CN110253047B - 一种vvt发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，属于自动化技术领域。所述多工位回转台固定安装在机身底座上，所述钻削模块和工件位置伺服调整及装夹模块固定安装在多工位回转台，所述机身底座一侧放置全自动上下料模块，所述全自动上下料模块包含关节机械臂和循环排料机构，所述机身底座另一侧放置移动式控制模块；该VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，采用工位回转的方案，且各工位处的钻削模块同步进行钻削加工，加工的效率较高；使用工件位置伺服调整及装夹模块，可通过伺服控制实现各工位处工件不同角度的同步旋转，加工的柔性化程度较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，属于自动化技术领域。
背景技术
VVT发动机相位器星型转子的侧面上分布有两组通孔，两组通孔沿圆周的分布往往并不均匀，且两组孔分别位于工件的不同高度上，目前市场上的VVT发动机相位器星型转子种类较多，较为常见的星型转子侧面每组孔的数量通常为3个、4个或5个。
目前，对于VVT发动机相位器星型转子圆周孔的钻削加工，大多使用加工中心对工件每个孔依次进行钻削加工，加工中心的成本相对较高，而且这种加工方式效率较低；此外，还有借用钻模套等工具依靠人工手动进行工件加工的方式，这种加工方式的缺点仍然是加工效率较低且人工成本较高。目前行业内缺少高效稳定的专用加工设备，如何高效稳定地实现发动机相位器星型转子类工件圆周孔的钻削加工，已经成为目前急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备。
本发明的VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，它包含机身底座、多工位回转台、钻削模块、工件位置伺服调整及装夹模块、全自动上下料模块和移动式控制模块，所述多工位回转台固定安装在机身底座上，所述钻削模块和工件位置伺服调整及装夹模块固定安装在多工位回转台，所述机身底座一侧放置全自动上下料模块，所述全自动上下料模块包含关节机械臂和循环排料机构，所述机身底座另一侧放置移动式控制模块；
所述多工位回转台包含转台底座、转台内圈、转台外圈、滚针轴承、平面推力滚针轴承、大同步带轮、第一伺服电机、小同步带轮、同步带、定位工装和工件，所述转台底座固定安装在机身底座上，所述转台内圈固定安装在转台底座上，所述转台外圈与转台内圈之间采用滚针轴承支撑，所述转台外圈与转台底座之间采用平面推力滚针轴承支撑，所述大同步带轮固定安装在转台外圈上，所述第一伺服电机固定安装在转台底座上，所述小同步带轮与第一伺服电机输出轴连接，且小同步带轮与大同步带轮通过同步带传动连接，所述定位工装设有十二个，且十二个定位工装安装在转台外圈上，所述工件放置在定位工装上；
所述钻削模块设有十个，且十个钻削模块分别固定安装在转台底座的侧面上，所述钻削模块包含钻削主轴、竖直方向位置调整机构、进给方向位置调整机构和横向位置调整机构，所述竖直方向位置调整机构和进给方向位置调整机构位于钻削主轴下方，所述横向位置调整机构位于进给方向位置调整机构外侧，所述竖直方向位置调整机构采用燕尾槽滑台的形式，所述进给方向位置调整机构采用直线导轨的形式；
所述工件位置伺服调整及装夹模块固定安装在转台内圈上，所述工件位置伺服调整及装夹模块包含基座、支撑柱、顶板、第二伺服电机、滚珠丝杠、第一球轴承支撑、轴承座、第二球轴承支撑、滚珠丝母、丝母座、支撑耳座、杠杆、螺杆、电机座、弹簧、直线导轨、滑块、第三伺服电机、减速器和弹性压盘，所述基座固定安装在转台内圈上，且基座上端面固定安装有若干支撑柱，所述顶板与若干支撑柱固定连接，所述第二伺服电机固定安装在顶板上，且第二伺服电机通过同步带轮和同步带与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠一端与顶板之间采用第一球轴承支撑，滚珠丝杠另一端与轴承座之间采用第二球轴承支撑，所述轴承座固定安装在基座内，所述滚珠丝母固定安装在丝母座上，所述支撑耳座设有十个，且十个支撑耳座固定安装在基座上，所述支撑耳座上安装有杠杆，所述螺杆与电机座间采用螺纹连接，所述螺杆外套有弹簧，且弹簧处于压缩状态，所述弹簧一侧与电机座顶部接触，弹簧另一侧与杠杆底面接触，所述直线导轨固定安装在基座侧面，所述电机座固定安装在滑块上，所述电机座上固定安装有第三伺服电机和减速器，所述弹性压盘与减速器的输出端固定连接。
