CN104259485A - 轴承圈自动数控车削生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供轴承圈自动数控车削生产线，解决现有技术通过人工完成各工序之间的交换以及上下料、精度难以保证的技术问题。本发明包括上料排料单元、第一数控车床、第二数控车床、第一传送带、自动检测单元、第二传送带、自动装箱单元以及工业机器人，工业机器人从上料排料单元获取毛坯，装在第一数控车床或者第二数控车床上，将完成所有加工工序的零件放到第一传送带上，传送至自动检测单元，被自动检测单元检测合格的零件经第二传送带传送至自动防锈单元，然后经第三传送带传送至自动装箱单元。本发明建立了一套用于轴承圈半精密车削加工的轴承圈自动数控车削生产线，通过工业机器人完成各工序之间的交换和装夹，提高生产效率。

Description

轴承圈自动数控车削生产线

技术领域

本发明属于自动化生产线；用于轴承圈半精密车削加工的全自动化，具体是一种轴承圈自动数控车削生产线。

背景技术

目前轴承圈半精密加工过程中主要采用液压车床和数控车床。其中液压机床属于手动机床、加工效率极低，数控车床属于自动控制机床、加工效率较高，且可以适应于不同轴承圈的加工。

但是无论采用液压车床还是数控车床，一般都采用一套机床完成一道工序的加工，各工序之间的交换以及上下料、产品检测、装箱等都使用人工完成。

根据以上的介绍，目前存在的轴承圈半精密车削加工过程存在以下问题：

(1)各工序上下料采用人工上下料和装夹、工作效率极低；

(2)用于采用人工装夹，装夹定位完全靠工人保证，难以达到完全一致；

(3)产品检测由人工完成，检测效率低、测量精度难以保证；

(4)产品装箱由工人完成，装箱效率低。

发明内容

本发明的目的是建立一套用于轴承圈半精密车削加工的轴承圈自动数控车削生产线，解决现有技术通过人工完成各工序之间的交换以及上下料、产品检测、装箱等导致效率低下，精度难以保证的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

轴承圈自动数控车削生产线，其特殊之处在于：包括用于将轴承圈锻造毛胚排列整齐的上料排料单元、用于完成第一套加工工序的第一数控车床、用于完成第二套加工工序的第二数控车床、第一传送带、用于检测加工好的工件的各种参数的自动检测单元、第二传送带、自动装箱单元以及至少一个工业机器人，所述工业机器人从上料排料单元获取毛坯，装在第一数控车床或者第二数控车床上，将完成所有加工工序的零件放到第一传送带上，第一传送带将毛零件传送至自动检测单元，被自动检测单元检测合格的零件经第二传送带传送至自动防锈单元，被自动防锈单元完成防锈工作后的零件经第三传送带传送至自动装箱单元。

较佳的，上述自动防锈单元包括水平移动单元、竖直移动单元、第一气管、第二气管、旋转气接头、气爪、油池、电机以及传动带；水平移动单元带动竖直移动单元水平移动，所述旋转气接头的固定部分固定于竖直移动单元上，旋转气接头的旋转部分与气爪固定连接，所述油池位于气爪下方，第一气管与位于旋转气接头固定部分的进气口连接，位于旋转气接头旋转部分的出气口通过第二气管与气爪的进气口连接，电机通过传动带带动旋转气接头的旋转部分、气爪以及第二气管一同转动，竖直移动单元带动旋转气接头、气爪、第一气管、第二气管上下运动，竖直移动单元向下运动时，气爪能够伸入油池内。

为了可以方便地与自动化生产线集成，自动防锈单元还包括第二传送带和第三传送带，第二传送带和第三传送带分别位于油池的两侧且水平移动单元的下方，第二传送带和第三传送带采用传送带的传送方式。

上述水平移动单元和/或竖直移动单元采用电机、齿轮、齿条的传动方式。或者水平移动单元和/或竖直移动单元采用电机、丝杠、螺母的传动方式。或者上述水平移动单元和/或竖直移动单元采用气缸的传动方式。

较佳的，自动检测单元包括用于检测被测件是否合格的分钢仪、控制分钢仪1工作的控制系统、用于传送、定位待测件的机械系统；

所述机械系统包括设于工作台上的待测件推送装置以及与待测件推送装置配合使用、用于定位待测件的待测件定位装置，待测件推送装置的一侧设有用于输送待测件的待测件传送带，待测件传送带的上方设有挡板以及用于将待测件推送至待测件推送装置正前方的待测件水平推动装置，工作台上还设有用于安装分钢仪测头的测头架，测头架的后方设有用于将检测完成的工件输送至合格品传送带上的摆动轨道；

