CN104259511A - 一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法，该装置包括机台、夹持机构、进钻机构和装卸料机构，夹持机构设有能够夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座；二个进钻机构呈对称分布方式设在处于工作位状态的夹持机构的两边；两个进钻机构的前端分别装有能够向夹持机构方向推进的中心钻，以实现从旋转棒材的两端对顶钻孔，装卸料机构由二个棒材托台和一个推料机构构成，推料机构具有一个能够向夹持机构方向推进的推动杆，以将所述其中一个棒材托台上的棒材推入夹持机构的双筒夹主轴夹座中，同时将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台上。本发明既能够保证带定位孔棒材的加工精度符合要求，又能实现全自动取放料，从而提高加工效率。

Description

一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法

技术领域

本发明涉及棒材加工技术领域，特别是涉及一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法。

背景技术

棒材在加工过程中，通常要在棒材的两端加工定位孔，现有技术的棒材的定位孔加工通常采用普通车床，以人工控制尾座进给量的方式，单边加工定位孔，在棒材的一端定位孔加工完成后，将棒材调头加工另一端定位孔。采用现有普通车床的这种加工方式，既无法精确保证两端定位孔的同轴度，也无法精确控制加工进给量。另一方面，现有技术的棒材加工过程中，通常采用人工装卸棒材，时间长，加工效率低，单根棒材的加工工时约2分钟，且装夹重复精度不好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法，既能够保证带定位孔棒材的加工精度(即棒材两端定位孔同轴度)符合要求，又能实现全自动取放料，从而提高加工效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带定位孔棒材的全自动加工装置，包括：

一个机台；

一个夹持机构，该夹持机构安装在所述机台上，并能够沿所述机台的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动；该夹持机构设有能够用来沿横向夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座；

二个进钻机构，该二个进钻机构分别安装在所述机台上，并呈对称分布方式设在处于工作位状态的夹持机构的两边；所述两个进钻机构的前端分别装有能够沿着横向向夹持机构方向推进的中心钻，以实现从旋转棒材的两端对顶钻孔；

一个装卸料机构，由分别安装在机台上的二个棒材托台和一个推料机构构成，该二个棒材托台呈对称分布方式设在处于装卸料位状态的夹持机构的两边；在其中一个棒材托台的外端设有一个推料机构，该推料机构具有一个能够向夹持机构方向推进的推动杆，以将所述其中一个棒材托台上的棒材推入夹持机构的双筒夹主轴夹座中，同时将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台上。

进一步的，还包括二个能够三维方向移动的装卸料机械手，该二个装卸料机械手分别安装在所述机台上，其中一个装卸料机械手将进料通道传过来的棒材吸取并放到所述其中一个棒材托台上，另一个装卸料机械手将另一个棒材托台上的棒材吸取并放到出料通道上。

所述夹持机构通过一滑台安装在所述机台上，使所述夹持机构能够沿所述机台的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动。

所述夹持机构还包括第一支座和三相异步电机，所述三相异步电机固定在第一支座上，所述双筒夹主轴夹座可转动地安装在所述第一支座上；所述双筒夹主轴夹座与三相异步电机的转轴之间通过皮带相联动。

所述滑台包括上滑座、下滑座、前、后限位开关和第一气缸；所述下滑座固定在所述机台上，所述上滑座与下滑座之间为滑动相连接，所述第一气缸固定在所述下滑座上，所述第一气缸的推杆与所述上滑座相固定，所述前、后限位开关安装在下滑座的前、后位置；所述夹持机构固定在所述上滑座上。

所述进钻机构包括车床尾座、伺服电机、丝杆、自动夹头、感应片和感应器；所述车床尾座固定在所述机台上，所述伺服电机、丝杆安装在所述车床尾座上，且伺服电机和丝杆之间通过皮带实现转动相连接，所述自动夹头通过螺母配合在丝杆上，以在伺服电机工作时能够直线移动，所述感应片安装在自动夹头上，所述感应器安装在车床尾座上；所述中心钻装在自动夹头处。

所述棒材托台包括基座、棒料支撑台、安装架、柱塞和滚轮，基座固定在所述机台上，棒料支撑台可调节高度地固定在所述基座上，所述棒料支撑台设有一V形通槽，安装架装在V形通槽的一端，柱塞可调节高度地安装在所述安装架中，所述滚轮装在柱塞的末端并配合在所述V形通槽中。

