CN109516088A - 一种工位切换机构及其工位切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工位切换机构及其工位切换方法。工件切换工位往往需要采用传感器和机械手配合完成。本发明装置包括机架、底板一、底板二、同步带输送机构、驱动机构、棘轮机构、圆柱凸轮机构组和推进机构。本发明方法如下：驱动机构经棘轮机构驱动同步带输送机构的同步带进给和间歇；同步带处于间歇状态时，驱动机构经圆柱凸轮机构组和推进机构驱动工件由同步带转移至工件固定座，工件加工完毕后再由工件固定座转移至同步带；加工完毕的工件回到同步带后，驱动机构经棘轮机构驱动同步带回到初始位置。本发明减少了传感器和机械手的使用，降低了制造成本。

Description

一种工位切换机构及其工位切换方法

技术领域

本发明属于工业生产领域，具体涉及一种工位切换机构及其工位切换方法。

背景技术

在工业化生产过程中，工件的加工往往需要在不同工位进行。目前在生产过程中往往采用传感器和机械手等配合完成，这加大了设备的成本，同时，在使用机械手和传感器时，增大了出现故障的可能性，无法保证高可靠性的要求。因此，为满足切换工位的要求，需要一种机械式联动机构完成工位切换，确保生产的高效和可靠性。

发明内容

本发明的目的是为适应工业化生产过程中切换不同工位的需求，提供一种工位切换机构及其工位切换方法，可切换生产所需的零件至所需工位，待加工完成后移动至产线前往下一工位，机构采用联动式，节省了传感器和机械手的使用，节约了成本且提高了可靠性。

本发明采用以下技术方案实现：

本发明一种工位切换机构，包括机架、底板一、底板二、同步带输送机构、驱动机构、棘轮机构、圆柱凸轮机构组和推进机构；底板一和底板二均固定在机架上。所述的同步带输送机构包括轴承座三、轴一、同步带、轴二、主动辊子和从动辊子；主动辊子和从动辊子通过同步带连接，从动辊子与轴一固定，主动辊子与轴二固定；轴一和轴二两端均通过轴承支承在轴承座三上，轴承座三与底板一固定。

所述的驱动机构包括电机固定架、电机一、电机二和驱动组件；电机一和电机二的底座均通过螺钉固定在电机固定架上，电机固定架与底板二固定；电机一通过一个驱动组件驱动轴三，电机二通过另一个驱动组件驱动轴五；轴三和轴五均通过轴承支承在轴承座二上，轴承座二固定在轴承座支撑架二上，轴承座支撑架二固定在底板一底部。

所述的棘轮机构包括连杆二、滚轮、弧形连接板、棘轮、顶杆、弹簧和中空限位螺柱；连杆二上开设有配合孔，连杆二与轴二固定；棘轮与轴二固定；弧形连接板间距设置在棘轮顶部，并与底板一固定；弧形连接板的圆心在轴二的中心轴线上；两个滚轮均与连杆二顶部铰接；滚轮位于棘轮顶部，与轴二的径向间距等于弧形连接板外弧面的半径；中空限位螺柱与配合孔通过螺纹连接，顶杆穿过配合孔和中空限位螺柱；弹簧套置在顶杆上；弹簧顶端与顶杆圆柱面固定，底端与中空限位螺柱顶面固定，所述的弹簧为拉伸弹簧。