优选的，所述多工位回转台上的定位工装为一面两销式定位工装。
优选的，所述工件的圆周在不同高度上分别有A组和B组两组通孔，且每组孔的数量为5个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，采用工位回转的方案，且各工位处的钻削模块同步进行钻削加工，加工的效率较高；使用工件位置伺服调整及装夹模块，可通过伺服控制实现各工位处工件不同角度的同步旋转，加工的柔性化程度较高；使用关节机械手进行工件的自动上下料工作，配合循环排料机构可实现较长时间的全自动生产；该设备整体采用模块化设计，自动化程度较高、结构紧凑、占地面积较小、维护方便；可实现VVT发动机相位器星型转子圆周孔的全自动高效钻孔加工，在保证加工质量的同时降低加工成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的钻削加工部分结构示意图；
图3为本发明的多工位回转台结构示意图；
图4为本发明的工件结构示意图；
图5为本发明的钻削模块结构示意图；
图6为本发明的工件位置伺服调整及装夹模块的结构示意图；
图7为本发明的全自动上下料模块的结构示意图。
附图标记：1-机身底座、2-多工位回转台、201-转台底座、202-转台内圈、203-转台外圈、204-滚针轴承、205-平面推力滚针轴承、206-大同步带轮、207-第一伺服电机、208-小同步带轮、209-同步带、210-定位工装、211-工件、3-钻削模块、301-钻削主轴、302-竖直方向位置调整机构、303-进给方向位置调整机构、304-横向位置调整机构、4-工件位置伺服调整及装夹模块、401-基座、402-支撑柱、403-顶板、404-第二伺服电机、405-滚珠丝杠、406-第一球轴承支撑、407-轴承座、408-第二球轴承支撑、409-滚珠丝母、410-丝母座、411-支撑耳座、412-杠杆、413-螺杆、414-电机座、415-弹簧、416-直线导轨、417-滑块、418-第三伺服电机、419-减速器、420-弹性压盘、5-全自动上下料模块、501-关节机械臂、502-循环排料机构、6-移动式控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图7所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含机身底座1、多工位回转台2、钻削模块3、工件位置伺服调整及装夹模块4、全自动上下料模块5和移动式控制模块6，多工位回转台2固定安装在机身底座1上，钻削模块3和工件位置伺服调整及装夹模块4固定安装在多工位回转台2，机身底座1一侧放置全自动上下料模块5，全自动上下料模块5包含关节机械臂501和循环排料机构502，机身底座1另一侧放置移动式控制模块6，移动式控制模块6可将该设备的控制电器与加工区域进行隔离，有助于控制电机的防尘与散热，且更加易于安装与维护。
多工位回转台2包含转台底座201、转台内圈202、转台外圈203、滚针轴承204、平面推力滚针轴承205、大同步带轮206、第一伺服电机207、小同步带轮208、同步带209、定位工装210和工件211，转台底座201固定安装在机身底座1上，转台内圈202固定安装在转台底座201上，转台外圈203与转台内圈202之间采用滚针轴承204，转台外圈203与转台底座201之间采用平面推力滚针轴承205支撑，大同步带轮206固定安装在转台外圈203上，第一伺服电机207固定安装在转台底座201上，小同步带轮208与第一伺服电机207输出轴连接，且小同步带轮208与大同步带轮206通过同步带209传动连接，定位工装210设有十二个，且十二个定位工装210安装在转台外圈上，工件211放置在定位工装210上。
钻削模块3设有十个，且十个钻削模块3分别固定安装在转台底座201的侧面上，钻削模块3包含钻削主轴301、竖直方向位置调整机构302、进给方向位置调整机构303和横向位置调整机构304，竖直方向位置调整机构302和进给方向位置调整机构303位于钻削主轴301下方，横向位置调整机构304位于进给方向位置调整机构303外侧，竖直方向位置调整机构302采用燕尾槽滑台的形式，进给方向位置调整机构303采用直线导轨的形式。