所述推料机构还包括第一电缸和推块，所述推动杆固定在所述推块上，所述推块与所述第一电缸的移动部分相固定；所述第一电缸安装在所述机台上。

所述能够三维方向移动的装卸料机械手包括吸附装置、第二气缸、第三支座、第二电缸、第三电缸和第四支座，所述第二气缸沿竖向安装在所述第三支座上，所述吸附装置固定在所述第二气缸的推杆末端，所述第三支座与所述第二电缸的移动部分相固定，所述第二电缸沿纵向安装在所述第四支座上，所述第四支座与所述第三电缸的移动部分相固定，所述第三电缸沿横向安装在机台上。

所述的吸附装置包括导正块、至少一个风琴式吸盘和真空发生器；所述导正块具有槽口向下的V形通槽；所述至少一个风琴式吸盘装在导正块的V形通槽的顶部；所述真空发生器通过管道与所述风琴式吸盘相连通。

一种带定位孔棒材的全自动加工方法，包括如下步骤：

将能够夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座移动至装卸料位；

用一个装卸料机械手将进料通道传过来的棒材吸取并放到其中一个棒材托台上，吸取时是让真空发生器工作，使风琴式吸盘产生吸力，将棒材吸附在导正块的V形通槽中，并利用V形通槽的两侧壁对棒材进行导正；

启动推料机构工作，用推料机构的推动杆将其中一个棒材托台上的棒材推入双筒夹主轴夹座中，并将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台上；

用另一个装卸料机械手将另一个棒材托台上的棒材吸取并放到出料通道上；

将夹持有棒材的双筒夹主轴夹座移动至工作位；

启动夹持机构的三相异步电机工作，使双筒夹主轴夹座转动，并带动所夹持的棒材转动；同时启动二个进钻机构的伺服电机工作，使二个中心钻同时向棒材的两端进给，直至完成预置尺寸的中心孔。中心钻进给时，分两段速度，未加工前及加工后退回时，运动速度较快，加工开始至加工结束这段时间，进给速度较慢，这主要是为了提高加工效率。

本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法，是采用棒材旋转，两端中心钻不旋转，并同时沿棒材轴向进给加工的方式来实现带定位孔棒材的全自动加工，而所采用的“流动式”送收料方式，能提高自动化效率。双筒夹主轴夹座夹持棒材并且通过同步带连接由三相异步电机带动棒材旋转，伺服电机驱动车床尾座(改进)顶尖前进，完成对棒材两端定位孔同时加工。加工时，加工区域的滑台带动工作头(即双筒夹主轴夹座等机构)做往复运动，当工作头到达双顶尖处(即工作位)加工定位孔时，送料机械手将棒材从料盘吸取并放置于接料V块(即其中一个棒材托台)上，收料机械手将棒料从收料V块(即另一个棒材托台)上取走；当工作头到达接料位置时(双筒夹主轴夹座中心与接料V块中心一致)，接料电缸(即第一电缸)推动放在接料V块上的棒材前进，接料V块上的棒材则将处在筒夹里面的棒材顶出至收料V块上，等待收料机械手取走；工作头将新插入的棒材夹紧，并带至加工位置，双顶尖同时加工，送料机械手送料，取料机械手收料，以此循环。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明采用同时加工两端定位孔，不仅保证了加工精度(两端定位孔的同轴度)，也提高了加工效率；

2、本专利利用中通式的双筒夹主轴夹座的特点，采用“流动式”送料方式，并采用V型块辅助导正，在实现自动化的同时，保证了棒材的装夹精度。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的装置的立体构造示意图；

图2是本发明的装置的主视图；

图3是本发明的装置的俯视图；

图4是本发明的装置的夹持机构处于工作位的状态示意图；

图5是本发明的装置的夹持机构处于装卸料位的状态示意图；

图6是本发明的装置的夹持机构与进钻机构相配合的主视图；

图7是本发明的装置的夹持机构与进钻机构相配合的俯视图；

图8是本发明的装置的夹持机构的结构示意图；

图9是本发明的装置的滑台的结构示意图；

图10是本发明的装置的棒材托台的结构示意图；

图11是本发明的装置的装卸料机构的结构示意图；

图12是本发明的装置的进钻机构的结构示意图；

图13是本发明的装置的进钻机构的主视图；

图14是本发明的装置的装卸料机械手的结构示意图；

图15是本发明的装置的装卸料机械手的吸附装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例

需要说明的是，本发明所指的横向、纵向、竖向和前后、上下等方位是相对而言，并是不用来限定本发明。

参见图1至图15所示，本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工装置，包括：

一个机台10；

一个夹持机构2，该夹持机构2安装在所述机台10上，并能够沿所述机台10的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动；该夹持机构2设有能够用来沿横向夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座21；

