CN103056708B - 一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置及其控制方法，属于高速火车轮自动输送设备领域。该输送装置由5个举升装置，4个工作台，4套传动机构组成，5个举升装置根据工艺流程分别形成5个工位，且只有第一举升装置具有车轮中心定位功能，第一举升装置上设置有定位承载圆盘。本发明操作方便，自动化程度高，可以满足现有技术对于高速火车轮表面质量的要求。
Description
技术领域
本发明属于高速火车轮自动输送设备领域，更具体地说，涉及一种动车及高速列车火车轮中心孔精加工及检测环节的车轮输送装置及其控制方法。
背景技术
现有技术中，车轮加工线上的车轮输送大多采用辊道输送方式，运输过程中车轮与辊道之间的冲击和轻微碰撞难以避免，且满足输送条件的车轮规格非常有限。而动车及高速列车对火车轮有严格的表面质量要求，不允许出现因金属摩擦及轻微碰撞因素引起的表面质量问题，因此辊道输送方式不能满足动车及高速列车车轮中心孔精加工及检测环节车轮输送的要求，必须另辟蹊径。
目前国内在役和正在生产的动车及高速列车，其关键部件之一的车轮全部依赖进口，为实现动车及高速列车车轮国产化的迫切需要和满足国际高标准车轮的要求，一些钢铁企业已经开始实施“新建精品车轮加工检测线工程”。其中在车轮中心孔精加工及检测环节，需要研发一套输送装置把待加工车轮输送至指定工位，然后由机械手夹取车轮至精镗孔机床进行中心孔精加工，待加工结束后，再由机械手夹取车轮返回到该装置，最后输送车轮完成质量检测，直至下线。
车轮中心孔精加工及检测环节作为该工程的一道重要工序，需要该装置满足以下条件：
(1)避免车轮在运输过程中的任何碰撞损伤；
(2)车轮规格涵盖之间。
如何结合机械手及检测工序对车轮定位精度的要求，提供一套切实可行的技术方案来实现车轮的输送，这已经成为一个亟待解决的问题。
中国专利申请号：200920288668.5申请日：2009-12-02的专利文件公开了一种气门深孔钻上下料及检测装置，该装置至少包括上料机构、下料机构和检测机构。该装置为气门自动钻深孔工序设计了自动上料和下料机构，在深孔钻后出料的斜料架上加装了检测机构，把原来需要钻孔和检测两个车间、两组人员完成的两工序合二为一，实现气门加工过程中的自动深孔钻及出料后自动送到检测机构进行检测，在线检测能及时反馈产品质量的信息，方便及时地调整生产设备和工艺，确保产品在最佳的条件下生产。其不足之处在于，首先，气门依靠盘部支承，在输送过程中存在工件与金属直接摩擦；其次，上料工序中气门沿扇形滑落通道下滑，以及下料工序中气门沿斜料架下滑，均利用高度差依靠气门自身重量实现气门输送，存在冲击、碰撞现象；进一步来说，该装置适于输送尺寸细长且依靠自身轴头与轴身或轴颈的阶梯来支承的轴类零件，且要求零件重量较轻，无法满足高速火车轮的输送要求。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对高速火车轮对表面质量要求较高而现有的火车轮输送装置难以保证其表面质量的问题，并结合机械手及检测工序对车轮定位精度的要求，本发明提供了一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置及其控制方法，它操作方便，自动化程度高，可以满足现有技术对于高速火车轮表面质量的要求。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案来实现。
本发明的一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，包括举升装置和工作台，其特征在于，所述的举升装置即第一举升装置、第二举升装置、第三举升装置、第四举升装置和第五举升装置，该5个举升装置分别对应5个工位，即第一工位、第二工位、第三工位、第四工位和第五工位；所述的工作台有4个，即第一工作台、第二工作台、第三工作台和第四工作台；所述的第一举升装置、第二举升装置、第三举升装置、第四举升装置和第五举升装置上方设置有导轨，在该导轨上对应第一举升装置、第三举升装置、第四举升装置和第五举升装置的位置处设置有所述的第一工作台、第二工作台、第三工作台和第四工作台；所述的第一举升装置与第二举升装置之间、第二举升装置与第三举升装置之间、第三举升装置与第四举升装置之间、第四举升装置和第五举升装置之间分别水平设置有传动机构，各个工作台通过传动机构可在相邻的工位上移动；
该高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置还包括定位承载圆盘，所述的定位承载圆盘设置在所述的第一工作台上；
