CN103962901A - 全自动磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全自动磨床,包括机座、工作台、头架、尾座、砂轮机构、上下料机械手、自动上料机构、自动下料机构以及数控装置,头架与尾座的相向面上分别设有卡盘和顶尖,卡盘与顶尖同轴心设置。上下料机械手包括取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸、导滑固定架、滚珠丝杠、直线导轨和导轨架,取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸均安装在导滑固定架上,且取料气爪与放料气爪前后呈夹角设置、左右呈平行设置,导滑固定架与滚珠丝杠和直线导轨滑动配合。该磨床自动化程度高,工件的上下料、装夹、加工、在线测量等全过程均由数控装置自动完成,可实现单人多机操作,提高了生产效率和生产质量,降低了工人的劳动强度和生产成本。

Description

全自动磨床
技术领域:
[0001] 本发明涉及磨床,特别是一种用于加工轴类或盘类工件的全自动磨床。
背景技术:
[0002] 传统加工中,针对轴类或盘类工件的磨削,大多是在普通磨床上来完成的。操作时,工件的上料、下料、装夹以及工件加工尺寸的测量等均通过工人手工实现,不仅工人劳动强度大,生产效率低,工件加工精度难以保证,废品率高,而且一个工人只能操作一台机器,生产成本也较高。在经济和科技高速发展的今天,传统磨床越来越不适应大规模现代化生产。
发明内容:
[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术之不足,提供一种可实现自动上下料、自动装夹工件、自动加工工件以及在线检测工件加工尺寸的全自动磨床,以提高生产效率,保证加工精度,降低工人劳动强度和生产成本。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005] 一种全自动磨床,包括机座、工作台、头架、尾座、砂轮机构、上下料机械手、自动上料机构、自动下料机构和数控装置,其中,工作台设置在机座上端,头架固定安装在工作台一侧,尾座可横向移动安装在工作台另一侧,头架与尾座的相向面上分别设有卡盘和顶尖,卡盘与顶尖同轴心设置,头架上还设有驱动卡盘旋转的卡盘电机,砂轮机构可横向移动和纵向移动地安装在机座后侧,自动上料机构和自动下料机构并排设置在尾座或头架一侧。所述上下料机械手包括取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸、导滑固定架、滚珠丝杠、直线导轨和导轨架,所述取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸均安装在导滑固定架上,且所述取料气爪与放料气爪前后呈夹角设置、左右呈平行设置,所述导滑固定架与滚珠丝杠和直线导轨滑动配合,所述滚珠丝杠和直线导轨横向设置在导轨架上,并位于头架、尾座、自动上料机构、自动下料机构的上方。
[0006] 还包括一可纵向移动安装在机座前侧的在线检测装置,所述在线检测装置包括卡于工件外圆表面的上、下跟踪测量柱以及与数控装置连接的传感器。
[0007] 所述卡盘为一双浮动自动卡盘,其包括卡盘座及设置在卡盘座前端沿圆周方向分布的多个凸轮状卡爪,每一凸轮状卡爪均安装在一芯轴上,每一芯轴均通过固定圈和轴承圈活动套装在卡盘座的芯轴孔内,所述卡盘座内还安装有多组用以驱动各芯轴及其上凸轮状卡爪动作的驱动机构,每一组驱动机构均包括气缸、由气缸驱动的齿条、与齿条配合连接的传动齿轮以及一端与传动齿轮连接、另一端与芯轴连接的万向节。
[0008] 所述固定圈的外壁表面设置为球面结构,相应的,所述轴承圈的内孔也设置为球面结构。