工件位置伺服调整及装夹模块4固定安装在转台内圈202上，工件位置伺服调整及装夹模块4包含基座401、支撑柱402、顶板403、第二伺服电机404、滚珠丝杠405、第一球轴承支撑406、轴承座407、第二球轴承支撑408、滚珠丝母409、丝母座410、支撑耳座411、杠杆412、螺杆413、电机座414、弹簧415、直线导轨416、滑块417、第三伺服电机418、减速器419和弹性压盘420，基座401固定安装在转台内圈202上，且基座401上端面固定安装有若干支撑柱402，顶板403与若干支撑柱402固定连接，第二伺服电机404固定安装在顶板403上，且第二伺服电机404通过同步带轮和同步带与滚珠丝杠405连接，滚珠丝杠405一端与顶板403之间采用第一球轴承支撑406，滚珠丝杠405另一端与轴承座407之间采用第二球轴承支撑408，轴承座407固定安装在基座401内，滚珠丝母409固定安装在丝母座410上，并可沿丝杆在竖直方向移动，支撑耳座411设有十个，且十个支撑耳座411固定安装在基座401上，支撑耳座411上安装有杠杆412，杠杆412可绕支撑耳座411支点转动，螺杆413与电机座414间采用螺纹连接，螺杆413外套有弹簧415，且弹簧415处于压缩状态，弹簧415一侧与电机座414顶部接触，弹簧415另一侧与杠杆412底面接触，因此杠杆412一侧被螺杆413上顶，另一侧被丝母座410底面下压，直线导轨416固定安装在基座401侧面，电机座414固定安装在滑块417上，并可沿直线导轨416在竖直方向上移动，电机座414上固定安装有第三伺服电机418和减速器419，弹性压盘420与减速器419的输出端固定连接，工件位置伺服调整及装夹模块4可通过伺服控制，实现各工位处工件211不同角度的同步旋转，并配合钻削模块3同步地完成工件211每个孔的加工。
多工位回转台2上的定位工装210为一面两销式定位工装，可快速完成工件的重复定位。
工件211的圆周在不同高度上分别有A组和B组两组通孔，且每组孔的数量为5个，即共有10个需要进行钻削加工的孔。
工作原理：设备正常钻削加工时，由于弹簧415被预紧，工件位置伺服调整及装夹模块4保持下压动作，保证钻削加工过程中工件211自身不会旋转。当各加工工位的钻削完成后，关节机械臂501在循环排料机构502中抓取一个待加工工件211并放置在上料工位处；与此同时第二伺服电机404带动滚珠丝杠405转动，使得滚珠丝母409向下移动并将杠杆412一侧下压，则杠杆412另一侧被抬高，使得原本保持压紧工件211的弹性压盘420离开工件211表面；此后多工位回转台2开始工作，第一伺服电机207通过同步带209传动将转台外圈203旋转一个固定角度，将所有工件211同步旋转至下一个工位；后关节机械臂501将下料工位上已完成全部钻削加工的工件211取下并放回循环排料机构502，与此同时控制滚珠丝母409向上移动一定距离，由于弹簧415被预紧，杠杆412将再次使弹性压盘420与工件211表面接触并保持适当的压力，此时第三伺服电机418带动减速器419转动，利用弹性压盘420与工件211表面的摩擦力将全部工件211旋转各工位所需求的角度，最后控制滚珠丝母409再次上移一定距离将全部工件211彻底压紧，后开始进行钻削加工，在全部加工完成后该设备将进行下一个周期的循环工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，其特征在于：它包含机身底座(1)、多工位回转台(2)、钻削模块(3)、工件位置伺服调整及装夹模块(4)、全自动上下料模块(5)和移动式控制模块(6)，所述多工位回转台(2)固定安装在机身底座(1)上，所述钻削模块(3)和工件位置伺服调整及装夹模块(4)固定安装在多工位回转台(2)，所述机身底座(1)一侧放置全自动上下料模块(5)，所述全自动上下料模块(5)包含关节机械臂(501)和循环排料机构(502)，所述机身底座(1)另一侧放置移动式控制模块(6)；
所述多工位回转台(2)包含转台底座(201)、转台内圈(202)、转台外圈(203)、滚针轴承(204)、平面推力滚针轴承(205)、大同步带轮(206)、第一伺服电机(207)、小同步带轮(208)、同步带(209)、定位工装(210)和工件(211)，所述转台底座(201)固定安装在机身底座(1)上，所述转台内圈(202)固定安装在转台底座(201)上，所述转台外圈(203)与转台内圈(202)之间采用滚针轴承(204)支撑，所述转台外圈(203)与转台底座(201)之间采用平面推力滚针轴承(205)支撑，所述大同步带轮(206)固定安装在转台外圈(203)上，所述第一伺服电机(207)固定安装在转台底座(201)上，所述小同步带轮(208)与第一伺服电机(207)输出轴连接，且小同步带轮(208)与大同步带轮(206)通过同步带(209)传动连接，所述定位工装(210)设有十二个，且十二个定位工装(210)安装在转台外圈上，所述工件(211)放置在定位工装(210)上；
