CN109571279B - 一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统 - Google Patents

Abstract

本发明的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，包括储料架、运转机构、过渡机构、喷丸夹具和控制器，储料架放置在运转机构两侧；所述运转机构包括可旋转的机械臂和夹持结构，机械臂带动夹持结构将产品从喷丸夹具上进料和卸料；夹持结构分别安装有多个夹爪组件及与所述夹爪组件相适配的夹紧气缸和检测相机，上述机构与控制器通讯连接。通过对储料架、运转机构、过渡机构和喷丸夹具的重新布局，针对螺旋伞齿轮的结构特性，创造性地将上述设备进行改进和调整；实现对不同螺旋伞齿轮产品的上料，无需更换工装，能同时对成套产品进行装卸，生产效率高；且产品流转时定位精准，不易产生磕碰伤，大大提高成品的品质，喷丸后的产品一致性好。

Description

一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统

技术领域

本发明涉及喷丸加工技术领域，尤其涉及一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统。

背景技术

强化喷丸通过高速钢丸的打击，使齿轮表层的马氏体微观结构细化，位错密度增加，晶格畸变加剧，使齿轮表面发生加工硬化。还可以使残余奥氏体转变成孪晶马氏体，对齿轮强度的提高有明显加强作用；可以产生对齿轮强度极为有利宏观残余压应力，其残余压应力右高达800-1000MPa；可以使齿轮切削加工时在齿根处产生的尖角刀痕趋于圆滑，还可以在齿轮表面形成均匀的“弹坑”(塑性变形)，齿轮工作时存积润滑油，提高齿轮的抗弯曲疲劳强度及抗胶合能力，尤其对准双曲面齿轮十分有利。

由于齿轮的结构不同，以前齿轮的喷丸依靠人工进行装卸产品，这样不但劳动强度大，工作效率低，且产品不确定因素多，且易发生产品磕碰等情况，影响产品质量；使用机械手装卸产品是势在必行的趋势，但螺旋伞齿轮的主动齿轮和从动齿轮结构差异较大，很难使用同一个机械手进行夹取，并且夹取过程难以实现精准抓取和放置，难以实现喷丸机自动装卸产品的问题。现有的强喷系统只能手动抓取产品上下料。不能同时对同类型的主动齿轮或从动齿轮，进行加工，更换产品需要更换相应的工装，操作繁杂。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，通过对储料架、运转机构、过渡机构和喷丸夹具的重新布局，针对螺旋伞齿轮的结构特性，创造性地将上述设备进行改进和调整；克服喷丸工序中产品手动作业时效率不能保持，更换产品自动作业时不能连续，需更换工装等问题；本发明的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统能实现对不同螺旋伞齿轮产品的上料，无需更换工装，能同时对成套产品进行装卸，生产效率高；且产品流转时定位精准，不易产生磕碰伤，大大提高成品的品质，喷丸后的产品一致性好。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

提供一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，包括储料架、运转机构、过渡机构、喷丸夹具和控制器，

所述储料架包括从动齿轮储料架和/或主动齿轮储料架，所述储料架放置在运转机构两侧；

所述运转机构包括可旋转的机械臂和夹持结构，所述机械臂带动夹持结构将产品从喷丸夹具上进料和卸料；所述夹持结构分别安装有多个夹爪组件及与所述夹爪组件相适配的夹紧气缸和检测相机；所述运转机构、储料架、过渡机构、喷丸夹具与控制器通讯连接。

本发明将储料架、运转机构、过渡机构、喷丸夹具集成为一个系统，生产系统的各个装置通过控制器的协调控制，控制器和相应装置配合，能有效控制生产工艺，实现生产的智能化和自动化。

进一步地，所述喷丸夹具为成套的螺旋伞齿轮的夹具，包括从动齿轮夹具和主动齿轮夹具；所述从动齿轮夹具为中心设有定位孔，所述从动齿轮夹具包括扇形的阶梯状凸台，相邻所述阶梯状凸台间设有安装孔；所述主动齿轮夹具包括定位套、支撑管和底部法兰，所述定位套安装在支撑管内壁，所述支撑管与定位孔相适配，所述底部法兰与喷丸设备的转台固定连接；优选地，所述定位套为弹性材料，与支撑管过盈配合。

本发明的喷丸夹具安装在喷丸设备的转台上，可以通过转台的旋转将产品转入喷丸设备内；喷丸夹具为成套的螺旋伞齿轮的夹具，且从动齿轮夹具包括扇形的阶梯状凸台，能同时适合不同型号不同直径的从动齿轮产品的放置，实现无需更换夹具，即可喷丸不同产品。从动齿轮夹具与主动齿轮夹具的成套配合放置，节省设备空间，能同时喷丸几套产品，生产效率高。

