CN107877239B - 一种直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置 - Google Patents

Abstract

一种直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，包括用于输送直型工件的进料机构、送料机构和用于夹紧直型工件的夹紧机构，其中进料机构设置在工作台的左侧，送料机构设置在工作台的右侧，送料机构包括用于容纳直型工件且能够带动直型工件180°旋转的开闭旋转组件以及将工件送入夹紧机构的推料组件，夹紧机构固定在机床车头内位于开闭旋转组件的左侧。本发明结构合理，操作方便，一次就能完成工件两头的加工，大大提高了工作效率，不仅操作方便省力，而且夹紧牢固稳定；另外，在夹紧机构上设有清除夹紧机构内的残留铁屑的顶出组件，解决了夹紧机构内铁屑残留对于产品装夹同心度的影响导致加工失败问题。

Description

一种直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置

技术领域

本发明属于车床加工零件的自动装夹机械手技术领域，具体涉及一种直型工件转体180°翻转装夹加工机械手装置。

背景技术

车床加工是机械制造业最基本和传统的加工方式。按目前做法，对于一些直型工件进行加工时，直型工件两头往往都是需要进行加工的，(直型工件往往是在车床上进行加工的)，将直型工件夹住后对第一头进行加工，加工完后作为半成品，进入检验、出入库、生产计划、安排，待于下道工序对该工件的另一头进行加工。无法一次完成直型工件的两头加工，费时费力。尤其是二次加工一般采用的是别的车床及各种刀具，刀具需要调试，增加了操作难度，工作效率低。

经查，现有专利号为201310376734.5的中国专利《一种自动送料装置及其机床》，包括将所述工件送入机床的旋转夹头使得所述工件后端被所述旋转夹头夹紧的送料机构、待所述工件前端被加工后将所述工件推出所述旋转夹头的推料机构，还包括将前端被加工的所述工件旋转180度使得其前端朝后的转向机构，前端被加工的所述工件再被所述送料机构送入所述旋转夹头使得所述工件前端被所述旋转夹头夹紧。这种装置通过转向机构将料斗连同料斗内的工件一同旋转180度，从而实现对工件进行前后切换，使得机床可以一次性完成工件两头的加工，但是其工件的前后切换是通过旋转料斗来实现的，而料斗旋转时并没有对工件进行固定，工件有可能会出现移位、滑落等意外发生，使得旋转后的工件与旋转夹头对准不齐，影响操作的进行，而且在夹头内残留的铁屑对于产品装夹同心度会造成一定的的影响。

因此，研制出一种方便对直型工件加工且使得车床能够一次性完成直型工件两头加工的机械手即为本领域工作人员所欲研究的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种工作效率高、能一次完成直型工件的两头加工的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：该机械手包括用于输送直型工件的进料机构、送料机构和用于夹紧直型工件的夹紧机构，其中进料机构设置在工作台的左侧，送料机构设置在工作台的右侧，送料机构包括用于容纳直型工件且能够带动直型工件180°旋转的开闭旋转组件以及将工件送入夹紧机构的推料组件，夹紧机构固定在机床车头内位于开闭旋转组件的左侧，在开闭旋转组件的上方设有可带动开闭旋转组件上下移动的移动机构。

作为改进，所述开闭旋转组件包括开闭夹头以及设置在开闭夹头顶端的旋转气缸，其中开闭夹头包括夹爪以及驱动夹爪开闭的手指气缸，手指气缸设置在旋转气缸的下端与夹爪相连接。

作为改进，所述夹爪采用张开闭合的两爪结构，夹爪可根据不同直型工件拆装切换，当夹爪闭合时，夹爪的内腔能供直型工件装夹部的外接轮廓容纳，当夹爪张开时，夹爪开档大于直型工件的外接轮廓。