二个进钻机构3，该二个进钻机构3分别安装在所述机台10上，并呈对称分布方式设在处于工作位状态的夹持机构2的两边；所述两个进钻机构3的前端分别装有能够沿着横向向夹持机构方向推进的中心钻31，以实现从旋转棒材的两端对顶钻孔；和

一个装卸料机构4，由分别安装在机台上的二个棒材托台41和一个推料机构42构成，该二个棒材托台41呈对称分布方式设在处于装卸料位状态的夹持机构2的两边；在其中一个棒材托台41的外端设有一个推料机构42，该推料机构42具有一个能够向夹持机构2方向推进的推动杆421，以将所述其中一个棒材托台41上的棒材推入夹持机构的双筒夹主轴夹座21中，同时将双筒夹主轴夹座21中的原有棒材推到另一个棒材托台41上。

进一步的，还包括二个能够三维方向移动的装卸料机械手5，该二个装卸料机械手5分别安装在所述机台10上，其中一个装卸料机械手5将进料通道传过来的棒材吸取并放到所述其中一个棒材托台41上，另一个装卸料机械手5将另一个棒材托台41上的棒材吸取并放到出料通道上。

所述夹持机构2通过一滑台22安装在所述机台10上，使所述夹持机构2能够沿所述机台的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动。

所述夹持机构2还包括第一支座23和三相异步电机24，所述三相异步电机24固定在第一支座23上，所述双筒夹主轴夹座21可转动地安装在所述第一支座23上；所述双筒夹主轴夹座23与三相异步电机24的转轴之间通过皮带相联动。当三相异步电机24工作时，通过皮带带动双筒夹主轴夹座23转动，使双筒夹主轴夹座23所夹持的棒材也一起转动。

所述滑台22包括上滑座221、下滑座222、前限位开关223、后限位开关224和第一气缸225；所述下滑座222固定在所述机台10上，所述上滑座221与下滑座222之间为滑动相连接，所述第一气缸225固定在所述下滑座222上，所述第一气缸225的推杆与所述上滑座221相固定，所述前、后限位开关223、224安装在下滑座222的前、后位置；所述夹持机构2固定在所述上滑座221上。利用前、后限位开关223、224的信号，可以控制上滑座221在一定范围内移动，即控制夹持机构2在一定范围内移动，从工作位移到装卸料位，或从装卸料位移到工作位。

所述进钻机构3包括车床尾座32、伺服电机33、丝杆34、自动夹头35、感应片36和感应器36；所述车床尾座32固定在所述机台10上，所述伺服电机33、丝杆34安装在所述车床尾座32上，且伺服电机33和丝杆34之间通过皮带实现转动相连接，所述自动夹头35通过螺母配合在丝杆34上，以在伺服电机33工作时能够直线移动，所述感应片36安装在自动夹头35上，所述感应器36安装在车床尾座32上；所述中心钻31装在自动夹头35处。伺服电机33工作时带动丝杆34转动，丝杆34转动又带动自动夹头35直线移动，自动夹头35带动中心钻31进给，通过自动夹头35上感应片36与车床尾座32上感应器36的相对位置变化，可以控制中心钻31的进给距离。

所述棒材托台41包括基座411、棒料支撑台412、安装架413、柱塞414和滚轮415，基座411固定在所述机台10上，棒料支撑台412可调节高度地固定在所述基座411上，所述棒料支撑台412设有一V形通槽4121，安装架413装在V形通槽4121的一端，柱塞414可调节高度地安装在所述安装架413中，所述滚轮415装在柱塞的末端并配合在所述V形通槽中，该结构利用滚轮415压在放置于V形通槽4121的棒材中，使得推料机构42推顶棒材时，棒材不会偏离V形通槽4121。

