CN110421419A - 一种轴承磨削自动上下料系统结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其包括：料槽装置，其包括带拱形消除器的料仓；机械手装置，其将料槽装置的工件抓取至工件支承装置；工件支承装置，其为双头圆弧包容接触式固定支承结构；工件磨削传动装置，其包括用于吸附工件的无心电磁夹具和带动无心电磁夹具磁极转动的动力传送装置，吸附于磁极的工件配合磨床完成工件的磨削加工。本发明的优点为：在满足工件形位公差和技术要求的同时有效的克服传统定心夹具的弊病，缩短装夹时间，提高被加工零件质量，减低人的劳动强度，提高生产率。

Description

一种轴承磨削自动上下料系统结构装置

技术领域

本发明涉及磨削加工设备领域，尤其涉及一种轴承磨削自动上下料系统结构装置。

背景技术

随着我国从制造大国向制造强国的不断迈进，制造业加工工艺要求和质量追求随着人们物质文化的提升不断提高，对高品质、高精度机械设计加工产品的质量要求和数量需求也越来越高。因而为满足较高精度的精密机械仪器在生产生活中的工作需求，高品质、高精度、良好工艺性的轴承类零件在使用数量和多种场合中的应用都有所增加，高品质的轴类零件的生产加工同样也决定机械加工品质和制造业水准。

在机加工零件中，轴承套圈、端盖类圆盘与轴肩衬套及薄壁类回转型零件的使用越来越广泛。这类零件壁薄、质量轻易发生变形而且在加工使用中对其加工精度要求较高，通常需要磨削加工或高精密加工。传统的机械夹具夹紧定位方式已经无法满足工件的形位误差和高效生产的技术要求。

因此，设计专用无心电磁夹具磨削加工薄壁型回转类零件，在满足工件形位公差和技术要求的同时有效的克服传统定心夹具的弊病，缩短装夹时间，提高被加工零件质量，减低人的劳动强度，提高生产率。另一方面，工业自动化的发展也逐渐替代人的作用。自动化生产过程中机械手的运用中起着不可忽视在作用。机械手设计主要利用其对于位置控制、可编程序控制、检测等模块。本设计装置可实现空间抓放物体，通过对机械手灵活动作配合使用滚珠丝杠传动高精度定位。其中机械手和专用电磁夹具的设计都具备有现代机械设备的“四化要求”(标准化、柔性化、精密化和高效自动化)。实现轴承类产品的高效优质磨削加工，本发明一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，本装置可根据生产加工需要和生产技术的要求更改结构和使用方式(满足柔性化的多种可调节设计方案)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其结合专用电磁夹具机构，可实现轴类零件的高效磨削加工，替代人工操作，提高磨削加工效益。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其包括：料槽装置，其包括带拱形消除器的料仓；机械手装置，其将料槽装置的工件抓取至工件支承装置；工件支承装置，其为双头圆弧包容接触式固定支承结构；工件磨削传动装置，其包括用于吸附工件的无心电磁夹具和带动无心电磁夹具磁极转动的动力传送装置，吸附于磁极的工件配合磨床完成工件的磨削加工。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，带拱形消除器的料仓设置有拱形消除隔板以及拨动拱形消除隔板来消除料仓零件堵塞的拱形消除杠杆。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，带拱形消除器的料仓的仓室内部为之字形料道，可以避免工件堆积减小冲击。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，带拱形消除器的料仓底部设置有摇摆式单独隔料器，摇摆式单独隔料器通过两块隔料器挡板形成开合料口。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，输送机械手装置包括：手部、手臂、手腕；

手部包括：1号步进电机，1号步进电机连接于1号联轴器，1号联轴器连接于丝杆，丝杆连接于旋转式推力器，旋转式推力器连接于推力拉杆，推力拉杆连接于手指，手指连接于抓取手爪；

手臂包括：2号步进电机，2号步进电机连接于2号联轴器，2号联轴器连接于滚珠丝杠副，滚珠丝杠副安装的滑块连接于手部的手套支承罩壳；

手腕包括：3号步进电机，3号步进电机连接于滚珠丝杠副的滚珠丝杠副支承座。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，双头圆弧包容接触式固定支承结构包括支承底座，支承底座设置有支承座，支承座设置有支承架，支承架设置有支承头。