所述的圆柱凸轮机构组包括圆柱凸轮机构一和圆柱凸轮机构二；所述的圆柱凸轮机构一包括圆柱凸轮一、滚子一、齿轮杆一、滑轨一、滑块一、齿条一、偏心轮和连杆一；圆柱凸轮一与轴三固定连接，滑轨一与底板二固定，滑块一与滑轨一构成滑动副；齿条一与滑块一固定；滚子一与齿轮杆一一端铰接，并与圆柱凸轮一构成凸轮副；齿轮杆一另一端设有与齿条一构成齿轮副的轮齿；偏心轮与轴三固定，连杆一一端偏心铰接在偏心轮上，另一端与连杆二底部铰接；所述的圆柱凸轮机构二包括圆柱凸轮二、滚子二、齿轮杆二、滑轨三、滑块三和齿条二；圆柱凸轮二与轴五固定连接，滑轨三与底板二固定，滑块三与滑轨三构成滑动副；齿条二与滑块三固定；滚子二与齿轮杆二一端铰接，并与圆柱凸轮二构成凸轮副；齿轮杆二另一端设有与齿条二构成齿轮副的轮齿；齿轮杆一和齿轮杆二中部均固定有轴四，轴四通过轴承支承在轴承座一上，轴承座一固定在轴承座支撑架一上；轴承座支撑架一固定在底板二上。

所述的推进机构包括连接杆一、连接杆二、连接杆三、连接杆四、推进块固定架和工位固定座；连接杆一与齿条一固定，连接杆三与齿条二固定，连接杆三和连接杆四固定，连接杆一和连接杆二固定，连接杆四与推进块连接板一固定，连接杆二与推进块连接板二固定；推进块连接板一和推进块连接板二上均固定有推进块固定架，推进块固定架顶部分别与推进块一和推进块二固定；工位固定座设置在推进块二底部，并与底板一固定；推进块一和推进块二对称设置在同步带两侧。滑轨二和滑轨四均与底板一固定；滑块二与滑轨二构成滑动副，并与推进块连接板一固定；滑块四与滑轨四构成滑动副，并与推进块连接板二固定。

所述的驱动组件包括主动带轮、皮带和从动带轮；从动带轮与主动带轮通过皮带连接；电机一和电机二的输出轴分别与一个驱动组件的主动带轮固定，轴三和轴五分别与一个驱动组件的从动带轮固定。

所述推进块固定架的调节孔与推进块连接板一或推进块连接板二通过螺栓连接。

该工位切换机构的工位切换方法，具体如下：

同步带上输入工件；电机一通过一个驱动组件驱动轴三，轴三带动圆柱凸轮一和偏心轮转动；偏心轮经连杆一带动连杆二摆动；连杆二摆动过程中，首先，顶杆与棘轮的齿槽接触带动棘轮转动，棘轮带动同步带输送机构，实现同步带进给；然后，滚轮与弧形连接板接触，沿着弧形连接板的斜面上升至弧形连接板上，进而带动顶杆沿着棘轮的齿形面和弧形连接板的斜面上升至弧形连接板上，此时，连杆二摆动，棘轮不动，实现同步带的间歇；接着，连杆二回摆，顶杆脱离弧形连接板时重新嵌入棘轮的齿槽内，带动同步带输送机构，实现同步带回转；最后，连杆二回摆至初始位置时，同步带也回到初始位置。轴三带动圆柱凸轮一时，圆柱凸轮一和滚子一组成的凸轮副带动齿轮杆一往复摆动，齿轮杆一带动齿条一做往复的直线运动，齿条一经连接杆一、连接杆二、推进块连接板二和推进块固定架带动推进块一做往复直线运动，并在同步带处于间歇状态时，推进块一推动工件由同步带转移至工件固定座。另外，电机二通过另一个驱动组件驱动轴五；轴五带动圆柱凸轮二转动，圆柱凸轮二和滚子二组成的凸轮副带动齿轮杆二往复摆动，齿轮杆二带动齿条二做往复的直线运动，齿条二经连接杆三、连接杆四、推进块连接板二和推进块固定架带动推进块二做往复直线运动；工件加工过程中，圆柱凸轮二处于近休止段；在同步带处于间歇状态且圆柱凸轮一回程后，工件加工完毕，推进块连接板二推动工件由工件固定座转移至同步带。加工完毕的工件回到同步带后，顶杆才重新嵌入棘轮的齿槽内，带动同步带回到初始位置。