[0009] 所述自动上料机构包括料箱、上料板、上料缸、送料中板、固定齿架、移动齿架、移动齿架提升缸、移动齿架平移缸、托板和托板升降缸,所述送料中板位于料箱后侧,所述上料板设置在料箱内,并由上料缸驱动可沿送料中板表面上、下滑动,所述送料中板表面设置有一碰珠,所述固定齿架和移动齿架并排设置在送料中板后侧,且移动齿架低于固定齿架,所述固定齿架上设置有若干呈纵向排列的工件摆放位,所述移动齿架上设置有相应数量的工件托举位,所述托板设置在固定齿架后侧,并由托板升降缸驱动上升或下降,所述移动齿架由移动齿架提升缸驱动升降,并由移动齿架平移缸驱动前、后移动。
[0010] 所述托板和所述固定齿架的第一级工件摆放位均设置有工件感应器。
[0011] 所述料箱内设置有一自前而后向下倾斜的放料板,所述上料板上端和送料中板上端分别设置有一下料斜面。
[0012] 所述固定齿架上的工件摆放位和移动齿架上的工件托举位均为齿形槽结构。
[0013] 所述尾座后侧设置有修砂轮用金刚笔。
[0014] 所述自动下料机构采用电机驱动的同步带输运结构。
[0015] 本发明的有益效果为:
[0016] 1、机器自动化程度高,工件的上下料、装夹、加工、在线测量等全过程均由数控装置自动完成,无需工人长时间守侯,可实现单人多机操作,提高了生产效率和生产质量,降低了工人的劳动强度和生产成本,有利于产品的标准化、规模化、现代化生产。
[0017] 2、卡盘采用双浮动自动卡紧结构,能根据被卡入工件的外轮廓,自动在径向和轴向对自身位置作出调整,因此即便被卡入工件表面凹凸不平,也能确保其定位轴心不发生偏移,提高工件定位的可靠性和准确性。
[0018] 3、自动上料机构结构合理,上料可靠,能使工件均匀排列等待,并依次送入指定位置,方便机械手的抓取。
附图说明:
[0019] 图1为本发明全自动磨床的主视示意图。
[0020] 图2为本发明全自动磨床的侧视示意图。
[0021] 图3为图1中卡盘的正向示意图。
[0022] 图4为图3的侧向剖视示意图,图中,仅示意了一个凸轮状卡爪及其驱动机构的结构。
[0023] 图5为图1中自动上料机构的侧视示意图。
具体实施方式:
[0024] 如图1至图5所示,本实施例所述一种全自动磨床,包括机座1、工作台2、头架3、尾座4、砂轮机构5、上下料机械手6、自动上料机构7、自动下料机构8以及数控装置9。其中,工作台2设置在机座I上端,头架3固定安装在工作台2 —侧,尾座4可横向移动安装在工作台2另一侧,头架3与尾座4的相向面上分别设有卡盘10和顶尖11,卡盘10与顶尖11同轴心设置,头架3上还设有驱动卡盘10旋转的卡盘电机12。砂轮机构5可横向移动和纵向移动地安装在机座I后侧,自动上料机构7和自动下料机构8并排设置在尾座4 一侧。
[0025] 上下料机械手6包括取料气爪61、取料缸62、放料气爪63、放料缸64、导滑固定架65、滚珠丝杠66、直线导轨67和导轨架68,取料气爪61、取料缸62、放料气爪63、放料缸64均安装在导滑固定架65上,且取料气爪61与放料气爪63前后呈夹角设置、左右呈平行设置。其中,前后呈夹角设置是为了使取料气爪61与放料气爪63可以下行到同一水平位置,放料气爪63将工件放入卡盘10与顶尖11之间实现夹紧,当工件加工完毕后,取料气爪61则下行将工件取走;而左右呈平行设置则是为了与自动上料机构7和自动下料机构8的位置对应。导滑固定架65与滚珠丝杠66和直线导轨67滑动配合,滚珠丝杠66和直线导轨67横向设置在导轨架68上,并位于头架3、尾座4、自动上料机构7、自动下料机构8的上方。工作时,放料气爪63从自动上料机构7上抓取工件,依导滑固定架65的左滑将工件放入卡盘10与顶尖11之间,实现工件的自动上料和自动装夹;取料气爪61从卡盘10与顶尖11之间抓取加工后的工件,依导滑固定架65的右滑将工件放到自动下料机构8上,实现工件的自动下料。