本发明的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置中，无心电磁夹具包括：旋转部分和固定部分，

旋转部分包括导磁铁芯、连接于导磁铁芯的磁盘、连接于磁盘的磁极；

固定部分包括：夹具底盘、通过线圈密封垫圈、线圈套设置于夹具底盘的磁性线圈、设置于磁性线圈外部的端盖；

旋转部分的导磁铁芯连接于传动主轴，传动主轴连接于步进电机。

与现有技术相比，本发明的优点为：在满足工件形位公差和技术要求的同时有效的克服传统定心夹具的弊病，缩短装夹时间，提高被加工零件质量，减低人的劳动强度，提高生产率。另一方面，工业自动化的发展也逐渐替代人的作用。自动化生产过程中机械手的运用中起着不可忽视在作用。机械手设计主要利用其对于位置控制、可编程序控制、检测等模块。本装置可实现空间抓放物体，通过对机械手灵活动作配合使用滚珠丝杠传动高精度定位。其中机械手和专用电磁夹具的设计都具备有现代机械设备的“四化要求”(标准化、柔性化、精密化和高效自动化)。实现轴承类产品的高效优质磨削加工，本装置可根据生产加工需要和生产技术的要求更改结构和使用方式(满足柔性化的多种可调节设计方案)。

附图说明

图1为轴承自动上下料系统结构图。

图2为料槽装置结构图。

图3为机械手装置结构图一。

图4为机械手装置结构图二。

图5为工件支承装置结构图。

图6为工件磨削传动装置结构图一。

图7为工件磨削传动装置结构图二。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明所采用的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，一种轴承磨削自动上下料系统结构装置由四个部分组成：料槽装置1、机械手装置2、工件支承装置3、工件磨削传动装置4。

参见图2，料槽装置1主要是工件存储和上、下料的机构，该图2中的料槽装置1包括带拱形消除器的料仓5、拱形消除隔板6、拱形消除杠杆7、隔料器挡板8、摇摆式单独隔料器9、锥口式矩形下料槽10和料仓支承架11，拱形消除器的料仓5安装于料仓支承架上，带拱形消除器的料仓口为漏斗型立式料仓，通过利用工件的自重完成进料到出料的运动过程，带拱形消除器的料仓5设置有拱形消除隔板6以及拨动拱形消除隔板6来消除料仓零件堵塞的拱形消除杠杆7，带拱形消除器的料仓5的仓室内部为之字形料道，带拱形消除器的料仓5底部设置有摇摆式单独隔料器9，摇摆式单独隔料器9通过两块隔料器挡板8形成开合料口。

在进料时，考虑轴类零件可能出现堆积在进入储存仓室进口处形成拱形堵死，故而设置错位式杠杆拱形消除装置，分别利用错位消除和外力杠杆推拉拱形消除杠杆7来拨动拱形消除隔板6以避免出现堵塞情况发生。仓室内部为之字形料道可以避免工件堆积减小冲击。料仓底部设置摇摆式单独隔料器9，通过两块隔料器挡板8的形成开合(进出)料口单独隔离单件工件，实现稳定单独出料。料仓出料口下端设有锥口式矩形下料槽10，锥形开口方便收集已加工工件同时结合倾斜放置的矩形滚动下料槽满足机械手下料的收取和传送要求，保证已加工工件的有序收集整理。

参见图3-4，机械手装置2的机械手主要作用为上下料系统在上料时传递加工和下料时输送工件，输送机械手装置261

包括：手部、手臂、手腕。手部包括：1号步进电机19，1号步进电机19连接于1号联轴器18，1号联轴器18连接于丝杆17，丝杆17连接于旋转式推力器32，旋转式推力器32连接于推力拉杆15，推力拉杆15连接于手指13，手指13连接于抓取手爪12。在推力拉杆15外部设置有手套14，手套14安装于手套支承罩壳20，手套支承罩壳20左端部设置有1号丝杆用支承深沟球轴承16，丝杆17安装于1号丝杆用支承深沟球轴承16处。1号丝杆用支承深沟球轴承16处安装有轴用A型弹簧挡圈31。