作为改进，所述推料组件包括高频连续推进气缸以及用于将开闭旋转夹头内的直型工件推送至夹紧机构的推进块，推进块位于开闭旋转夹头的右侧与夹爪的位置相对应，推进块的后端与高频连续推进气缸的活塞杆相连接，高频连续推进相对于弹性夹头的慢速旋转而言。推进气缸设定每秒多次的连续推进，结合六边型夹头的慢速旋转，使六边形工件以对边夹住的方式进入弹性夹头，实现六边形工件同部位装夹而一次加工两头的现实性。

再改进，所述送料机构固定在一倒L型的固定板上，其中高频连续推进气缸固定在固定板的竖板的右侧，高频连续推进气缸的活塞杆穿过固定板的竖板与推进块的右端相连接，旋转气缸固定在固定板的横板左侧底部。

再改进，所述移动机构包括一垂直气缸和一限位气缸，垂直气缸通过固定支架垂直设置在固定板的横板上方，在固定支架与固定板的横板之间设有导引连接轴，限位气缸平行于垂直气缸设置在固定支架的右侧位于横板的右端上方。

再改进，所述进料机构包括进料轨道以及能将进料轨道上的直型工件逐个推入旋转夹头内的进料气缸，在进料轨道的右侧竖直设有一进料板，进料板固定在工作台上，进料板的上端与固定支架的左侧固定连接。

进一步，所述夹紧机构包括一弹性夹头和用于将弹性夹头上的直型工件顶出且能清除弹性夹头内的残留铁屑的顶出组件，顶出组件包括顶出气缸、与顶出气缸活塞杆相连的顶棒、套在顶棒上的顶杆以及套在顶杆上的固定片和弹簧，弹簧使顶棒保持往后趋势，顶杆的前段为与弹性夹头的内腔相契合的结构，顶杆的后段为连接杆，顶杆内轴向开设有贯穿的中心圆孔，中心圆孔内穿置有一可对有内孔的工件进行内孔铁屑清除的顶棒，顶棒的后端与顶出气缸的活塞杆相连接，并且顶棒的后端有用来抵触顶杆的配合部。

进一步，所述弹性夹头是采用用线切割加工而成的具有六条方棱形状的六边型内腔结构，六边形内腔中成型有以工件装夹长度为深度、以稍大于六边形的内切园为直径进行铰孔的定位台阶作为装夹基准；所述弹性夹头的六边型内腔的六条内壁的中部轴向成型有截面为方形的条形凸筋，顶杆的前段外壁上成型有对应的截面为方形的条形凹槽。

进一步，所述连接板的中部成型有供连接杆穿置的圆孔，连接杆的后端成型有与圆孔相抵限位的环形凸部，顶棒的前端穿过连接板的圆孔插置在顶杆的中心圆孔中；所述顶棒外套设有一弹簧，弹簧的前端支撑在连接板的左侧，顶棒的后端成型有对弹簧的后端进行限位的凸环，同时兼作抵触顶杆的配合部。

最后，还包括有控制所述进料机构、送料机构、夹紧机构中各个气缸动作的包括PLC控制器，在送料机构与进料机构的相应位置设有报警装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：设置开闭旋转组件，通过夹爪夹住工件，通过旋转气缸转动夹爪，使工件一头加工完成后转身180°再进入弹性夹头加工另一头，不仅操作方便省力，而且夹紧牢固稳定；另外，在夹紧机构上设有清除夹紧机构内的残留铁屑的顶出组件，解决了夹紧机构内铁屑残留对于产品装夹同心度的影响导致加工失败问题。本发明结构合理，操作方便，省去了直型工件一头被加工完后需要出入库、生产计划、安排等的工作，减少了工作人员对同一直型工件的多次操作，省时省力，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的前视图；