所述钻削模块(3)设有十个，且十个钻削模块(3)分别固定安装在转台底座(201)的侧面上，所述钻削模块(3)包含钻削主轴(301)、竖直方向位置调整机构(302)、进给方向位置调整机构(303)和横向位置调整机构(304)，所述竖直方向位置调整机构(302)和进给方向位置调整机构(303)位于钻削主轴(301)下方，所述横向位置调整机构(304)位于进给方向位
置调整机构(303)外侧，所述竖直方向位置调整机构(302)采用燕尾槽滑台的形式，所述进给方向位置调整机构(303)采用直线导轨的形式；
所述工件位置伺服调整及装夹模块(4)固定安装在转台内圈(202)上，所述工件位置伺服调整及装夹模块(4)包含基座(401)、支撑柱(402)、顶板(403)、第二伺服电机(404)、滚珠丝杠(405)、第一球轴承支撑(406)、轴承座(407)、第二球轴承支撑(408)、滚珠丝母(409)、丝母座(410)、支撑耳座(411)、杠杆(412)、螺杆(413)、电机座(414)、弹簧(415)、直线导轨(416)、滑块(417)、第三伺服电机(418)、减速器(419)和弹性压盘(420)，所述基座(401)固定安装在转台内圈(202)上，且基座(401)上端面固定安装有若干支撑柱(402)，所述顶板(403)与若干支撑柱(402)固定连接，所述第二伺服电机(404)固定安装在顶板(403)上，且第二伺服电机(404)通过同步带轮和同步带与滚珠丝杠(405)连接，所述滚珠丝杠(405)一端与顶板(403)之间采用第一球轴承支撑(406)，滚珠丝杠(405)另一端与轴承座(407)之间采用第二球轴承支撑(408)，所述轴承座(407)固定安装在基座(401)内，所述滚珠丝母(409)固定安装在丝母座(410)上，所述支撑耳座(411)设有十个，且十个支撑耳座(411)固定安装在基座(401)上，所述支撑耳座(411)上安装有杠杆(412)，所述螺杆(413)与电机座(414)间采用螺纹连接，所述螺杆(413)外套有弹簧(415)，且弹簧(415)处于压缩状态，所述弹簧(415)一侧与电机座(414)顶部接触，弹簧(415)另一侧与杠杆(412)底面接触，所述直线导轨(416)固定安装在基座(401)侧面，所述电机座(414)固定安装在滑块(417)上，所述电机座(414)上固定安装有第三伺服电机(418)和减速器(419)，所述弹性压盘(420)与减速器(419)的输出端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，其特征在于：所述多工位回转台(2)上的定位工装(210)为一面两销式定位工装。
3.根据权利要求1所述的一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，其特征在于：所述工件(211)的圆周在不同高度上分别有A组和B组两组通孔，且每组孔的数量为5个。
4.根据权利要求1所述的一种VVT发动机相位器星型转子的转台式全自动高效钻削设备，其特征在于：所述转台式全自动高效钻削设备的工作原理为：设备正常钻削加工时，由于弹簧(415)被预紧，工件位置伺服调整及装夹模块(4)保持下压动作，保证钻削加工过程中工件(211)自身不会旋转，当各加工工位的钻削完成后，关节机械臂(501)在循环排料机构(502)中抓取一个待加工工件(211)并放置在上料工位处；与此同时第二伺服电机(404)带动滚珠丝杠(405)转动，使得滚珠丝母(409)向下移动并将杠杆(412)一侧下压，则杠杆(412)另一侧被抬高，使得原本保持压紧工件(211)的弹性压盘(420)离开工件(211)表面；此后多工位回转台(2)开始工作，第一伺服电机(207)通过同步带(209)传动将转台外圈(203)旋转一个固定角度，将所有工件(211)同步旋转至下一个工位；后关节机械臂(501)将下料工位上已完成全部钻削加工的工件(211)取下并放回循环排料机构(502)，与此同时控制滚珠丝母(209)向上移动一定距离，由于弹簧(415)被预紧，杠杆(412)将再次使弹性压盘(420)与工件(211)表面接触并保持适当的压力，此时第三伺服电机(418)带动减速器(419)转动，利用弹性压盘(420)与工件(211)表面的摩擦力将全部工件(211)旋转各工位所需求的角度，最后控制滚珠丝母(409)再次上移一定距离将全部工件(211)彻底压紧，后开始进行钻削加工，在全部加工完成后该设备将进行下一个周期的循环工作。
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