该高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置还包括电气控制系统；所述的定位承载圆盘采用非金属材料尼龙制造,所述的定位承载圆盘的凸台直径尺寸＝(车轮中心孔直径-6mm)。
优选地，所述的工作台均为水平放置的“U”形。
优选地，在所述的工作台与车轮接触的表面以及举升装置与车轮接触的表面设置有非金属材料垫板。
优选地，所述的传动机构是由伺服马达驱动滚珠丝杠副，再由滚珠丝杠副带动所述的工作台沿所述的导轨往复运动的方式来实现车轮的输送。
一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置的控制方法，其步骤为：
(1)初始状态
初始状态时，通过电气控制系统控制所有举升装置的油缸均处于收缩状态，第一工作台位于第一工位，第二工作台位于第三工位，第三工作台位于第四工位，第四工作台位于第五工位；
(2)上料
由第一工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：上料前，控制第一举升装置的油缸处于上极限位置；上料时，由专用吊具将待加工车轮运送至第一举升装置的定位承载圆盘上定位，然后第一举升装置的油缸运行到下极限位置，车轮落入第一工作台，接着第一工作台通过传动机构的带动将工件送至第二工位；
(3)过渡
由第二工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件到达第二工位后，第二举升装置的油缸运行到上极限位置，因工件与第一工作台已经脱离接触，这时第一工作台便返回至第一工位，同时第二工作台从第三工位返回至第二工位，接着第二举升装置的油缸运行到下极限位置，待车轮落入第二工作台后，由第二工作台将工件送至第三工位；
(4)机械手夹取、释放工件
由第三工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件经第三举升装置的油缸运行到上极限位置后，机械手取走工件至精镗孔机床加工，接着第三举升装置的油缸运行到下极限位置，然后第二工作台返回第二工位，同时第三工作台从第四工位返回第三工位，然后第三举升装置的油缸运行到上极限位置等待受料，工件加工结束后，由机械手将其送至第三举升装置的承载圆盘上，然后第三举升装置的油缸运行到下极限位置，车轮落入第三工作台，接着第三工作台将工件送至第四工位；
(5)检测
由第四工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：车轮由第四举升装置的油缸运行到上极限位置，由检测装置对车轮进行检测，同时第三工作台从第四工位行至第三工位，第四工作台从第五工位行至第四工位等待受料，检测完毕，第四举升装置的油缸运行到下极限位置，待车轮平稳落入第四工作台后，由其将工件送至第五工位；
(6)下料
由第五工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件经第五举升装置的油缸运行到上极限位置，离开第四工作台后，由专用吊具运送工件下线，然后第五举升装置的油缸运行到下极限位置，完成一个工作循环。
其定位精度由第四工作台的定位精度保证。
在作业时，各举升装置的油缸在执行收缩动作时，速度先快后慢，这样可以减小在举升装置下降过程中车轮对工作台的冲击。
3.有益效果
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明的技术方案中，工作台与车轮接触的表面以及举升装置与车轮接触的表面设置有非金属材料垫板，这样，一方面可以避免车轮与金属直接接触，另一方面可以进一步减小举升装置下降过程中车轮对工作台造成的冲击，火车轮表面质量有了保证；
(2)本发明的技术方案中，传动机构是由伺服马达驱动滚珠丝杠副，再由滚珠丝杠副带动工作台沿导轨往复运动的方式来实现车轮的输送，采用丝杠传动方式，火车轮定位准确，满足高精度机械手上、下料，及检测装置对车轮位置的精度要求；
(3)本发明提供的一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，结合机械手及检测工序对车轮定位精度的要求，提供了一套切实可行的技术方案来实现车轮的输送；
(4)本发明的技术方案，操作方便，自动化程度高，完全满足生产线节奏的要求。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中的定位承载圆盘的左视图。
图中：1、第一举升装置；2、第二举升装置；3、第三举升装置；4、第四举升装置；5、第五举升装置；6、第一工作台；7、第二工作台；8、第三工作台；9、第四工作台；10、传动机构；11、定位承载圆盘。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