本发明的有益效果：

1、本发明减少了传感器和机械手的使用，降低了制造成本；

2、本发明可实现间歇进给，节省了能源的使用；

3、本发明采用联动控制，提高了设备的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明的侧视图一；

图3为本发明的侧视图二；

图4为本发明拆除机架、底板一和底板二后的结构立体图；

图5为本发明中棘轮机构的机构原理示意图；

图6为本发明中棘轮机构的剖视图。

图中：1、底板二，2-1、主动带轮，2-2、从动带轮，3、皮带，4、电机固定架，5-1、电机一，5-2、电机二，6、推进块固定架，7、推进块一，8、轴承座三，9、轴一，10、同步带，11、推进块二，12、轴二，13、机架，14-1、主动辊子，14-2、从动辊子，15、底板一，16、调节孔，17-1、圆柱凸轮一，17-2、圆柱凸轮二，18-1、滚子一，18-2、滚子二，19、偏心轮，20、连杆一，21、轴承座支撑架二，22、轴承座二，23-1、轴三，23-2、轴五，24-1、齿轮杆一，24-2、齿轮杆二，25-1、滑轨一，25-2、滑轨三，26-1、滑块一，26-2、滑块三，27、轴承座支撑架一，28、轴承座一，29-1、齿条一，29-2、齿条二，30、连接杆一，31、连接杆二，32、连接杆三，33、连接杆四，34、连杆二，34-1、配合孔，35、滚轮，36、弧形连接板，37、棘轮，38、顶杆，39、弹簧，40-1、滑轨二，40-2、滑轨四，41-1、滑块二，41-2、滑块四，42、工位固定座，43-1、推进块连接板一，43-2、推进块连接板二，44、中空限位螺柱，45、轴四。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1~ 6所示，一种工位切换机构，包括机架13、底板一15、底板二1、同步带输送机构、驱动机构、棘轮机构、圆柱凸轮机构组和推进机构；底板一和底板二均固定在机架13上。

同步带输送机构包括轴承座三8、轴一9、同步带10、轴二12、主动辊子14-1和从动辊子14-2；主动辊子14-1和从动辊子14-2通过同步带10连接，从动辊子14-2与轴一9固定，主动辊子14-1与轴二12固定；轴一9和轴二12两端均通过轴承支承在轴承座三8上，轴承座三8与底板一15固定。

驱动机构包括电机固定架4、电机一5-1、电机二5-2和驱动组件；电机一5-1和电机二5-2的底座均通过螺钉固定在电机固定架4上，电机固定架4与底板二1固定；电机一5-1通过一个驱动组件驱动轴三23-1，电机二5-2通过另一个驱动组件驱动轴五23-2；驱动组件包括主动带轮2-1、皮带3和从动带轮2-2；从动带轮2-2与主动带轮2-1通过皮带3连接；电机一5-1和电机二5-2的输出轴分别与一个驱动组件的主动带轮2-1固定，轴三23-1和轴五23-2分别与一个驱动组件的从动带轮2-2固定；轴三23-1和轴五23-2均通过轴承支承在轴承座二22上，轴承座二22固定在轴承座支撑架二21上，轴承座支撑架二21固定在底板一15底部。

如图4、5和6所示，棘轮机构包括连杆二34、滚轮35、弧形连接板36、棘轮37、顶杆38、弹簧39和中空限位螺柱44；连杆二34上开设有配合孔34-1，连杆二34与轴二12固定；棘轮37与轴二12固定；弧形连接板36间距设置在棘轮37顶部，并与底板一15固定；弧形连接板36的圆心在轴二12的中心轴线上；两个滚轮35均与连杆二34顶部铰接；滚轮35位于棘轮37顶部，与轴二12的径向间距等于弧形连接板外弧面的半径；中空限位螺柱44与配合孔34-1通过螺纹连接，顶杆38穿过配合孔34-1和中空限位螺柱44；弹簧39套置在顶杆38上；弹簧39顶端与顶杆38圆柱面固定，底端与中空限位螺柱44顶面固定，弹簧为拉伸弹簧。