进一步地，所述支撑管的长度大于主动齿轮杆部的长度。

进一步优选地，所述喷丸夹具还包括安装座，所述安装座套接在支撑管外壁，与所述从动齿轮固定连接。

进一步地，所述可旋转的机械臂包括机器人和与机器人通过法兰链接的夹持结构。所述机器人将夹爪结构运转至固定角度，固定位置，实现夹爪和产品的转移。夹爪结构通过气缸连杆机构对产品实现夹取。

进一步地，所述夹持结构包括勾爪、主动齿轮夹爪和从动齿轮夹爪；所述勾爪设置在夹持结构的端部，所述主动齿轮夹爪和从动齿轮夹爪均包括L型夹持端、固定端和连接座，所述固定端通过加强板与连接座固定连接，所述连接座与滑动机构可拆卸连接。

进一步地，所述勾爪包括勾取部件、承载杆部和夹紧挡板，所述承载杆部的长度大于从动齿轮的齿宽；所述夹紧挡板通过夹紧气缸带动。

本发明的夹持结构的勾爪为从动齿轮而设定，将储料架分设在运转机构的两侧，靠近过渡机构的一侧的储料架用于存放从动齿轮，另一个储料架用于存放主动齿轮；将勾爪穿过储料架的从动齿轮的内孔，运输到过渡机构上，通过运转机构的旋转电机带动夹持结构，将从动齿轮夹爪对准产品，夹取运送到喷丸夹具的从动齿轮夹具上；再将夹持结构旋转180°，翻转到主动齿轮夹爪一侧，通过机械臂带动夹持结构至主动齿轮的储料架处，夹取主动齿轮，放置到主动齿轮夹具的定位孔内，实现成套螺旋伞齿轮的装载。

进一步地，所述过渡机构包括固定底座、承载台和限位架；所述限位架安装在承载台的底部，所述限位架的宽度小于从动齿轮的最大直径。

更进一步地，所述承载台的高度为从动齿轮直径的1/2～2/3，所述承载台与水平面呈45°～80°角。

本发明的过渡机构创造性地解决了从动齿轮运转过程中无法精确放置在从动齿轮夹具上的问题，实现了本螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统的自动化。本过渡机构结构简单无需特殊的要求，生产成本低，使用方便。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统通过储料架、运转机构、过渡机构和喷丸夹具的重新布局，针对螺旋伞齿轮的结构特性，创造性地将上述设备进行改进和调整；克服喷丸工序中产品手动作业时效率不能保持，更换产品自动作业时不能连续，需更换工装等问题。

本发明的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统能实现对不同螺旋伞齿轮产品的上料，无需更换工装，能同时对成套产品进行装卸，生产效率高；且产品流转时定位精准，不易产生磕碰伤，大大提高成品的品质，喷丸后的产品一致性好。

本发明的喷丸夹具安装在喷丸设备的转台上，可以通过转台的旋转将产品转入喷丸设备内；喷丸夹具为成套的螺旋伞齿轮的夹具，且从动齿轮夹具包括扇形的阶梯状凸台，能同时适合不同型号不同直径的从动齿轮产品的放置，实现无需更换夹具，即可喷丸不同产品。且从动齿轮夹具与主动齿轮夹具的配合，节省设备空间，能同时喷丸几套产品，生产效率高。

本发明的过渡机构创造性地解决了从动齿轮运转过程中无法精确放置在从动齿轮夹具上的问题，实现了本螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统的自动化。本过渡机构结构简单无需特殊的要求，生产成本低，使用方便。

综上所述，本发明螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统将储料架、运转机构、过渡机构、喷丸夹具集成为一个系统，生产系统的各个装置通过控制器的协调控制，与控制器和相应装置配合，构成生产系统，能有效控制生产工艺，实现生产的智能化和自动化。