如图1、图2所示，该输送装置由5个举升装置，4个工作台，4套传动机构10组成，5个举升装置根据工艺流程分别形成5个工位，且只有第一举升装置1具有车轮中心定位功能。具体地，所述的举升装置包括依次排列的5个举升装置，即第一举升装置1、第二举升装置2、第三举升装置3、第四举升装置4和第五举升装置5，该5个举升装置分别对应5个工位，即第一工位、第二工位、第三工位、第四工位和第五工位；所述的工作台有4个，即第一工作台6、第二工作台7、第三工作台8和第四工作台9；所述的第一举升装置1、第二举升装置2、第三举升装置3、第四举升装置4和第五举升装置5上方设置有导轨，在该导轨上对应第一举升装置1、第三举升装置3、第四举升装置4和第五举升装置5的位置处设置有所述的第一工作台6、第二工作台7、第三工作台8和第四工作台9；所述的第一举升装置1与第二举升装置2之间、第二举升装置2与第三举升装置3之间、第三举升装置3与第四举升装置4之间、第四举升装置4和第五举升装置5之间分别水平设置有传动机构10，各个工作台通过传动机构10可在相邻的工位上移动。
第一举升装置1上设置有定位承载圆盘11，定位精度±3mm。它还包括电气控制系统。在所述的工作台与车轮接触的表面以及举升装置与车轮接触的表面设置有非金属材料垫板，本实施例中该垫板的材料为尼龙。各个工作台均为水平放置的“U”形。传动机构10是由伺服马达驱动滚珠丝杠副，再由滚珠丝杠副带动所述的工作台沿所述的导轨往复运动的方式来实现车轮的输送的。
本输送装置的控制方法如下：
初始状态时，所有举升装置油缸均处于收缩状态，第一工作台6在第一工位，第二工作台7位于第三工位，第三工作台8位于第四工位，第四工作台9位于第五工位。其控制方法如下：
第一工位：上料工位
工作过程为：上料前，第一举升装置1油缸处于上极限位置；上料时，由专用吊具将待加工车轮运送至第一举升装置1的定位承载圆盘11上定位，然后油缸运行到下极限位置，车轮平稳落入第一工作台6，接着第一工作台6通过传动机构10将工件送至第二工位。
第二工位：过渡工位
该工位车轮的定位精度由第一举升装置1和第一工作台6的定位精度保证。工件到达第二工位后，第二举升装置2油缸运行到上极限位置，因工件与第一工作台6已经脱离接触，这时第一工作台6便返回至第一工位，同时第二工作台7从第三工位返回至第二工位，接着第二举升装置2油缸运行到下极限位置，待车轮平稳落入第二工作台7后，由其将工件送至第三工位。
第三工位：机械手夹取、释放工件工位
该工位车轮的定位精度：1)机械手夹取时，车轮的定位精度由第二工作台7的定位精度保证；2)机械手释放工件后，车轮的定位精度由机械手本身的定位精度保证。
该工位的工作过程为：工件经第三举升装置3油缸运行到上极限位置后，机械手取走工件至精镗孔机床加工，接着第三举升装置3油缸运行到下极限位置，然后第二工作台7返回第二工位，同时第三工作台8从第四工位返回第三工位，然后第三举升装置3油缸运行到上极限位置等待受料，工件加工结束后，由机械手将其送至第三举升装置3的承载圆盘上，然后第三举升装置3油缸运行到下极限位置，车轮平稳落入第三工作台8，接着第三工作台8将工件送至第四工位。
第四工位：检测工位
其定位精度由第三工作台8定位精度保证。工作过程为：车轮由第四举升装置4油缸运行到上极限位置，由检测装置对车轮进行检测，同时第三工作台8从第四工位行至第三工位，第四工作台9从第五工位行至第四工位等待受料。检测完毕，第四举升装置4油缸运行到下极限位置，待车轮平稳落入第四工作台9后，由其将工件送至第五工位。
第五工位：下料工位
其定位精度由第四工作台9的定位精度保证。工作过程为：工件经第五举升装置5油缸运行到上极限位置，离开第四工作台9后，由专用吊具运送工件下线，然后第五举升装置5油缸运行到下极限位置，完成一个工作循环。
结合图3，本实施例的定位承载圆盘11采用一种非金属材料尼龙制造，使车轮避免与金属的直接接触，车轮表面质量有保证。确定定位承载圆盘11的凸台倾角A和凸台直径尺寸时，既要考虑到车轮的定位精度要求，又要考虑到车轮上料的难易程度，本实施例在设计时取为宜。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
Claims (5)