图3为顶出组件的立体图；

图4为顶出组件的立体分解图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～4所示，一种直型工件转体180°翻转装夹加工机械手装置，包括进料机构2、送料机构3、夹紧机构5和移动机构4，其中进料机构2设置在工作台的左侧，送料机构3设置在进料机构2的右侧，送料机构3包括用于容纳直型工件且能够带动直型工件180°旋转的开闭旋转组件以及将工件送入夹紧机构5的推料组件，夹紧机构5固定在机床车头内位于开闭旋转组件的左侧，移动机构4设置在开闭旋转组件的上方设有可带动开闭旋转组件上下移动；开闭旋转组件包括开闭夹头以及设置在开闭夹头顶端的旋转气缸31，其中开闭夹头包括夹爪32以及驱动夹爪32开闭的手指气缸33，手指气缸33设置在旋转气缸32的下端与夹爪32相连接，夹爪32采用张开闭合的两爪结构，夹爪32可根据不同直型工件拆装切换，当夹爪32闭合时，夹爪32的内腔直径与直型工件装夹部的直径或外接圆容纳，当夹爪32张开时，夹爪开档大于直型工件的直径或外接圆；推料组件包括高频连续推进气缸34以及用于将夹爪32内的直型工件推送至夹紧机构4的推进块35，推进块35位于开闭旋转夹头的右侧与夹爪32的位置相对应，推进块35的后端与高频连续推进气缸34的活塞杆相连接；送料机构3固定在一倒L型的固定板1上，其中高频连续推进气缸34固定在固定板1的竖板11的右侧，高频连续推进气缸34的活塞杆穿过固定板1的竖板11与推进块35的右端相连接，旋转气缸31固定在固定板1的横板12左侧底部；移动机构4包括一垂直气缸41和一限位气缸42，垂直气缸41通过固定支架7垂直设置在固定板1的横板12上方，在固定支架7与固定板1的横板12之间设有导引连接轴43，限位气缸42平行于垂直气缸41设置在固定支架7的右侧位于横板12的右端上方，工作时，通过垂直气缸41带动送料机构3上下移动，而限位气缸42则起到移动限位作用；进料机构2包括进料轨道22以及能将进料轨道22上的直型工件逐个推入开闭旋转夹头内的进料气缸21，在进料轨道22的右侧竖直设有一进料板6，进料板6的底部固定在工作台上，进料板6的上端与固定支架7的左侧固定连接；夹紧机构5包括一弹性夹头51和用于将弹性夹头51上的直型工件顶出且能清除弹性夹头51内的残留铁屑的顶出组件，顶出组件包括顶出气缸52、与顶出气缸52的活塞杆相连的顶棒54、套在顶棒54上的顶杆55以及套在顶杆55上的固定片57和弹簧56，弹性夹头51是采用用线切割加工而成的具有六条方棱形状的六边型内腔结构，六边形内腔51a中成型有以工件装夹长度为深度、以稍大于六边形的内切园为直径进行铰孔的定位台阶51b作为装夹基准，弹性夹头51的六边型内腔51a的六条内壁的中部轴向成型有截面为方形的条形凸筋51c，顶杆55的前段为与弹性夹头51的六边形内腔51a相契合的六边形结构，顶杆55的前段外壁上成型有与弹性夹头51内壁上的条形凸筋51c相对应的截面为方形的条形凹槽55a，顶杆55的后段为缩径的圆柱形的连接杆55b，连接杆55b的后端通过顶棒54与顶出气缸52的活塞杆52a相连接，顶杆55穿置在弹性夹头51的六边形内腔51a中，起到推出工件及清除六边形内腔51a残留的铁屑的作用，顶杆55内轴向开设有贯穿的中心圆孔55c，顶棒54穿置在顶杆55的中心圆孔55c中，顶棒54的前段为与中心圆孔55c相匹配的圆柱形，顶棒54的后端与顶出气缸52的活塞杆52a相连接；连接杆55b的后端套设有一连接板57，连接板57固定安装在机床的左端，顶出气缸52通过支架安装在连接板57的左侧，连接板57的中部成型有供连接杆55b穿置的圆孔57a，连接杆55b的后端成型有与圆孔57a相抵限位的环形凸部55d，顶棒54的前端穿过连接板57的圆孔57a插置在顶杆55的中心圆孔55c中，顶棒54外套设有一弹簧56，弹簧56的前端支撑在连接板57的左侧，顶棒54的后端成型有对弹簧56的后端进行限位的凸环54a，同时兼作抵触顶杆55的配合部。在弹性夹头51的外侧中部套设有一套环53，对弹性夹头51起到夹紧作用。当加工的直型工件的截面为六边形时，弹性夹头51的内壁面为六边形，当加工的直型工件的夹持部位为圆形时，弹性夹头51为圆形、液压三爪或两爪。