附图说明

图1为实施例1的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统的结构示意图。

图2为实施例1的从动齿轮夹具的立体结构示意图。

图3为实施例1的主动齿轮夹具的立体结构示意图。

图4为实施例1的主动齿轮夹具的剖视结构示意图。

图5为实施例1的夹爪组件的主视结构示意图。

图6为实施例2的夹爪组件的俯视结构示意图。

图7为实施例1的过渡机构的结构示意图。

图8为实施例3的喷丸夹具的结构示意图。

图9为实施例3的安装座的结构示意图。

其中，1-从动齿轮储料架，1’-主动齿轮储料架，2-运转机构，3-过渡机构、4-喷丸夹具，5-控制器，21-机械臂，22-夹持结构，23-检测相机，2211-主动齿轮夹爪，2212-从动齿轮夹爪，2213-勾爪，2214-L型夹持端，2215-固定端，2216-连接座，2217-加强板，2218-导轨，2219-滑块，100-勾取部件，200-夹紧挡板，300-承载杆部，400-连接法兰，500、主动齿轮夹紧气缸，600-从动齿轮夹紧气缸，700-照明灯，800-安装座，31-固定底座，32-承载台，33-限位架，41-从动齿轮夹具，42-主动齿轮夹具，411-定位孔，412-阶梯状凸台，413-安装孔，421-定位套，422-支撑管，423-底部法兰，424-避让槽，81-安装板，82-支撑座。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，如图1～图7所示，包括储料架(包括从动齿轮储料架1和主动齿轮储料架1’，分置在运转机构2两侧)、运转机构2、过渡机构3、喷丸夹具4和控制器5，喷丸夹具4水平一侧放置过渡机构3，过渡机构3的竖直一侧设有放置从动齿轮的储料架1；储料架1的水平一侧放置有运转机构2；喷丸夹具4与运转机构2相对设置，便于运转机构2将产品从过渡机构3上装卸；其中，运转机构2包括可旋转的机械臂21和安装在机械臂端部的可旋转的夹持结构22，夹持结构22分别安装有多个夹爪组件及与夹爪组件相适配的夹紧气缸和检测相机23；运转机构2与储料架1、过渡机构3、喷丸夹具4与控制器5通讯连接。

本实施例的螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统尤其适用转台式喷丸机，将喷丸夹具固定安装在旋转台上，能使装好的产品连同旋转台一起进入喷丸机内，进行喷丸操作。

本发明将储料架、运转机构2、过渡机构3、喷丸夹具4集成为一个系统，生产系统的各个装置通过控制器5的协调控制，控制器和相应装置配合，能有效控制生产工艺，实现生产的智能化和自动化。

可旋转的机械臂包括机器人和与机器人通过法兰链接的产品夹爪。机械臂的选择只要能实现机械臂的旋转、上下运动，左右移动的功能即可。本实施例中的机械臂结构包括第一机械臂和与第一机械臂通过转轴活动连接的第二机械臂以及检测感应器，第一机械臂和第二机械臂通过电机驱动，机械臂的端部安装有旋转电机，旋转电机的输出轴上安装有减速电机，减速电机的输出轴上安装有夹持结构；检测传感器安装在夹持结构的表面。检测原件主要为了检测产品位置，更精准地抓取和放置产品。

如图5和图6所示，夹持结构22包括勾爪2213、相对设置的主动齿轮夹爪2211和从动齿轮夹爪2212；其中，勾爪2213设置在夹持结构22的端部，主动齿轮夹爪2211和从动齿轮夹爪2212均包括L型夹持端2214、固定端2215和连接座2216，固定端通过加强板2217与连接座2216固定连接，连接座2216与滑动机构可拆卸连接。滑动机构包括导轨2218和滑块2219，导轨2218与减速电机的输出轴连接；勾爪2213包括勾取部件100、夹紧挡板200和承载杆部300，承载杆部300的长度大于从动齿轮的齿宽；夹紧挡板200通过夹紧气缸带动。整个抓夹组件通过连接法兰400与机械臂21连接。为了抓夹齿轮更加稳定，在主动齿轮夹爪2211和从动齿轮夹爪2212处分别设有主动齿轮夹紧气缸500和从动齿轮夹紧气缸600。

本实施例的喷丸夹具4为成套的螺旋伞齿轮的夹具，包括从动齿轮夹具41和主动齿轮夹具42；从动齿轮夹具41为中心设有定位孔411，从动齿轮夹具41为扇形的阶梯状凸台412，相邻阶梯状凸台412间设有安装孔413；扇形的阶梯状凸台412与从动齿轮的内孔相适配，阶梯状设置可满足不同型号的齿轮安放。

主动齿轮夹具42包括定位套421、支撑管422和底部法兰423，定位套421安装在支撑管422内壁，支撑管422与定位孔411相适配，底部法兰423与喷丸设备的转台固定连接。

如图2～图4所示，喷丸夹具4的安装步骤为：先将主动齿轮夹具的底部法兰423安装在喷丸设备的转台上，在定位套421靠近底部法兰423的螺栓的上方设有避让槽424，将再将从动齿轮夹具通过定位孔411套接在定位套421外，将螺栓通过安装孔413固定在喷丸设备的转台上，使整个夹具成为一体。

为了放置主动齿轮装卸时磕碰，定位套421为弹性材料，与支撑管过盈配合。为了主动齿轮装卸时安装牢固，支撑管422的长度大于主动齿轮杆部的长度。

如图7所示，过渡机构3包括固定底座31、承载台32和限位架33；限位架33安装在承载台32的底部，限位架33的宽度小于从动齿轮的最大直径。承载台32的高度为从动齿轮直径的1/2～2/3，承载台与水平面呈角α，为45°～80°，本实施例中，α为70°。