1.一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，包括举升装置和工作台，其特征在于，所述的举升装置即第一举升装置(1)、第二举升装置(2)、第三举升装置(3)、第四举升装置(4)和第五举升装置(5)，该5个举升装置分别对应5个工位，即第一工位、第二工位、第三工位、第四工位和第五工位；所述的工作台有4个，即第一工作台(6)、第二工作台(7)、第三工作台(8)和第四工作台(9)；所述的第一举升装置(1)、第二举升装置(2)、第三举升装置(3)、第四举升装置(4)和第五举升装置(5)上方设置有导轨，在该导轨上对应第一举升装置(1)、第三举升装置(3)、第四举升装置(4)和第五举升装置(5)的位置处设置有所述的第一工作台(6)、第二工作台(7)、第三工作台(8)和第四工作台(9)；所述的第一举升装置(1)与第二举升装置(2)之间、第二举升装置(2)与第三举升装置(3)之间、第三举升装置(3)与第四举升装置(4)之间、第四举升装置(4)和第五举升装置(5)之间分别水平设置有传动机构(10)，各个工作台通过传动机构(10)可在相邻的工位上移动；
该高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置还包括定位承载圆盘(11)，所述的定位承载圆盘(11)设置在所述的第一工作台(6)上；
该高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置还包括电气控制系统；所述的定位承载圆盘(11)采用非金属材料尼龙制造,所述的定位承载圆盘(11)的凸台直径尺寸＝车轮中心孔直径-6mm。
2.根据权利要求1所述的一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，其特征在于，所述的工作台均为水平放置的“U”形。
3.根据权利要求2所述的一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，其特征在于，在所述的工作台与车轮接触的表面以及举升装置与车轮接触的表面设置有非金属材料垫板。
4.根据权利要求2或3所述的一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置，其特征在于，所述的传动机构(10)是由伺服马达驱动滚珠丝杠副，再由滚珠丝杠副带动所述的工作台沿所述的导轨往复运动的方式来实现车轮的输送。
5.一种高速火车轮中心孔精加工上、下料输送装置的控制方法，其步骤为：
(1)初始状态
初始状态时，通过电气控制系统控制所有举升装置的油缸均处于收缩状态，第一工作台(6)位于第一工位，第二工作台(7)位于第三工位，第三工作台(8)位于第四工位，第四工作台(9)位于第五工位；
(2)上料
由第一工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：上料前，控制第一举升装置(1)的油缸处于上极限位置；上料时，由专用吊具将待加工车轮运送至第一举升装置(1)的定位承 载圆盘(11)上定位，然后第一举升装置(1)的油缸运行到下极限位置，车轮落入第一工作台(6)，接着第一工作台(6)通过传动机构(10)的带动将工件送至第二工位；
(3)过渡
由第二工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件到达第二工位后，第二举升装置(2)的油缸运行到上极限位置，因工件与第一工作台(6)已经脱离接触，这时第一工作台(6)便返回至第一工位，同时第二工作台(7)从第三工位返回至第二工位，接着第二举升装置(2)的油缸运行到下极限位置，待车轮落入第二工作台(7)后，由第二工作台(7)将工件送至第三工位；
(4)机械手夹取、释放工件
由第三工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件经第三举升装置(3)的油缸运行到上极限位置后，机械手取走工件至精镗孔机床加工，接着第三举升装置(3)的油缸运行到下极限位置，然后第二工作台(7)返回第二工位，同时第三工作台(8)从第四工位返回第三工位，然后第三举升装置(3)的油缸运行到上极限位置等待受料，工件加工结束后，由机械手将其送至第三举升装置(3)的承载圆盘上，然后第三举升装置(3)的油缸运行到下极限位置，车轮落入第三工作台(8)，接着第三工作台(8)将工件送至第四工位；
(5)检测
由第四工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：车轮由第四举升装置(4)的油缸运行到上极限位置，由检测装置对车轮进行检测，同时第三工作台(8)从第四工位行至第三工位，第四工作台(9)从第五工位行至第四工位等待受料，检测完毕，第四举升装置(4)的油缸运行到下极限位置，待车轮平稳落入第四工作台(9)后，由其将工件送至第五工位；
(6)下料
由第五工位完成，通过电气控制系统控制过程如下：工件经第五举升装置(5)的油缸运行到上极限位置，离开第四工作台(9)后，由专用吊具运送工件下线，然后第五举升装置(5)的油缸运行到下极限位置，完成一个工作循环。
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