CN103128377B - 一种具有自动上下料功能的旋风倒角机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有自动上下料功能的旋风倒角机，包括床身、工件箱系统、刀轴系统、定位翻转机构、输送线机构、上下料机构和漏序检测机构。所述床身为卧式结构，所述床身上安装有所述工件箱系统、所述刀轴系统、所述定位翻转机构和支架。本发明的有益效果是既保证了齿轮加工的节拍，大大减少了操作者的劳动强度，又保证了齿轮的加工精度，具有倒角加工类型广泛、自动化程度高、效率高、精度高和稳定性高的特点，并且能够满足小批量新产品的试制及大批量生产。

Description

一种具有自动上下料功能的旋风倒角机

技术领域

本发明属于齿轮加工机床领域，尤其是涉及一种具有自动上下料功能的旋风倒角机。

背景技术

齿轮倒角是汽车、拖拉机等行业的变速箱齿轮加工必备的一道工序。随着汽车、摩托车等行业的发展，行业内对齿轮倒角工序的加工质量和加工效率提出了越来越高的要求。传统工序中工人需要将齿轮工件安装到机床夹具上，之后通过手动对齿装置将齿轮定位，同时启动工件的液压夹紧动作。由于操作工人装夹时力量与手感有差异，容易引起齿轮重复定位误差，大大增加了齿轮加工的辅助时间，更重要的是影响了齿轮倒角的加工质量。

另一方面，齿轮倒角作为变速箱、同步器生产上不可或缺的工序，对倒角机加工效率与加工质量也同样有着越来越高的要求。在现有的技术中，齿轮倒角机大都使用成型法加工，这种方式需要在每加工一齿后回退分度，因此生产效率不高，加工后的两倒角面相交棱线容易翻出毛刺，调整复杂。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种旋风倒角机，尤其是一种自动完成全部倒角加工工作，并可自动上下料的旋风倒角机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有自动上下料功能的旋风倒角机，包括床身、工件箱系统、刀轴系统、定位翻转机构、输送线机构、上下料机构和漏序检测机构；

所述床身为卧式结构，所述床身上安装有所述工件箱系统、所述刀轴系统、所述定位翻转机构和支架；

所述工件箱系统包括工件箱和滑板，所述工件箱固接在所述滑板上，所述滑板通过滚珠丝杠与电机联动，所述工件箱设有工件主轴，所述工件主轴上安装有用于定位和夹紧工件的夹具；

所述刀轴系统与所述工件箱位置相对设置，所述刀轴系统包括回转底座、立柱、上刀轴调整系统和下刀轴调整系统，所述回转底座通过矩形导轨、丝杠、丝母连接在所述床身上；所述立柱通过丝杠、丝母连接在所述回转底座上；所述上刀轴调整系统和所述下刀轴调整系统均通过矩形导轨、燕尾导轨与立柱滑动配合连接；所述上刀轴调整系统位于所述下刀轴调整系统的上方；

定位翻转机构设置在所述床身上，位于所述刀轴系统和所述输送线机构之间，由工件找平定位系统和工件翻转系统两部分组成；

所述输送线机构位于所述床身旁；

所述上下料机构安装在所述支架上，由竖直运动机构和水平运动机构组成，所述竖直运动机构上安装有用于安装工件的机械手一；

漏序检测机构设置在所述床身上，位于所述工件箱和所述定位翻转机构之间，由基座、设置在所述基座上的测量盘、与所述测量盘中心连接的测量轴、以及检测传感器和设置在所述测量盘上的检测板组成。

进一步，所述工件找平定位系统包括平盘、弹簧、中心轴、连接盘，所述平盘与所述中心轴固定连接，所述中心轴套接在所述连接盘的中心孔内并由所述中心孔限制所述中心轴的上下位移，所述平盘和所述连接盘之间设置至少一个以上的起支撑和缓冲作用的弹簧；

所述工件翻转系统包括回转轴、轴承、机械手二和电机，所述回转轴设置在所述翻转定位装置基座的轴孔内，所述轴承设置在所述轴孔和所述回转轴之间用以支撑所述回转轴，所述抓取工件用的机械手二连接在所述回转轴的一端，电机连接在所述回转轴的另一端。