机床左端安装连接板57，顶出气缸52通过支架安装在连接板57的左侧，顶出气缸52起到对顶杆55的推动作用。

另外，整个装置还包括PLC控制器，用于控制整个装置的各个机构的运行，在送料机构3与进料机构2的相应位置设有报警装置。

工作时，在进料轨道22内的直型工件由送料气缸21进行推送，将进料轨道22内的直型工件推入开闭旋转夹头的夹爪32内，进料轨道22缩回，垂直气缸41下移，带动导引连接轴43下移，使开闭旋转夹头的夹爪32与弹性夹头51对准(同一轴线)然后高频连续推进气缸34带动推进块35多次高频推进位于夹爪32内的直型工件，此动作配合主轴上的弹性夹头51的慢速旋转(在六个面相互对应时)将工件左端推入弹性夹头51，弹性夹头51将直型工件夹紧后，开闭旋转夹头的夹爪32张开，开闭旋转组件原路上升到高处，夹爪32闭合，然后车床对直型工件的一头进行加工。

一头加工好后，开闭旋转组件再次下移使夹爪32与弹性夹头51对准，顶出气缸52带动顶杆55将直型工件顶入夹爪32内，夹爪32抓住，然后限位气缸42伸出限位、夹爪32上移至中间位置停顿(此处有旋转的空间)，然后旋转气缸31带动直型工件旋转180度(使工件掉头)，夹爪32再下移对准车床的弹性夹头1，之后，再次由高频连续推进气缸34把直型工件送入弹性夹头51，弹性夹头51夹紧直型工件，夹爪32张开，限位气缸42缩回，开闭旋转组件返回高处，然后夹爪32闭合，等待下一动作循环，车床对直型工件的另一头进行加工。

等到直型工件的两头都加工好后，然后弹性夹头51放松，顶出气缸52推动直型工件出弹性夹头51，使加工好的直型工件进入收产品装置中，完成一个工件的制作。

顶出组件工作原理是，当加工需要有内孔的工件时，在顶杆55内钻孔，孔内再内置一顶棒54，顶棒54通过顶杆55的中心圆孔55c，后端通过弹簧56及凸环54a与连接板57连接，工作时在顶出气缸52推动下先顶出工件内孔的铁屑，再推出工件。

顶出时，在顶出气缸52的作用下，顶棒54先穿过顶杆55的中心圆孔55c从弹性夹头51的前端顶出，对工件内孔残留的铁屑进行清除；接着，顶出气缸52克服弹簧56的作用力继续往前顶出，使顶棒54后端的凸环54a抵触顶杆55后段连接杆尾端的环形凸部55d，从而进一步推动顶杆55向外移动，此时，弹性夹头51松开，顶杆55的前段契合型六边形结构从弹性夹头51的前端顶出，工件被推出弹性夹头51，与此同时，弹性夹51内残留的铁屑也得到清除。

当加工的工件没有内孔时，本实施例中的顶棒54可以删去，顶杆55可直接与顶出气缸52相连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：包括用于输送直型工件的进料机构、送料机构和用于夹紧直型工件的夹紧机构，其中进料机构设置在工作台的左侧，送料机构设置在工作台的右侧，送料机构包括用于容纳直型工件且能够带动直型工件180°旋转的开闭旋转组件以及将工件送入夹紧机构的推料组件，夹紧机构固定在机床车头内位于开闭旋转组件的左侧，在开闭旋转组件的上方设有可带动开闭旋转组件上下移动的移动机构；

