端面凸轮15接触，多工位回转盘上的8至12号工位上包含5个夹紧器，该工位的5个夹紧器的顶杆下端部位142脱离端面凸轮15，呈悬空状态。

下面结合图3至图8对本发明的夹紧器做详细说明，夹紧器14主要包括空心轴141、顶杆142、调节螺母143，弹簧144、小角轮145，和橡胶圈141d，从图3和图4可见，空心轴141为阶梯轴，顶杆142与空心轴141同轴心并置于空心轴内，顶杆142的上端部外表面四周与空心轴上端部相对应的内表面接触，空心轴141上端部的外周具有凹槽141a和弹性槽141b，空心轴141的上端内侧的斜度呈1：10内锥度并且被分割成四片的外圈，（见图5所示），外圈的凹槽141a上装有增加与工件摩擦阻力并且有助于收缩的外圆橡胶圈141d（图6所示）；顶杆142的形状见图7所示，顶杆142的上端部142a外表面四周形状与空心轴141上部内侧内锥度相吻合，顶杆的下端部142b处开有螺纹，调节螺母143装在142b处，通过调节螺母的作用，可使套在顶杆上的弹簧144获得所需弹簧弹力。空心轴141最下端安装有小角轮145，空心轴141最下端的一侧开有一个键槽141c（见图4所示），而小角轮145内侧也开有槽口145a（图8所示），通过一个销将小角轮145固定在空心轴141的下端。本发明在端面凸轮的作用下，夹紧器上的空心轴和顶杆的内外锥面接触力加强，端部四片分隔开的外圆径向扩张，与工件紧密接触取得符合工件切削时需要的摩擦阻力而不破坏工件，实现工作的加工要求，反之当夹紧器上的顶杆脱离端面凸轮时，空心轴端部四片开花的外圆径向收缩，达到工件松卸的效果。

本发明的自动夹紧和松卸动作是通过12个夹紧器来实现，即当分布在多工位回转盘21上的12个夹紧器中的其中7个夹紧器进入A区（卸料和放料区域）时，由于端面凸轮15的作用使7个夹紧器上的顶杆向上运动，使顶杆的上部锥体部位减小对空心轴上部的压力而使橡胶圈直径减小，即对工件（坯件）松卸，当12个夹紧器中的其中5个夹紧器夹紧器进入B区（加工区域）时，5个夹紧器上的顶杆离开端面凸轮15而悬空，在弹簧弹力的作用下使位于加工区域的5个夹紧器上的顶杆上部的锥体部位向下运动，增加对空心轴上部的压力而使橡胶圈的直径变大即对工件（坯件）夹紧，进入A区时有7个工位是处于松卸状态的，进入B区时有5个工位是处于夹紧状态的。

由调速电机、涡轮箱、多工位回转盘等部件组成的传送装置，多工位回转盘通过调速电机带动转动，最佳状态调整到每分钟运转20个工位，当工位进入A区时，通过人工或自动装置把未加工的工件装在夹紧器上，把加工好的工件从夹紧器上取下，进入B区时，工件得到加工，这一过程转盘连续运转不停机，达到工件在加工过程中的自动传送。

由电动机、张紧轮、传动皮带、夹紧器及小角轮、端面凸轮组成定位自转装置，当多工位回转盘运转使夹紧器进入B区加工区域时，夹紧器上的小角轮与传动皮带紧密接触而使夹紧器高速旋转，这一转速是固定的（4000～6000转/分），离开B区后夹紧器上的小角轮脱离传动皮带，此时夹紧器停止转动，在B区加工区域内有5个工位是同时旋转的。

本发明的双刀结构由第一刀架31和第二刀架32，第一合金刀31a和第二合金刀32a组成，双刀结构位于B区被固定在设备的主体机架上，第一刀架31和第二刀架32在X、Y、Z轴方位上可调节，适应加工各种造型和尺寸的工件，将不同切口形状的第一合金刀和第二合金刀（见图9所示）分别对应安装在第一刀架31和第二刀架32上，两把合金刀分别加工瓶口工件的不同部位，第一合金刀31a和第二合金刀32a安装角度均为45°（该角度是以第一刀架和第二刀架水平位置为基准），以减少加工时的切削力，提高工件表面的光洁度。

本发明的加工方法如下：首先将加工设备的电源接通，启动定位自转装置中的电动机带动传动皮带高速运转，启动传送装置中的调速电机带动多工位回转盘逆时针公转，此时转盘将以每分钟20个工位逆时针公转，即每分钟20个工位，这一加工速度可通过调速电机进行调整达到增加和减少每分钟加工工件数的目的。

然后将预加工的工件安装在多工位回转盘放料区域，即4～7工位上的夹紧器上，此时放料区域夹紧器的下端部顶杆由于端面凸轮的作用，夹紧器处于松卸状态，同时由于传动皮带不接触A区内夹紧器上的小角轮，A区内的夹紧器不自转。

当装上工件的夹紧器随着多工位回转盘旋转至第一工位区域（B区）时，夹紧器下端部的顶杆脱离端面凸轮而悬空，在夹紧器下端的弹簧作用下使顶杆上部的锥体部位向下运动，顶杆上部锥体部位增加对夹紧器空心轴上部的压力而使套在空心轴外圈的橡胶圈直径变大，使工件被夹紧，当位于第一工位区域的夹紧器的小角轮与传动皮带紧密接触，使位于第一工位区域的夹紧器高速自转，同时夹紧器上的工件也在高速自转，运行至第9工位时被固定在刀架31上的第一合金刀加工，当工件运行到11工位时被固定在刀架32上的第二合金刀加工，当工件加工结束运行到A区1工位时，夹紧器的顶杆接触到端面凸轮，使夹紧器处于松卸状态。 