[0026] 还包括一可纵向移动安装在机座I前侧的在线检测装置13,在线检测装置13包括卡于工件外圆表面的上、下跟踪测量柱131、132以及与数控装置连接的传感器133。砂轮机构5磨削工件时,上、下跟踪测量柱131、132能自动补偿缩进位置,跟踪测量工件的加工尺寸,传感器133实时将测量值传输到数控装置,当测量值达到实际加工尺寸时,砂轮机构5即退出磨削位置。
[0027] 卡盘10为一双浮动自动卡盘,其包括卡盘座101及设置在卡盘座101前端沿圆周方向分布的三个凸轮状卡爪102,每一凸轮状卡爪102均安装在一芯轴103上,每一芯轴103均通过固定圈104和轴承圈105活动套装在卡盘座101的芯轴孔106内,卡盘座101内还安装有三组用以驱动各芯轴103及其上凸轮状卡爪102动作的驱动机构107,每一组驱动机构107均包括气缸107a、由气缸107a驱动的齿条107b、与齿条107b配合连接的传动齿轮107c以及一端与传动齿轮107c连接、另一端与芯轴103连接的万向节107d。固定圈104的外壁表面设置为球面结构,相应的,轴承圈105的内孔也设置为球面结构。
[0028] 工作时,气缸107a驱动齿条107b移动,使传动齿轮107c发生转动,再带动芯轴103及其上凸轮状卡爪102转动,以根据被卡入工件的外轮廓在径向调整凸轮状卡爪102的位置,同时,由于传动齿轮107c与芯轴103之间通过万向节107d连接,再加上固定圈104与轴承圈105之间球面结构的配合,使得凸轮状卡爪102还可根据被卡入工件的外轮廓在轴向调整自身位置,从而最终确保被卡入工件的定位轴心始终都不会发生偏移。
[0029] 自动上料机构7包括料箱71、上料板72、上料缸73、送料中板74、固定齿架75、移动齿架76、移动齿架提升缸77、移动齿架平移缸78、托板79和托板升降缸70。送料中板74位于料箱71后侧,上料板72设置在料箱71内,并由上料缸73驱动可沿送料中板74表面上、下滑动,送料中板74表面设置有一碰珠742,固定齿架75和移动齿架76并排设置在送料中板74后侧,且移动齿架76低于固定齿架75,固定齿架75上设置有若干呈纵向排列的工件摆放位751,移动齿架76上设置有相应数量的工件托举位761,托板79设置在固定齿架75后侧,并由托板升降缸70驱动上升或下降,移动齿架76由移动齿架提升缸77驱动升降,并由移动齿架平移缸78驱动前、后移动。
[0030] 托板79和固定齿架75的第一级工件摆放位均设置有工件感应器,当工件感应器感应到工件未送达指定位置时发生报警声。料箱71内设置有一自前而后向下倾斜的放料板711,以便于工件能自动滑入上料板72上。上料板72上端和送料中板74上端分别设置有一下料斜面721、741,该两下料斜面可使工件更加顺利地被送往固定齿架75。固定齿架75上的工件摆放位751和移动齿架76上的工件托举位761均为齿形槽结构。
[0031] 尾座4后侧设置有修砂轮用金刚笔41,砂轮机构5可横向移动至金刚笔41的位置处进行修整。自动下料机构8采用电机驱动的同步带输运结构。
[0032]自动上料机构7的工作原理为:工作时,移动齿架76在移动齿架提升缸77的驱动下先上升,通过其上工件托举位761将固定齿架75上各工件摆放位751中的工件托起,接着再通过移动齿架平移缸78向前移动一个工位后将各工件放下(此时,托板79在托板升降缸70的驱动下处于下位等待放料状态),从而实现固定齿架75上各工件的逐一前移,其中,固定齿架75原最末一级工件摆放位上的工件被移动至托板79上(托板79上工件则在托板升降缸70驱动上升后由放料气爪63取走),而固定齿架75原第一级工件摆放位上则空出由上料板72同时上料补给。上料板72在上料缸73的驱动下向上移动,在送料中板74上碰珠742的触碰下,只剩一个工件还停留在上料板72上(其余被带起的工件均回落到料箱71内),当该工件运行到送料中板74顶端时,在下料斜面721、741的引导下落至固定齿架75的第一级工件摆放位。