为了进一步提高工作效率，所述待测件推送装置的数量为两个，分别设置于工作台的左右两侧，待测件推送装置的正前方均设置有一个待测件定位装置，待测件传送带位于两个待测件推送装置之间，测头架的数量也为两个，安装于待测件推送装置与待测件定位装置之间；

所述待测件推送装置包括左推动气缸、右推动气缸，左推动气缸、右推动气缸的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左拨块、右拨块；

所述待测件水平推动装置包括两端固定于工作台上的支架，支架的水平臂下方安装有通道选择气缸，通道选择气缸的输出轴上安装有与待测件相接触的左右推送拨块；

所述待测件定位装置包括左定气缸、右定位气缸，左定气缸及右定位气缸的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左定位拨块、右定位拨块；

所述摆动轨道包括与与工作台相轴接的工件输送轨道，工件输送轨道的倾斜角度受控于控制系统；

所述分钢仪主要包括电涡流测头和控制器两部分，采用电涡流无损检测原理，利用不同的导磁性材料、不同的硬度值、材料及零部件的缺陷对磁场的影响不同的效应，通过对比被测件引起的磁场变化与标准件引起的磁场变化来判断被测件是否合格，并输出合格与否信号；

所述控制系统为PLC自动控制系统或者基于单片机的自动控制系统。

本发明自动检测单元的自动检测方法，其特殊之处在于包括以下步骤：

1、待测件传送带将第n个待测件向前输送至挡板处；

2、控制系统通过控制电磁阀驱动通道选择气缸将待测件送至左

推送气缸前；

3、控制系统通过控制电磁阀驱动左定位气缸伸出；

4、控制系统通过控制电磁阀驱动左推送气缸伸出将工件推送到

左定位气缸限定的测头架下方位置；

3、分钢仪开始测量，并将第n个件合格与否信号发送给PLC；

4、控制系统若收到检测合格信号，通过控制电磁阀驱动摆动滑道向上摆动到上方与合格品传送带平齐位置，通过控制电磁阀驱动定位气缸缩回，通过控制电磁阀驱动左推送气缸继续伸出，将工件沿滑道推动到合格品传送带上；若控制系统收到不合格信号，则通过控制电磁阀驱动摆动滑道向下摆动，通过控制电磁阀驱动左定位气缸缩回，通过控制电磁阀驱动左推送气缸继续伸出，将工件沿滑道将不合格品滑到废品区，并产生报警；

5、在第n个待测件进行以上工作的同时，待测件传送带将第n+1个待测件向前输送至挡板处；

6、控制系统通过控制电磁阀驱动通道选择气缸将待测件送至右推送气缸前；

7、控制系统通过控制电磁阀驱动定位气缸伸出；

8、控制系统通过控制电磁阀驱动右推送气缸伸出将工件推送到右定位气缸限定的测头架下方位置；

9、分钢仪开始测量，并将第n+1个件合格与否信号发送给控制系统；

10、控制系统若收到检测合格信号，通过控制电磁阀驱动摆动滑道向上摆动到上方与合格品传送带平齐位置，通过控制电磁阀驱动右定位气缸缩回，通过控制电磁阀驱动右推送气缸继续伸出，将工件沿滑道挥动到合格品传送带上；若控制系统收到不合格信号，则通过控制电磁阀驱动摆动滑道向下摆动，通过控制电磁阀驱动右定位气缸缩回，通过控制电磁阀驱动右推送气缸继续伸出，将工件沿滑道将不合格品滑到废品区，并产生报警。

本发明的有益效果是：

(1)建立了一套用于轴承圈半精密车削加工的轴承圈自动数控车削生产线，通过工业机器人完成各工序之间的交换和装夹，提高生产效率。

(2)自动防锈单元的设置，使油涂抹均匀，不易漏涂，提高涂油效率；

多余的油直接甩在的油池中，节约用油，降低成本，且不污染周围环境，并可以方便地与自动化生产线集成；甩油过程无噪音，对环境污染小；使用旋转气接头，将位于旋转气接头旋转部分的出气口通过第二气管与气爪的进气口连接，保证气爪旋转过程气管不缠绕。

(3)自动检测单元的设置，结构设计合理，机械系统在控制系统的控制下，能将待测件精准的放置于分钢仪侧头下方，能有效降低由于待测件的摆放位置造成的测量误差，提高检测精度，另外，本发明采用自动化控制技术，能有效提高工作效率。综上所述，本发明结构设计合理，具有很好的应用前景。