所述夹紧机构包括一弹性夹头和用于将弹性夹头上的直型工件顶出且能清除弹性夹头内的残留铁屑的顶出组件，顶出组件包括顶出气缸、与顶出气缸活塞杆相连的顶棒、套在顶棒上的顶杆以及套在顶杆上的连接板和弹簧，弹簧使顶棒保持往后趋势，顶杆的前段为与弹性夹头的内腔相契合的结构，顶杆的后段为连接杆，顶杆内轴向开设有贯穿的中心圆孔，中心圆孔内穿置有一可对有内孔的工件进行内孔铁屑清除的顶棒，顶棒的后端与顶出气缸的活塞杆相连接，并且顶棒的后端有用来抵触顶杆的配合部；

所述连接板的中部成型有供连接杆穿置的圆孔，连接杆的后端成型有与圆孔相抵限位的环形凸部，顶棒的前端穿过连接板的圆孔插置在顶杆的中心圆孔中；所述顶棒外套设有一弹簧，弹簧的前端支撑在连接板的左侧，顶棒的后端成型有对弹簧的后端进行限位的凸环，同时兼作抵触顶杆的配合部；

所述开闭旋转组件包括开闭夹头以及设置在开闭夹头顶端的旋转气缸，其中开闭夹头包括夹爪以及驱动夹爪开闭的手指气缸，手指气缸设置在旋转气缸的下端与夹爪相连接。

2.根据权利要求1所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述夹爪采用张开闭合的两爪结构，夹爪可根据不同直型工件拆装切换，当夹爪闭合时，夹爪的内腔能供直型工件装夹部的外接轮廓容纳，当夹爪张开时，夹爪开档大于直型工件的外接轮廓。

3.根据权利要求2所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述推料组件包括高频连续推进气缸以及用于将开闭旋转夹头内的直型工件推送至夹紧机构的推进块，推进块位于开闭旋转夹头的右侧与夹爪的位置相对应，推进块的后端与高频连续推进气缸的活塞杆相连接，高频连续推进相对于弹性夹头的慢速旋转而言。

4.根据权利要求3所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述送料机构固定在一倒L型的固定板上，其中高频连续推进气缸固定在固定板的竖板的右侧，高频连续推进气缸的活塞杆穿过固定板的竖板与推进块的右端相连接，旋转气缸固定在固定板的横板左侧底部。

5.根据权利要求4所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述移动机构包括一垂直气缸和一限位气缸，垂直气缸通过固定支架垂直设置在固定板的横板上方，在固定支架与固定板的横板之间设有导引连接轴，限位气缸平行于垂直气缸设置在固定支架的右侧位于横板的右端上方。

6.根据权利要求5所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述进料机构包括进料轨道以及能将进料轨道上的直型工件逐个推入旋转夹头内的进料气缸，在进料轨道的右侧竖直设有一进料板，进料板固定在工作台上，进料板的上端与固定支架的左侧固定连接。

7.根据权利要求1所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：所述弹性夹头是采用用线切割加工而成的具有六条方棱形状的六边型内腔结构，六边形内腔中成型有以工件装夹长度为深度、以稍大于六边形的内切园为直径进行铰孔的定位台阶作为装夹基准；所述弹性夹头的六边型内腔的六条内壁的中部轴向成型有截面为方形的条形凸筋，顶杆的前段外壁上成型有对应的截面为方形的条形凹槽。

8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的直型工件转体180度翻转装夹加工机械手装置，其特征在于：还包括有控制所述进料机构、送料机构、夹紧机构中各个气缸动作的包括PLC控制器，在送料机构与进料机构的相应位置设有报警装置。