进一步，所述床身上设置排屑器，所述排屑器的出口与接屑车相连。

进一步，所述床身上设置使工件箱直线运动的直线导轨，所述滑板连接在所述直线导轨上。

进一步，所述工件箱的主轴上设置气密检测机构，由顺次连接的拉杆、连接盘、转接盘、支撑盘、弹簧涨套和锥度轴组成，所述连接盘、所述转接盘和所述支撑盘壁面内设有直径相同并相互连通的气孔。

更进一步，所述机械手一为三指机械手，所述机械手二为两组两指机械手。

进一步，所述床身旁设有液压站。

进一步，所述床身上安装机床防护。

更进一步，所述机床防护上设有通过吊臂连接的操纵箱。

进一步，所述工件箱的平移运动、所述机械手一和机械手二的运动由伺服电机驱动；所述刀轴系统两刀轴的运动由水冷电机驱动；所述工件主轴由力矩电机驱动。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，既保证了齿轮加工的节拍，大大减少了操作者的劳动强度，又保证了齿轮的加工精度，具有倒角加工类型广泛、自动化程度高、效率高、精度高和稳定性高的特点，并且能够满足小批量新产品的试制及大批量生产。

附图说明

图1是本发明的轴测图

图2是本发明的侧视图

图3是本发明的主视图

图4是本发明的俯视图

图中：

1、操纵箱    2、Z轴滚珠丝杠  3、水冷电机

4、刀轴系统  5、机床防护     6、两指机械手

7、三指机械手     8、上下料机构    9、伺服电机

10、减速机        11、工件检测口   12、定位翻转机构

13、漏序检测机构  14、排屑器       15、接屑车

16、液压站        17、水冷机       18、工件箱

19、电器柜        20、X轴滚珠丝杠  21、床身

22、机床防护      23、输送线机构   24、刀具基准装置

25、上料准备区    26、加工区

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明为一种具有自动上下料功能的旋风倒角机，包括床身21、工件箱18、刀轴系统4、输送线机构23、上下料机构8、定位翻转机构12。机床床身21结构为卧式布局，床身21上安装有工件箱18和刀轴系统4，机床由九个伺服电机驱动。

工件箱18在床身21上横向移动(X方向)、工件箱的进给移动(Z方向)、工件主轴的连续分度(C方向)、两个刀具主轴的旋转(E1方向与E2方向)。工件箱21上还安装有用于定位与夹紧工件的夹具。床身21上设置直线导轨，直线导轨与滑板相连，工件箱21安装在滑板上由伺服电机带动滚珠丝杠完成直线运动，即图4中Z方向，工件夹具安装在工件主轴上由力矩电机直驱完成分度运动，即图2中C方向。

刀轴系统4位于工件箱18的对侧，刀轴系统4采用多自由度手动调整，可调整刀轴角度和位置，能够完成各种规格工件的加工。调整完毕后使用T型螺钉锁紧，配合工件箱Z轴进给及C轴分度完成工件加工。

输送线机构23位于床身21旁安装在地面上，其上放置若干工件，并能使工件停止至抓取位置；

床身上还设有支架，上下料机构安装在支架上，由竖直运动机构(Y方向)和水平运动机构(X1方向)组成，竖直运动机构上安装有用于安装工件的三指机械手7(B方向)。

定位翻转机构12固接在床身21上，设置于齿轮倒角机加工区26和输送线机构23之间的上料准备区25，由工件找平定位系统和工件翻转系统两部分组成。工件翻转系统设有两组两指机械手6(A方向)。

机床配置液压站16，通过钢丝编制软管连接夹紧油缸，完成工件夹紧，机床后侧防护后面设置电气柜19，在床身21上装有机床防护22，在机床防护22上安装通过吊臂连接的操纵箱1。操纵箱1通过安装在机床防护22上的导轨实现横向移动，操作者便于调整。

整个过程由机构和控制系统自动完成，无需人工操作，实现了自动控制。

机床还包括几个辅助机构：

漏序检测机构13固接在床身21上，由基座、测量盘、测量轴、检测传感器、检测板组成。

排屑器14设置在床身21上，排屑器14的出口与接屑车15相对应。

气密检测机构由顺次连接的拉杆、连接盘、转接盘、支撑盘、弹簧涨套和锥度轴组成，所述连接盘、所述转接盘和所述支撑盘壁面内设有直径相同并相互连通的气孔。转接盘固接在工件主轴上，可沿主轴轴向移动，同时也可沿圆周方向旋转。弹簧涨套与加工件内孔配作，轴向移动距离大小通过调整垫实现。