所述推料机构还包括第一电缸422和推块423，所述推动杆421固定在所述推块423上，所述推块423与所述第一电缸422的移动部分相固定；所述第一电缸422安装在所述机台10上。电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点即精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制。

所述能够三维方向移动的装卸料机械手5包括吸附装置51、第二气缸52、第三支座53、第二电缸54、第三电缸55和第四支座56，所述第二气缸52沿竖向安装在所述第三支座53上，所述吸附装置51固定在所述第二气缸52的推杆末端，所述第三支座53与所述第二电缸54的移动部分相固定，所述第二电缸54沿纵向安装在所述第四支座56上，所述第四支座56与所述第三电缸55的移动部分相固定，所述第三电缸55沿横向安装在机台10上。

所述的吸附装置51包括导正块511、至少一个风琴式吸盘512和真空发生器(图中未示出)；所述导正块511具有槽口向下的V形通槽513；所述至少一个风琴式吸盘512装在导正块的V形通槽513的顶部；所述真空发生器通过管道与所述风琴式吸盘512相连通。

本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工方法，包括如下步骤：

将能够夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座21移动至装卸料位；

用一个装卸料机械手5将进料通道传过来的棒材20吸取并放到其中一个棒材托台41上，吸取时是让真空发生器工作，使风琴式吸盘512产生吸力，将棒材20吸附在导正块的V形通槽513中，并利用V形通槽513的两侧壁对棒材进行导正；

启动推料机构42工作，用推料机构的推动杆421将其中一个棒材托台上的棒材20推入双筒夹主轴夹座21中，并将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台41上；

用另一个装卸料机械手5将另一个棒材托台上的棒材20吸取并放到出料通道上；

将夹持有棒材的双筒夹主轴夹座21移动至工作位；

启动夹持机构的三相异步电机24工作，使双筒夹主轴夹座21转动，并带动所夹持的棒材20转动；同时启动二个进钻机构的伺服电机33工作，使二个中心钻31同时向棒材的两端进给，直至完成预置尺寸的中心孔。中心钻进给时，分两段速度，未加工前及加工后退回时，运动速度较快，加工开始至加工结束这段时间，进给速度较慢，这主要是为了提高加工效率。

本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法，是采用棒材旋转，两端中心钻31不旋转，并同时沿棒材轴向进给加工的方式来实现带定位孔棒材的全自动加工，而所采用的“流动式”送收料方式，能提高自动化效率。双筒夹主轴夹座21夹持棒材20并且通过同步带连接由三相异步电机24带动棒材20旋转，伺服电机33驱动车床尾座(改进)顶尖前进，完成对棒材两端定位孔同时加工。加工时，加工区域的滑台22带动工作头(即双筒夹主轴夹座等机构)做往复运动，当工作头到达双顶尖处(即工作位)加工定位孔时，送料机械手5将棒材从料盘吸取并放置于接料V块(即其中一个棒材托台)上，收料机械手将棒料从收料V块(即另一个棒材托台)上取走；当工作头到达接料位置时(双筒夹主轴夹座中心与接料V块中心一致)，接料电缸(即第一电缸)推动放在接料V块上的棒材前进，接料V块上的棒材则将处在筒夹里面的棒材顶出至收料V块上，等待收料机械手取走；工作头将新插入的棒材夹紧，并带至加工位置，双顶尖同时加工，送料机械手送料，取料机械手收料，以此循环。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种带定位孔棒材的全自动加工装置及其方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (11)

1.一种带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：包括：

一个机台；

一个夹持机构，该夹持机构安装在所述机台上，并能够沿所述机台的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动；该夹持机构设有能够用来沿横向夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座；

二个进钻机构，该二个进钻机构分别安装在所述机台上，并呈对称分布方式设在处于工作位状态的夹持机构的两边；所述两个进钻机构的前端分别装有能够沿着横向向夹持机构方向推进的中心钻，以实现从旋转棒材的两端对顶钻孔；一个装卸料机构，由分别安装在机台上的二个棒材托台和一个推料机构构成，该二个棒材托台呈对称分布方式设在处于装卸料位状态的夹持机构的两边；在其中一个棒材托台的外端设有一个推料机构，该推料机构具有一个能够向夹持机构方向推进的推动杆，以将所述其中一个棒材托台上的棒材推入夹持机构的双筒夹主轴夹座中，同时将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台上。