(4)设置自动装箱单元，产品装箱由机器完成，装箱效率高。

附图说明

图1为本发明设计的轴承圈自动数控车削生产线的原理图；

图2为本发明的自动防锈单元的结构示意图；

图3为本发明的自动检测单元的机械系统的结构示意图；

其中：1-水平移动单元；2-竖直移动单元；3-第一气管；4-第二气管；5-旋转气接头；6-气爪；7-油池；8-电机；9-传动带；10-第二传送带；11-第三传送带；12-控制电磁阀驱动摆动滑道；13-测头架；14-右推动气缸；15-传送带；16-待测件水平推动装置；17-左推动气缸；18-左拨块；19-右拨块；20-水平臂；21-通道选择气缸；35-工作台；34-支架；310-左定气缸；311-右定位气缸；38-工件输送轨道；36-挡板。

具体实施方式

本发明经过恰当的工艺规划与设计，完成一个轴承圈加工可以分为两套工序，一套工序使用一台数控车床，整个生产过程简单描述如下：

1】将轴承圈锻造毛胚装夹在第一台车床上，完成第一套工序的加工；

2】将完成第一套工序加工的工件更换方向装夹，完成第二套工序的加工；

3】加工完后检测精度等各项指标；

4】防锈；

5】装箱。

根据以上描述，本发明设计的轴承圈自动数控车削生产线如图1所示。

在上述图1中，主要部件及其作用如下：

上料排料单元，将轴承圈锻造毛胚排列整齐，便于工业机器人抓取；采用现有设备即可，例如利用举升上料机实现；

第一数控车床，用于完成第一套工序的加工任务，为现有设备；

第二数控车床，用于完成第二套工序的加工任务，为现有设备；

第一传送带，用于将经过第一数控车床和第二数控车床加工后的工件输送到自动检测单元；

自动检测单元，用于完成加工好工件的各种参数的检测，并挑出不合格产品；

第二传送带，用于将经自动检测单元检测合格的产品输送到自动防锈单元；

自动防锈单元，用于给零件涂油防锈；

第三传送带，用于将防锈后的零件输送到自动装箱单元；

自动装箱单元，用于将合格产品装入包装箱内；自动装箱单元可从市面上购买得到；

工业机器人，其主要功能可以描述如下：首先将毛胚从上料排料单元取出；然后判断第一数控车床是否正在加工工件，如果没有，则将毛胚装上，如果有则等待该工件加工完后取下，并装上毛胚；再次判断第二数控车床是否正在加工工件，如果没有，则将刚从第一数控车床抓取的完成了第一套工序的工件装上装上，如果有，则等待该工件加工完后取下，并装上从第一数控车床抓取的完成了第一套工序的工件；最后将从第二数控车床专区的完成了整套加工工序的工件放到第一传送带上，工业机器人可从市面上直接购买得到，例如，直角门式机器人，不属于本发明的改进点。

实施过程中，第一数控车床和第二数控车床主轴对齐一字排开；工业机器人采用直角门式机器人，机器人横梁处于第一数控车床和第二数控车床的上方，机器人手臂可沿横梁水平运动，另外机器人手臂可以上下运动完成工件的取放；第一传送带、第二传送带、第三传送带采用皮带输送机。

较佳的，上述自动防锈单元包括水平移动单元1、竖直移动单元2、第一气管3、第二气管4、旋转气接头5、气爪6、油池7、电机8以及传动带9；水平移动单元1带动竖直移动单元2水平移动，所述旋转气接头5的固定部分固定于竖直移动单元2上，旋转气接头5的旋转部分与气爪6固定连接，所述油池7位于气爪6下方，第一气管3与位于旋转气接头5固定部分的进气口连接，位于旋转气接头5旋转部分的出气口通过第二气管4与气爪6的进气口连接，电机8通过传动带9带动旋转气接头5的旋转部分、气爪6以及第二气管4一同转动，竖直移动单元2带动旋转气接头5、气爪6、第一气管3、第二气管4上下运动。竖直移动单元2向下运动时，气爪6能够伸入油池7内。

为了保证气爪6旋转过程气管不缠绕，使用了旋转气接头5，将进气管与接到气爪6中的气管连接起来。

水平移动单元1、竖直移动单元2可以采用电机8+齿轮齿条传动，可以采用电机8+丝杠螺母传动或者采用气缸的传动方式，均为市面上可以买到的现成的产品。

为了可以方便地与自动化生产线集成，该自动防锈单元还包括第二传送带10和第三传送带11，第二传送带10和第三传送带11分别位于油池7的两侧且水平移动单元1的下方，第二传送带10和第三传送带11采用传送带的传送方式。