在1～3工位上通过人工或自动设备把已加工好的工件从处于松卸状态的夹紧器上取下来。 

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种多工位瓶口加工设备，包括底座，定位自转装置，传送装置和双刀结构，其特征在于：所述定位自转装置包括电动机，传动皮带，张紧轮，夹紧器和端面凸轮，所述传送装置包括多工位回转盘，调速电机，涡轮箱，所述定位自转装置上的若干夹紧器均匀分布并固定连接在所述多工位回转盘上，所述多工位回转盘包括第一工位区域和第二工位区域，所述第一工位区域位于所述多工位回转盘的后半圆部分并靠近所述双刀结构，所述第一工位区域为瓶口工件的加工区域，所述第二工位区域位于所述多工位回转盘的前半圆部分，所述第二工位区域为瓶口工件的卸料和放料区域，所述端面凸轮位于所述多工位回转盘第二工位区域的下方并被固定在所述底座上，所述调速电机驱动所述涡轮箱带动所述多工位回转盘进行公转，当所述多工位回转盘上的夹紧器旋转至所述第一工位区域时，所述夹紧器上的小角轮与所述传动皮带紧密接触，所述传送皮带通过所述电动机的作用带动位于所述第一工位区域的所述夹紧器高速自转并使套装在该夹紧器的所述瓶口工件也高速自转，在所述多工位回转盘逆时针公转作用下通过所述双刀结构完成对所述工件的加工。

2.根据权利要求1所述的多工位瓶口加工设备，其特征在于，所述 电动机安装在所述底座上，所述传动皮带分别连接在所述张紧轮、所述电动机上的皮带轮以及所述加工区域上夹紧器的小角轮上。

3.根据权利要求1或2所述的多工位瓶口加工设备，其特征在于，所述夹紧器还包括空心轴、顶杆、弹簧、橡胶圈和调节螺母，所述空心轴为阶梯轴，所述顶杆与所述空心轴同轴心并置于所述空心轴内，所述顶杆的上端部外表面四周与所述空心轴相对应的内表面接触，所述空心轴上端部的外周具有凹槽和弹性槽，所述凹槽上套有所述橡胶圈，所述空心轴的下端部安装有所述小角轮，所述顶杆的下端部还有螺纹，并在所述顶杆下端部安装所述弹簧，通过所述调节螺母的作用，获得所需弹簧弹力。

4.根据权利要求3所述的多工位瓶口加工设备，其特征在于，所述空心轴的上端部带有内锥度，所述顶杆的上端部外表面四周与所述空心轴相对应所述内表面的内锥度相吻合。

5.根据权利要求1所述的多工位瓶口加工设备，其特征在于，所述多工位回转盘上分别均匀的开有12个贯穿的通孔，并在所述通孔上下分别安装有轴承，所述夹紧器有12个，每一所述夹紧器穿过所述轴承分别对应安装在所述12个贯穿的通孔上。

6.根据权利要求1所述的多工位瓶口加工设备，其特征在于，所述双刀结构由第一刀架和第二刀架，第一合金刀和第二合金刀组成， 所述第一刀架和第二刀架可三维空间调节，将不同切口形状的第一合金刀和第二合金刀分别对应安装在所述第一刀架和第二刀架上，所述第一合金刀和第二合金刀安装角度均为45°。

7.一种多工位瓶口加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将加工设备的电源接通，启动定位自转装置中的电动机带动传动皮带高速运转，启动传送装置中的调速电机带动多工位回转盘逆时针公转；

B、将预加工的工件安装在所述多工位回转盘放料区域内的夹紧器上，此时所述放料区域夹紧器的下端部顶杆与端面凸轮接触，在所述端面凸轮作用下，使所述顶杆向上运动，所述顶杆上部锥体部位减小对所述夹紧器空心轴上部的压力而使套在所述空心轴外圈的橡胶圈直径减小，实现对所述工件的放料；

C、当所述夹紧器随着所述多工位回转盘旋转至第一工位区域时，所述夹紧器下端部的顶杆脱离所述端面凸轮而悬空，在所述夹紧器下端的弹簧作用下使所述顶杆上部的锥体部位向下运动，所述顶杆上部锥体部位增加对所述夹紧器空心轴上部的压力而使套在所述空心轴外圈的橡胶圈直径变大，使所述工件被夹紧，当位于所述第一工位区域的夹紧器的小角轮与传动皮带紧密接触，使位于所述第一工位区域的夹紧器高速自转，所述夹紧器上的工件也在高速自转，在所述多工位回转盘逆时针公转作用下通过双刀结构上的两把刀具完成对所述工件的加工；

D、当所述工件再次随着所述多工位回转盘逆时针公转到所述第二工位区域的卸料区域时，所述卸料区域的夹紧器的下端部顶杆与端面凸轮接触，所述夹紧器处于松卸状态，将所述加工好的工件取出。

8.根据权利要求7所述的多工位瓶口加工方法，其特征在于，所述多工位回转盘包括12个工位，其中工位1至3为卸料区域，工位4至7为放料区域，工位8至12为加工区域。

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