如图1、2、3和4所示，圆柱凸轮机构组包括圆柱凸轮机构一和圆柱凸轮机构二；圆柱凸轮机构一包括圆柱凸轮一17-1、滚子一18-1、齿轮杆一24-1、滑轨一25-1、滑块一26-1、齿条一29-1、偏心轮19和连杆一20；圆柱凸轮一17-1与轴三23-1固定连接，滑轨一25-1与底板二1固定，滑块一26-1与滑轨一25-1构成滑动副；齿条一29-1与滑块一26-1固定；滚子一18-1与齿轮杆一24-1一端铰接，并与圆柱凸轮一17-1构成凸轮副；齿轮杆一24-1另一端设有与齿条一构成齿轮副的轮齿；偏心轮19与轴三23-1固定，连杆一20一端偏心铰接在偏心轮19上，另一端与连杆二34底部铰接；圆柱凸轮机构二包括圆柱凸轮二17-2、滚子二18-2、齿轮杆二24-2、滑轨三25-2、滑块三26-2和齿条二29-2；圆柱凸轮二17-2与轴五23-2固定连接，滑轨三25-2与底板二1固定，滑块三26-2与滑轨三25-2构成滑动副；齿条二29-2与滑块三26-2固定；滚子二18-2与齿轮杆二24-2一端铰接，并与圆柱凸轮二17-2构成凸轮副；齿轮杆二24-2另一端设有与齿条二构成齿轮副的轮齿；齿轮杆一24-1和齿轮杆二24-2中部均固定有轴四45，轴四45通过轴承支承在轴承座一28上，轴承座一28固定在轴承座支撑架一27上；轴承座支撑架一27固定在底板二1上。

推进机构包括连接杆一30、连接杆二31、连接杆三32、连接杆四33、推进块固定架6和工位固定座42；连接杆一30与齿条一29-1固定，连接杆三32与齿条二29-2固定，连接杆三32和连接杆四33固定，连接杆一30和连接杆二31固定，连接杆四33与推进块连接板一43-1固定，连接杆二31与推进块连接板二43-2固定；推进块连接板一43-1和推进块连接板二43-2上均固定有推进块固定架6（推进块固定架的调节孔16与推进块连接板一43-1或推进块连接板二43-2通过螺栓连接），推进块固定架6顶部分别与推进块一7和推进块二11固定；工位固定座42设置在推进块二11底部，并与底板一15固定；推进块一7和推进块二11对称设置在同步带10两侧。滑轨二40-1和滑轨四40-2均与底板一15固定；滑块二41-1与滑轨二40-1构成滑动副，并与推进块连接板一43-1固定；滑块四41-2与滑轨四40-2构成滑动副，并与推进块连接板二43-2固定。