本实例的工作过程：

一、上料过程

如图1至图4所示，上下料机构的三指机械手7安装在回转轴上，伺服电机通过联轴器带动回转轴实现机械手0至90°及0至-90°的角度旋转(A方向)。

三指机械手7移动至输送线工位，抓取未加工工件沿X1方向移动到工件定位翻转工位。首先到达工件找平定位工位，三指机械,7将工件放在平盘上，安装在开关支架上的接近开关检测到工件后三指机械手7通过平盘带动与连接盘呈滑动配合的中心轴的位移将工件下压到一定距离，同时弹簧作用于平盘的反作用力使平盘恢复到原始的水平位置，实现对工件的找平功能。

同时，另外一个安装在开关支架上的接近开关在工件下压过程中检测到工件已经下压到位，三指机械手7就会夹紧工件沿Y方向运动。当工件移动到一定位置，三指机械手7沿水平方向向左运动到指定位置。工件沿Y方向移动到指定位置，三指机械手7带动工件高速旋转(B方向)通过安装在开关支架上的对齿开关实现自动对齿。当工件对齿完成后，三指机械手7带动工件沿X1方向运动到指定位置。

定位翻转机构12的两指机械手6旋转到水平位置，通过气动装置控制使机械手指张开，三指机械手7将工件放置到夹持的指定位置，两指机械手6夹紧工件，同时三指机械手7松开工件。伺服电机通过联轴器带动安装在回转轴上的两指机械手旋转到指定位置(竖直位置)，工件箱移动到与机械手上的工件同心的位置开始装工件。

如果两指机械手回转中心与工件箱中心有偏移，安装在回转轴上的防碰撞装置会将偏移信号反馈到数控系统，数控系统就会报警机床停止工作，待调整后重新安装工件；如无上述情况，则安装工件到位后工件箱后退归位，一个循环结束。

二、气密检测过程

如图1至图4所示，当工件安装到工件箱上时，工件箱的气密检测机构将对工件的安装位置进行检测。气源通过拉杆进入连接盘的气孔，再由连接盘进入转接盘最后到达支撑盘。支撑盘端面均布的变径气孔将气压增大，压力检测开关通过气体对安装在支撑盘上的工件压力的检测来判断工件是否安装到位。如果安装到位，压力检测开关会将信号反馈到系统。通过主轴后面的油缸带动与拉杆连接的连接盘，连接盘通过连接杆带动弹簧涨套相对于锥度轴产生相对的移动，实现对工件的加紧。反之如果没有安装到位，压力检测开关将信号反馈到数控系统，机床发出报警信号。这时工件箱带动机构退回并旋转，吹气装置通过气体对机构端面的铁屑进行清洁。清洁结束后，继续执行工件安装程序。

三、加工过程

如图1至图4所示，待工件安装结束，首先工件箱18沿X方向移动至机床加工工位。然后调试刀轴位置，调整刀轴总回转座旋转到合适角度；调整上滑板滑动到适当位置处，调整上回转底座旋转到合适角度，调整上刀轴滑板滑动到合适位置处，由于刀轴体固接在上刀轴滑板上，故上刀轴位置调整完毕；调整下滑板滑动到合适位置处，调整下回转底座旋转到合适角度，调整下刀轴滑板滑动到合适位置处，调整下回转滑动板旋转到合适角度，调整下刀轴体滑动到合适位置处，固定下刀轴体，下刀轴位置调整完毕。

然后利用两刀轴旋转(E1方向和E2方向)及直线进给、工件旋转、工件进给，并配合自动对齿机构，使得待加工件迅速准确的进给到位，并完成待加工件的切削成型及分度；在整个工作过程中，编码器不断对工件箱中主轴的旋转角度及速度进行监测，上、下刀轴后侧的直联伺服电机，通过其自带编码器对其旋转角度及速度进行监测，并反馈至数控系统完成闭环控制，同时精密油冷机不断地对工件箱电机进行冷却，以保持其高效运转。

四、检测过程

如图1至图4所示，加工结束后，三指机械手7作为下料气爪抓取已加工的工件，工件箱沿Z方向退回。同时，三指机械手7夹持已加工的工件沿X1方向移动到漏序检测工位，使工件与测量盘同轴。三指机械手7带动工件向测量盘靠近，最终工件的轮齿嵌入测量盘对应的间隙中。

如果齿轮倒角后的齿形有偏差，测量盘为了与轮齿相结合将会微微转动，带动检测轴和检测板同时转动。此时检测传感器检测到检测板的偏移，并将偏移值反馈给数控系统，检测的结果显示在操作屏上供操作人员判断。