2.根据权利要求1所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：进一步的，还包括二个能够三维方向移动的装卸料机械手，该二个装卸料机械手分别安装在所述机台上，其中一个装卸料机械手将进料通道传过来的棒材吸取并放到所述其中一个棒材托台上，另一个装卸料机械手将另一个棒材托台上的棒材吸取并放到出料通道上。

3.根据权利要求1或2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述夹持机构通过一滑台安装在所述机台上，使所述夹持机构能够沿所述机台的纵向在工作位和装卸料位之间往复移动。

4.根据权利要求1或2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述夹持机构还包括第一支座和三相异步电机，所述三相异步电机固定在第一支座上，所述双筒夹主轴夹座可转动地安装在所述第一支座上；所述双筒夹主轴夹座与三相异步电机的转轴之间通过皮带相联动。

5.根据权利要求3所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述滑台包括上滑座、下滑座、前、后限位开关和第一气缸；所述下滑座固定在所述机台上，所述上滑座与下滑座之间为滑动相连接，所述第一气缸固定在所述下滑座上，所述第一气缸的推杆与所述上滑座相固定，所述前、后限位开关安装在下滑座的前、后位置；所述夹持机构固定在所述上滑座上。

6.根据权利要求1或2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述进钻机构包括车床尾座、伺服电机、丝杆、自动夹头、感应片和感应器；所述车床尾座固定在所述机台上，所述伺服电机、丝杆安装在所述车床尾座上，且伺服电机和丝杆之间通过皮带实现转动相连接，所述自动夹头通过螺母配合在丝杆上，以在伺服电机工作时能够直线移动，所述感应片安装在自动夹头上，所述感应器安装在车床尾座上；所述中心钻装在自动夹头处。

7.根据权利要求1或2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述棒材托台包括基座、棒料支撑台、安装架、柱塞和滚轮，基座固定在所述机台上，棒料支撑台可调节高度地固定在所述基座上，所述棒料支撑台设有一V形通槽，安装架装在V形通槽的一端，柱塞可调节高度地安装在所述安装架中，所述滚轮装在柱塞的末端并配合在所述V形通槽中。

8.根据权利要求1或2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述推料机构还包括第一电缸和推块，所述推动杆固定在所述推块上，所述推块与所述第一电缸的移动部分相固定；所述第一电缸安装在所述机台上。

9.根据权利要求2所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述能够三维方向移动的装卸料机械手包括吸附装置、第二气缸、第三支座、第二电缸、第三电缸和第四支座，所述第二气缸沿竖向安装在所述第三支座上，所述吸附装置固定在所述第二气缸的推杆末端，所述第三支座与所述第二电缸的移动部分相固定，所述第二电缸沿纵向安装在所述第四支座上，所述第四支座与所述第三电缸的移动部分相固定，所述第三电缸沿横向安装在机台上。

10.根据权利要求9所述的带定位孔棒材的全自动加工装置，其特征在于：所述的吸附装置包括导正块、至少一个风琴式吸盘和真空发生器；所述导正块具有槽口向下的V形通槽；所述至少一个风琴式吸盘装在导正块的V形通槽的顶部；所述真空发生器通过管道与所述风琴式吸盘相连通。

11.一种带定位孔棒材的全自动加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

将能够夹持棒材并旋转的双筒夹主轴夹座移动至装卸料位；

用一个装卸料机械手将进料通道传过来的棒材吸取并放到其中一个棒材托台上，吸取时是让真空发生器工作，使风琴式吸盘产生吸力，将棒材吸附在导正块的V形通槽中，并利用V形通槽的两侧壁对棒材进行导正；

启动推料机构工作，用推料机构的推动杆将其中一个棒材托台上的棒材推入双筒夹主轴夹座中，并将双筒夹主轴夹座中的原有棒材推到另一个棒材托台上；

用另一个装卸料机械手将另一个棒材托台上的棒材吸取并放到出料通道上；

将夹持有棒材的双筒夹主轴夹座移动至工作位；

启动夹持机构的三相异步电机工作，使双筒夹主轴夹座转动，并带动所夹持的棒材转动；同时启动二个进钻机构的伺服电机工作，使二个中心钻同时向棒材的两端进给，直至完成预置尺寸的中心孔。