该工位切换机构的工位切换方法，具体如下：

同步带10上输入工件；电机一5-1通过一个驱动组件驱动轴三23-1，轴三23-1带动圆柱凸轮一17-1和偏心轮19转动；偏心轮19经连杆一20带动连杆二34摆动；连杆二34摆动过程中，首先，顶杆38与棘轮37的齿槽接触带动棘轮37转动，棘轮37带动同步带输送机构，实现同步带10进给；然后，滚轮35与弧形连接板36接触，沿着弧形连接板36的斜面上升至弧形连接板36上，进而带动顶杆38沿着棘轮37的齿形面和弧形连接板36的斜面上升至弧形连接板36上，此时，连杆二34摆动，棘轮不动，实现同步带10的间歇；接着，连杆二34回摆，顶杆38脱离弧形连接板36时重新嵌入棘轮37的齿槽内，带动同步带输送机构，实现同步带10回转；最后，连杆二34回摆至初始位置时，同步带10也回到初始位置。轴三23-1带动圆柱凸轮一17-1时，圆柱凸轮一17-1和滚子一18-1组成的凸轮副带动齿轮杆一24-1往复摆动，齿轮杆一24-1带动齿条一29-1做往复的直线运动，齿条一29-1经连接杆一30、连接杆二31、推进块连接板二43-2和推进块固定架6带动推进块一7做往复直线运动，并在同步带10处于间歇状态时，推进块一7推动工件由同步带10转移至工件固定座42。另外，电机二5-2通过另一个驱动组件驱动轴五23-2；轴五23-2带动圆柱凸轮二17-2转动，圆柱凸轮二17-2和滚子二18-2组成的凸轮副带动齿轮杆二24-2往复摆动，齿轮杆二24-2带动齿条二29-2做往复的直线运动，齿条二29-2经连接杆三32、连接杆四33、推进块连接板二43-1和推进块固定架6带动推进块二11做往复直线运动；工件加工过程中，圆柱凸轮二17-2处于近休止段；在同步带10处于间歇状态且圆柱凸轮一17-1回程后，工件加工完毕，推进块连接板二43-1推动工件由工件固定座42转移至同步带10。加工完毕的工件回到同步带10后，顶杆38才重新嵌入棘轮37的齿槽内，带动同步带10回到初始位置。本发明工位切换的整个过程通过电机一5-1和电机二5-2的时序配合就能实现，无需传感器和机械手。

Claims (4)

1.一种工位切换机构，包括机架、底板一、底板二、同步带输送机构、驱动机构、棘轮机构、圆柱凸轮机构组和推进机构，底板一和底板二均固定在机架上，其特征在于：所述的同步带输送机构包括轴承座三、轴一、同步带、轴二、主动辊子和从动辊子；主动辊子和从动辊子通过同步带连接，从动辊子与轴一固定，主动辊子与轴二固定；轴一和轴二两端均通过轴承支承在轴承座三上，轴承座三与底板一固定；

所述的驱动机构包括电机固定架、电机一、电机二和驱动组件；电机一和电机二的底座均通过螺钉固定在电机固定架上，电机固定架与底板二固定；电机一通过一个驱动组件驱动轴三，电机二通过另一个驱动组件驱动轴五；轴三和轴五均通过轴承支承在轴承座二上，轴承座二固定在轴承座支撑架二上，轴承座支撑架二固定在底板一底部；

所述的棘轮机构包括连杆二、滚轮、弧形连接板、棘轮、顶杆、弹簧和中空限位螺柱；连杆二上开设有配合孔，连杆二与轴二固定；棘轮与轴二固定；弧形连接板间距设置在棘轮顶部，并与底板一固定；弧形连接板的圆心在轴二的中心轴线上；两个滚轮均与连杆二顶部铰接；滚轮位于棘轮顶部，与轴二的径向间距等于弧形连接板外弧面的半径；中空限位螺柱与配合孔通过螺纹连接，顶杆穿过配合孔和中空限位螺柱；弹簧套置在顶杆上；弹簧顶端与顶杆圆柱面固定，底端与中空限位螺柱顶面固定，所述的弹簧为拉伸弹簧；

所述的圆柱凸轮机构组包括圆柱凸轮机构一和圆柱凸轮机构二；所述的圆柱凸轮机构一包括圆柱凸轮一、滚子一、齿轮杆一、滑轨一、滑块一、齿条一、偏心轮和连杆一；圆柱凸轮一与轴三固定连接，滑轨一与底板二固定，滑块一与滑轨一构成滑动副；齿条一与滑块一固定；滚子一与齿轮杆一一端铰接，并与圆柱凸轮一构成凸轮副；齿轮杆一另一端设有与齿条一构成齿轮副的轮齿；偏心轮与轴三固定，连杆一一端偏心铰接在偏心轮上，另一端与连杆二底部铰接；所述的圆柱凸轮机构二包括圆柱凸轮二、滚子二、齿轮杆二、滑轨三、滑块三和齿条二；圆柱凸轮二与轴五固定连接，滑轨三与底板二固定，滑块三与滑轨三构成滑动副；齿条二与滑块三固定；滚子二与齿轮杆二一端铰接，并与圆柱凸轮二构成凸轮副；齿轮杆二另一端设有与齿条二构成齿轮副的轮齿；齿轮杆一和齿轮杆二中部均固定有轴四，轴四通过轴承支承在轴承座一上，轴承座一固定在轴承座支撑架一上；轴承座支撑架一固定在底板二上；