本实施例的工作流程如下。

夹取产品：夹持结构的勾爪为从动齿轮而设定，将勾爪穿过储料架的从动齿轮的内孔，运输到过渡机构上，储料架上形成一个空位；通过运转机构的旋转电机带动夹持结构，将从动齿轮夹爪对准产品，夹取运送到喷丸夹具的从动齿轮夹具上；再将夹持结构旋转180°，翻转到主动齿轮夹爪一侧，通过机械臂带动夹持结构至主动齿轮的储料架处，夹取主动齿轮，放置到主动齿轮夹具的定位孔内，实现成套螺旋伞齿轮的装载。

卸载产品：喷丸后，将从动齿轮夹爪对准产品，从喷丸夹具的从动齿轮夹具上夹取运送到过渡机构上，通过运转机构的旋转电机带动夹持结构旋转90°，夹持结构的勾爪对准从动齿轮，将勾爪穿过过渡机构上的从动齿轮的内孔，将从动齿轮勾取运转到储料架的空位内。再将夹持结构旋转180°，翻转到主动齿轮夹爪一侧，通过机械臂带动夹持结构至主动齿轮的主动齿轮夹具，夹取主动齿轮，放置到储料架的空位内，实现成套螺旋伞齿轮的卸载。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于，如图5和图6所示，夹爪组件还包括设置在检测相机23附近的照明灯700，使检测相机更准确地检测主动齿轮的位置。

实施例3

本实施例与实施2基本相同，其不同之处如图8和图9所示，喷丸夹具4还包括安装座800，安装座800套接在支撑管422外壁，包括安装板81和支撑座82，安装板上设有与从动齿轮夹具的安装孔413相适配的通孔，安装板81通过螺栓与从动齿轮固定连接。

为了使待喷丸主动齿轮和从动齿轮之间不受干扰，将支撑座82的高度与从动齿轮夹具的厚度之和设置小于支撑管的长度，其最佳差为150～250mm。安装时先将主动齿轮夹具42的底部法兰423安装在喷丸设备的转台上，然后将安装座800与从动齿轮夹具41固定，最后将带有从动齿安装座的从动齿夹具套接在主动齿轮夹具的支撑管422外。此种设置能使整个夹具成为一体，主动齿轮和从动齿轮的合理的设置，能保证喷丸过程中的高效进行，有效保护了主动齿轮的杆部及花键等无需喷丸的部位，节省了设备空间。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，包括储料架、运转机构、过渡机构、喷丸夹具和控制器，所述储料架包括从动齿轮储料架和/或主动齿轮储料架，所述储料架放置在运转机构两侧；所述运转机构包括可旋转的机械臂和夹持结构，所述机械臂带动夹持结构将产品从喷丸夹具上进料和卸料；所述夹持结构分别安装有多个夹爪组件及与所述夹爪组件相适配的夹紧气缸和检测相机；所述运转机构、储料架、过渡机构、喷丸夹具与控制器通讯连接；所述喷丸夹具为成套的螺旋伞齿轮的夹具，包括从动齿轮夹具和主动齿轮夹具；所述从动齿轮夹具为中心设有定位孔，所述从动齿轮夹具包括扇形的阶梯状凸台，相邻所述阶梯状凸台间设有安装孔；所述主动齿轮夹具包括定位套、支撑管和底部法兰，所述定位套安装在支撑管内壁，所述支撑管与定位孔相适配，所述底部法兰与喷丸设备的转台固定连接；

所述夹持结构包括勾爪、主动齿轮夹爪和从动齿轮夹爪；所述勾爪设置在夹持结构的端部，所述主动齿轮夹爪和从动齿轮夹爪均包括L型夹持端、固定端和连接座，所述固定端通过加强板与连接座固定连接，所述连接座与滑动机构可拆卸连接；

所述勾爪包括勾取部件、承载杆部和夹紧挡板，所述承载杆部的长度大于从动齿轮的齿宽；所述夹紧挡板通过夹紧气缸带动；

所述过渡机构包括固定底座、承载台和限位架；所述限位架安装在承载台的底部，所述限位架的宽度小于从动齿轮的最大直径。

2.根据权利要求1所述螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，所述定位套为弹性材料，与支撑管过盈配合。

3.根据权利要求1所述螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，所述支撑管的长度大于主动齿轮杆部的长度。

4.根据权利要求1所述螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，所述喷丸夹具还包括安装座，所述安装座套接在支撑管外壁，与所述从动齿轮固定连接。

5.根据权利要求1所述螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，所述可旋转的机械臂包括机器人和与机器人通过法兰链接的夹持结构。

6.根据权利要求1所述螺旋伞齿轮自动上下料数控喷丸系统，其特征在于，所述承载台的高度为从动齿轮直径的1/2～2/3，所述承载台与水平面呈45°～80°角。