[0033] 上述实施例仅供说明本发明之用,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种全自动磨床,包括机座、工作台、头架、尾座、砂轮机构、上下料机械手、自动上料机构、自动下料机构以及数控装置,其中,工作台设置在机座上端,头架固定安装在工作台一侧,尾座可横向移动安装在工作台另一侧,头架与尾座的相向面上分别设有卡盘和顶尖,卡盘与顶尖同轴心设置,头架上还设有驱动卡盘旋转的卡盘电机,砂轮机构可横向移动和纵向移动地安装在机座后侧,自动上料机构和自动下料机构并排设置在尾座或头架一侧,其特征在于:所述上下料机械手包括取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸、导滑固定架、滚珠丝杠、直线导轨和导轨架,所述取料气爪、取料缸、放料气爪、放料缸均安装在导滑固定架上,且所述取料气爪与放料气爪前后呈夹角设置、左右呈平行设置,所述导滑固定架与滚珠丝杠和直线导轨滑动配合,所述滚珠丝杠和直线导轨横向设置在导轨架上,并位于头架、尾座、自动上料机构、自动下料机构的上方。
2.根据权利要求1所述的一种全自动磨床,其特征在于:还包括一可纵向移动安装在机座前侧的在线检测装置,所述在线检测装置包括卡于工件外圆表面的上、下跟踪测量柱以及与数控装置连接的传感器。
3.根据权利要求1所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述卡盘为一双浮动自动卡盘,其包括卡盘座及设置在卡盘座前端沿圆周方向分布的多个凸轮状卡爪,每一凸轮状卡爪均安装在一芯轴上,每一芯轴均通过固定圈和轴承圈活动套装在卡盘座的芯轴孔内,所述卡盘座内还安装有多组用以驱动各芯轴及其上凸轮状卡爪动作的驱动机构,每一组驱动机构均包括气缸、由气缸驱动的齿条、与齿条配合连接的传动齿轮以及一端与传动齿轮连接、另一端与芯轴连接的万向节。
4.根据权利要求3所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述固定圈的外壁表面设置为球面结构,相应的,所述轴承圈的内孔也设置为球面结构。
5.根据权利要求1所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述自动上料机构包括料箱、上料板、上料缸、送料中板、固定齿架、移动齿架、移动齿架提升缸、移动齿架平移缸、托板和托板升降缸,所述送料中板位于料箱后侧,所述上料板设置在料箱内,并由上料缸驱动可沿送料中板表面上、下滑动,所述送料中板表面设置有一碰珠,所述固定齿架和移动齿架并排设置在送料中板后侧,且移动齿架低于固定齿架,所述固定齿架上设置有若干呈纵向排列的工件摆放位,所述移动齿架上设置有相应数量的工件托举位,所述托板设置在固定齿架后侧,并由托板升降缸驱动上升或下降,所述移动齿架由移动齿架提升缸驱动升降,并由移动齿架平移缸驱动前、后移动。
6.根据权利要求5所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述托板和所述固定齿架的第一级工件摆放位均设置有工件感应器。
7.根据权利要求5所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述料箱内设置有一自前而后向下倾斜的放料板,所述上料板上端和送料中板上端分别设置有一下料斜面。
8.根据权利要求5所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述固定齿架上的工件摆放位和移动齿架上的工件托举位均为齿形槽结构。
9.根据权利要求1所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述尾座后侧设置有修砂轮用金刚笔。
10.根据权利要求1所述的一种全自动磨床,其特征在于:所述自动下料机构采用电机驱动的同步带输运结构。
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