下面结合图2将自动防锈单元的整个工作过程描述如下：

1】竖直移动单元2带动气爪6向上移动到最上点；

2】水平移动单元1带动气爪6水平移动到最左端；

3】竖直移动单元2带动气爪6向下移动，从第二传送带10上抓起需要除锈的轴承圈；

4】水平移动单元1带动气爪6水平移动到油池7上方；

5】竖直移动单元2带动气爪6向下移动到最下点，

6】竖直移动单元2带动气爪6向上移动使轴承圈移动到油池7油面上，此时仍位于油池7桶内；

7】电机8通过传动带9带动旋转气接头5的旋转部分、气爪6以及第二气管4一同旋转，甩掉多余的油，多余的油落回油池7内；

8】竖直移动单元2带动气爪6向上移动到最上点；

9】水平移动单元1带动气爪6水平移动到最右端；

10】竖直移动单元2带动气爪6向下移动，将涂完油的轴承圈放到第三传送带11上；

11】返回第2】步。

较佳的，上述自动检测单元包括用于检测被测件是否合格的分钢仪、控制分钢仪工作的控制系统、用于传送、定位待测件的机械系统；机械系统的结构如图3，包括设于木质的工作台35上的待测件推送装置以及与待测件推送装置配合使用、用于定位待测件的待测件定位装置，待测件推送装置的一侧设有用于输送待测件的待测件传送带15，待测件传送带15的上方设有挡板36以及用于将待测件推送至待测件推送装置正前方的待测件水平推动装置16，工作台35上还设有用于安装分钢仪测头的测头架，测头架的后方设有用于将检测完成的工件输送至合格品传送带9上的摆动轨道；

其中，待测件推送装置的数量为两个，分别设置于工作台35的左右两侧，待测件推送装置的正前方均设置有一个待测件定位装置，待测件传送带15位于两个待测件推送装置之间，测头架的数量也为两个，安装于待测件推送装置与待测件定位装置之间；待测件推送装置包括左推动气缸17、右推动气缸14，左推动气缸17、右推动气缸14的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左拨块18、右拨块19；待测件水平推动装置16包括两端固定于工作台35上的支架34，支架34的水平臂20下方安装有通道选择气缸21，通道选择气缸21的输出轴上安装有与待测件相接触的左右推送拨块；待测件定位装置包括左定气缸310、右定位气缸311，左定气缸310及右定位气缸311的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左定位拨块、右定位拨块；所述摆动轨道包括与与工作台35相轴接的工件输送轨道38，工件输送轨道38的倾斜角度受控于控制系统；分钢仪主要包括电涡流测头和控制器两部分，采用电涡流无损检测原理，利用不同的导磁性材料、不同的硬度值、材料及零部件的缺陷对磁场的影响不同的效应，通过对比被测件引起的磁场变化与标准件引起的磁场变化来判断被测件是否合格，并输出合格与否信号；控制系统为PLC自动控制系统或者基于单片机的自动控制系统。

自动检测单元的工作过程如下：

1、待测件传送带15将第n个待测件向前输送至挡板36处；

2、控制系统通过控制电磁阀驱动通道选择气缸21将待测件送至左推送气缸17前；

3、控制系统通过控制电磁阀驱动左定位气缸10伸出；

4、控制系统通过控制电磁阀驱动左推送气缸17伸出将工件推送到左定位气缸10限定的测头架13下方位置；

3、分钢仪开始测量，并将第n个件合格与否信号发送给PLC；

4、控制系统若收到检测合格信号，通过控制电磁阀驱动摆动滑道8向上摆动到上方与合格品传送带9平齐位置，通过控制电磁阀驱动定位气缸10缩回，通过控制电磁阀驱动左推送气缸17继续伸出，将工件沿滑道推动到合格品传送带9上；若控制系统收到不合格信号，则通过控制电磁阀驱动摆动滑道1向下摆动，通过控制电磁阀驱动左定位气缸17缩回，通过控制电磁阀驱动左推送气缸17继续伸出，将工件沿滑道将不合格品滑到废品区，并产生报警；

5、在第n个待测件进行以上工作的同时，待测件传送带将第n+1个待测件向前输送至挡板36处；

6、控制系统通过控制电磁阀驱动通道选择气缸21将待测件送至右推送气缸14前；

7、控制系统通过控制电磁阀驱动定位气缸11伸出；

8、控制系统通过控制电磁阀驱动右推送气缸14伸出将工件推送到右定位气缸311限定的测头架13下方位置；

9、分钢仪开始测量，并将第n+1个件合格与否信号发送给控制系统2；

10、控制系统若收到检测合格信号，通过控制电磁阀驱动摆动滑道13向上摆动到上方与合格品传送带9平齐位置，通过控制电磁阀驱动右定位气缸311缩回，通过控制电磁阀驱动右推送气缸14继续伸出，将工件沿滑道挥动到合格品传送带9上；若控制系统收到不合格信号，则通过控制电磁阀驱动摆动滑道12向下摆动，通过控制电磁阀驱动右定位气缸311缩回，通过控制电磁阀驱动右推送气缸14继续伸出，将工件沿滑道将不合格品滑到废品区，并产生报警。