所述的推进机构包括连接杆一、连接杆二、连接杆三、连接杆四、推进块固定架和工位固定座；连接杆一与齿条一固定，连接杆三与齿条二固定，连接杆三和连接杆四固定，连接杆一和连接杆二固定，连接杆四与推进块连接板一固定，连接杆二与推进块连接板二固定；推进块连接板一和推进块连接板二上均固定有推进块固定架，推进块固定架顶部分别与推进块一和推进块二固定；工位固定座设置在推进块二底部，并与底板一固定；推进块一和推进块二对称设置在同步带两侧；滑轨二和滑轨四均与底板一固定；滑块二与滑轨二构成滑动副，并与推进块连接板一固定；滑块四与滑轨四构成滑动副，并与推进块连接板二固定。

2.根据权利要求1所述的一种工位切换机构，其特征在于：所述的驱动组件包括主动带轮、皮带和从动带轮；从动带轮与主动带轮通过皮带连接；电机一和电机二的输出轴分别与一个驱动组件的主动带轮固定，轴三和轴五分别与一个驱动组件的从动带轮固定。

3.根据权利要求1所述的一种工位切换机构，其特征在于：所述推进块固定架的调节孔与推进块连接板一或推进块连接板二通过螺栓连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种工位切换机构的工位切换方法，其特征在于：该方法具体如下：

同步带上输入工件；电机一通过一个驱动组件驱动轴三，轴三带动圆柱凸轮一和偏心轮转动；偏心轮经连杆一带动连杆二摆动；连杆二摆动过程中，首先，顶杆与棘轮的齿槽接触带动棘轮转动，棘轮带动同步带输送机构，实现同步带进给；然后，滚轮与弧形连接板接触，沿着弧形连接板的斜面上升至弧形连接板上，进而带动顶杆沿着棘轮的齿形面和弧形连接板的斜面上升至弧形连接板上，此时，连杆二摆动，棘轮不动，实现同步带的间歇；接着，连杆二回摆，顶杆脱离弧形连接板时重新嵌入棘轮的齿槽内，带动同步带输送机构，实现同步带回转；最后，连杆二回摆至初始位置时，同步带也回到初始位置；轴三带动圆柱凸轮一时，圆柱凸轮一和滚子一组成的凸轮副带动齿轮杆一往复摆动，齿轮杆一带动齿条一做往复的直线运动，齿条一经连接杆一、连接杆二、推进块连接板二和推进块固定架带动推进块一做往复直线运动，并在同步带处于间歇状态时，推进块一推动工件由同步带转移至工件固定座；另外，电机二通过另一个驱动组件驱动轴五；轴五带动圆柱凸轮二转动，圆柱凸轮二和滚子二组成的凸轮副带动齿轮杆二往复摆动，齿轮杆二带动齿条二做往复的直线运动，齿条二经连接杆三、连接杆四、推进块连接板二和推进块固定架带动推进块二做往复直线运动；工件加工过程中，圆柱凸轮二处于近休止段；在同步带处于间歇状态且圆柱凸轮一回程后，工件加工完毕，推进块连接板二推动工件由工件固定座转移至同步带；加工完毕的工件回到同步带后，顶杆才重新嵌入棘轮的齿槽内，带动同步带回到初始位置。