如果齿轮倒角后的齿高有偏差，测量盘将会被较长的轮齿推动，带动检测轴和检测板向前移动。此时检测传感器检测到检测板的偏移，并将偏移值反馈给数控系统，检测的结果显示在操作屏上供操作人员判断。

检测结束后，三指机械手7带动工件沿X1方向返回至工件定位翻转工位翻面，实现工件另一面的倒角加工。

五、下料过程

如图1至图4所示，待一个加工循环结束后，三指机械手带动已加工工件沿X方向移动至输送线工位同时将已加工工件放入输送线，已加工工件随链板移出抓取工位，阻挡气缸后退使新工件进入，上料气爪抓取新工件，进行下一加工循环过程。

在工件送回输送线的工程中，上下料机构会按程序设定值进行间隔抽样，将设定的第N个加工后的工件放置在工件检测口，由工人取出进行质检。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种具有自动上下料功能的旋风倒角机，其特征在于：包括床身、工件箱系统、刀轴系统、定位翻转机构、输送线机构、上下料机构和漏序检测机构；

所述床身为卧式结构，所述床身上安装有所述工件箱系统、所述刀轴系统、所述定位翻转机构和支架；

所述工件箱系统包括工件箱和滑板，所述工件箱固接在所述滑板上，所述滑板通过滚珠丝杠与电机联动，所述工件箱设有工件主轴，所述工件主轴上安装有用于定位和夹紧工件的夹具；

所述刀轴系统与所述工件箱位置相对设置，所述刀轴系统包括回转底座、立柱、上刀轴调整系统和下刀轴调整系统，所述回转底座通过矩形导轨、丝杠、丝母连接在所述床身上；所述立柱通过丝杠、丝母连接在所述回转底座上；所述上刀轴调整系统和所述下刀轴调整系统均通过矩形导轨、燕尾导轨与立柱滑动配合连接；所述上刀轴调整系统位于所述下刀轴调整系统的上方；

定位翻转机构设置在所述床身上，位于所述刀轴系统和所述输送线机构之间，由工件找平定位系统和工件翻转系统两部分组成；

所述输送线机构位于所述床身旁；

所述上下料机构安装在所述支架上，由竖直运动机构和水平运动机构组成，所述竖直运动机构上安装有用于安装工件的机械手一；

漏序检测机构设置在所述床身上，位于所述工件箱和所述定位翻转机构之间，由基座、设置在所述基座上的测量盘、与所述测量盘中心连接的测量轴、以及检测传感器和设置在所述测量盘上的检测板组成。

2.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述工件找平定位系统包括平盘、弹簧、中心轴、连接盘，所述平盘与所述中心轴固定连接，所述中心轴套接在所述连接盘的中心孔内并由所述中心孔限制所述中心轴的上下位移，所述平盘和所述连接盘之间设置至少一个以上的起支撑和缓冲作用的弹簧；

所述工件翻转系统包括回转轴、轴承、机械手二和电机，所述回转轴设置在翻转定位装置基座的轴孔内，所述轴承设置在所述轴孔和所述回转轴之间用以支撑所述回转轴，所述机械手二连接在所述回转轴的一端，电机连接在所述回转轴的另一端。

3.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述床身上设置排屑器，所述排屑器的出口与接屑车相连。

4.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述床身上设置使工件箱直线运动的直线导轨，所述滑板连接在所述直线导轨上。

5.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述工件箱的主轴上设置气密检测机构，由顺次连接的拉杆、连接盘、转接盘、支撑盘、弹簧涨套和锥度轴组成，所述连接盘、所述转接盘和所述支撑盘壁面内设有直径相同并相互连通的气孔。

6.根据权利要求2所述的旋风倒角机，其特征在于：所述机械手一为三指机械手，所述机械手二为两组两指机械手。

7.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述床身旁设有液压站。

8.根据权利要求1所述的旋风倒角机，其特征在于：所述床身上安装机床防护。

9.根据权利要求8所述的旋风倒角机，其特征在于：所述机床防护上设有通过吊臂连接的操纵箱。

10.根据权利要求2所述的旋风倒角机，其特征在于：所述工件箱的平移运动、所述机械手一和机械手二的运动由伺服电机驱动；所述刀轴系统两刀轴的运动由水冷电机驱动；所述工件主轴由力矩电机驱动。