在以上循环过程中待测件传送带15与合格件传送带9一直旋转以运送待测件和合格件。

Claims (10)

1.轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：包括用于将轴承圈锻造毛胚排列整齐的上料排料单元、用于完成第一套加工工序的第一数控车床、用于完成第二套加工工序的第二数控车床、第一传送带、用于检测加工好的工件的各种参数的自动检测单元、第二传送带、自动装箱单元以及至少一个工业机器人，所述工业机器人从上料排料单元获取毛坯，装在第一数控车床或者第二数控车床上，将完成所有加工工序的零件放到第一传送带上，第一传送带将毛零件传送至自动检测单元，被自动检测单元检测合格的零件经第二传送带传送至自动防锈单元，被自动防锈单元完成防锈工作后的零件经第三传送带传送至自动装箱单元。 

2.根据权利要求1所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述自动防锈单元包括水平移动单元、竖直移动单元、第一气管、第二气管、旋转气接头、气爪、油池、电机以及传动带；水平移动单元带动竖直移动单元水平移动，所述旋转气接头的固定部分固定于竖直移动单元上，旋转气接头的旋转部分与气爪固定连接，所述油池位于气爪下方，第一气管与位于旋转气接头固定部分的进气口连接，位于旋转气接头旋转部分的出气口通过第二气管与气爪的进气口连接，电机通过传动带带动旋转气接头的旋转部分、气爪以及第二气管一同转动，竖直移动单元带动旋转气接头、气爪、第一气管、第二气管上下运动，竖直移动单元向下运动时，气爪能够伸入油池内。 

3.根据权利要求2所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述水平移动单元和/或竖直移动单元采用电机、齿轮、齿条的传动方式。 

4.根据权利要求2所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所 述水平移动单元和/或竖直移动单元采用电机、丝杠、螺母的传动方式。 

5.根据权利要求2所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述水平移动单元和/或竖直移动单元采用气缸的传动方式。 

6.根据权利要求1-5任一所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述自动检测单元包括用于检测被测件是否合格的分钢仪、控制分钢仪工作的控制系统、用于传送、定位待测件的机械系统。 

7.根据权利要求6所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述机械系统包括设于工作台上的待测件推送装置以及与待测件推送装置配合使用、用于定位待测件的待测件定位装置，待测件推送装置的一侧设有用于输送待测件的待测件传送带，待测件传送带的上方设有挡板以及用于将待测件推送至待测件推送装置正前方的待测件水平推动装置，工作台上还设有用于安装分钢仪测头的测头架，测头架的后方设有用于将检测完成的工件输送至合格品传送带上的摆动轨道。 

8.根据权利要求7所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述待测件推送装置的数量为两个，分别设置于工作台的左右两侧，待测件推送装置的正前方均设置有一个待测件定位装置，待测件传送带位于两个待测件推送装置之间，测头架的数量也为两个，安装于待测件推送装置与待测件定位装置之间。 

9.根据权利要求8所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述待测件推送装置包括左推动气缸、右推动气缸，左推动气缸、右推动气缸的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左拨块、右拨块；所述待测件水平推动装置包括两端固定于工作台上的支架，支架的水平臂下方安装有通道选 择气缸，通道选择气缸的输出轴上安装有与待测件相接触的左右推送拨块。 

10.根据权利要求9所述的轴承圈自动数控车削生产线，其特征在于：所述待测件定位装置包括左定气缸、右定位气缸，左定气缸及右定位气缸的输出轴上分别安装有与待测件相接触的左定位拨块、右定位拨块； 

所述摆动轨道包括与与工作台相轴接的工件输送轨道，工件输送轨道的倾斜角度受控于控制系统； 

所述分钢仪主要包括电涡流测头和控制器两部分，采用电涡流无损检测原理，利用不同的导磁性材料、不同的硬度值、材料及零部件的缺陷对磁场的影响不同的效应，通过对比被测件引起的磁场变化与标准件引起的磁场变化来判断被测件是否合格，并输出合格与否信号； 

所述控制系统为PLC自动控制系统或者基于单片机的自动控制系统。