手臂包括：2号步进电机24，2号步进电机24连接于2号联轴器23，2号联轴器23连接于滚珠丝杠副21，滚珠丝杠副21安装的滑块连接于手部的手套支承罩壳20。

手腕包括：3号步进电机28，3号步进电机28连接于滚珠丝杠副21的滚珠丝杠副支承座26，滚珠丝杠副支承座26右端部设置有2号丝杠用深沟球轴承22、2号支承法兰25，滚珠丝杠副21右端部则安装于2号丝杠用深沟球轴承22处，滚珠丝杆副21左端部通过轴承安装于1号支承法兰30，滚珠丝杠副支承座26下部通过3号步进电机连接法兰盘27固定安装3号步进电机28，在3号步进电机连接法兰盘27处设置有盖板29，盖板29锁紧固定3号步进电机伸出轴端并通过螺栓与法兰盘27锁紧固定，法兰盘27固连接并通过螺栓固定于滚珠丝杠副支承座26。

本发明中，手部设计为滑槽式杠杆驱动，通过1号步进电机19带动1号联轴器18，1号联轴器带动丝杆17，丝杆17带动旋转式推力器32，进而由旋转式推力器32带动推力拉杆15实现前后的往复运动，手指13由于中心固定在推力拉杆15，在推力拉杆15的推动下带动手爪12实现一定范围的开合从而保证零件的抓取和收放。手臂的升缩可以使机械手的安装位置有柔性调节空间，手臂升缩和控制精度通过2号步进电机24带动2号联轴器23与滚珠丝杠副21实现。手腕转动部分驱动力也是由3号步进电机28调节。由于机械手用于抓取收放不同形状的轴类零件，手部设计具有一定开合行程的手爪12有利于适应不同大小的零件抓取，在精度控制方面被装置通过利用步进电机和丝杆17及滚珠丝杠副21的点位控制来满足机械手加工抓取的精度需求。

参见图5，工件支承装置3，其为双头圆弧包容接触式固定支承结构，工件加工支承主要由支承装置协同专用无心电磁夹具一起完成，其主要作用是在工件磨削加工时支承工件并定位，决定着工件的加工质量与精度。双头圆弧包容接触式固定支承结构包括支承底座33，支承底座33设置有支承座34，支承座34设置有支承架35，支承架35设置有支承头36,T型槽用螺栓37配合支承底座33的圆弧槽夹持固定支承座34。

支承头36采用圆弧包容接触工件在满足定位调整和支承的同时减小或消除对工件外侧表面的支点印的产生。支承架35通过槽口设计可以适应不同形状大小的轴类零件支承。支承底座33为圆弧形带槽口设计，通过T型槽用螺栓37结合支承座34实现减小在支承轴类零件时应外界支承行为差异导致对加工误差的放大。

参见图6-7，工件磨削传动装置4，其包括用于吸附工件的无心电磁夹具和带动无心电磁夹具磁极转动的动力传送装置，吸附于磁极的工件配合磨床完成工件的磨削加工。

无心电磁夹具包括：旋转部分和固定部分，旋转部分包括导磁铁芯57、连接于导磁铁芯57的磁盘39、连接于磁盘39的磁极38。

固定部分包括：夹具底盘43、通过线圈密封垫圈41、线圈套42设置于夹具底盘的磁性线圈58、设置于磁性线圈58外部的端盖40。无心电磁夹具通过电磁感应原理当磁性线圈通电58时在磁极38处产生可吸附工件的磁力。

旋转部分的导磁铁芯57连接于传动主轴55，传动主轴连接于步进电机。

动力传送装置包括：注油器44、主轴箱体45、主轴外侧支承套筒46、2号支承端盖47、轴用弹簧挡圈48、盘车连接器49、盘车器50、轴用支承法兰51、角接触球轴承52、机械密封53、主轴支承套筒54、传送主轴55、1号支承端盖56、三相异步电机59、小带轮60、多楔带及罩壳61、大带轮62、轴用锁紧圆螺母63、传动轴底座64、调节螺栓65、调节螺栓块66、三相异步电机底座67、导向滑块68和电机衬板69。主轴接触支承配合关系：传送主轴55以主轴支承套筒54两端内侧支承为主，两个并联角接触球轴承52内圈为滚动辅助支承，轴用支承法兰51和1号支承端盖56内圈过盈配合。轴套及其他配合关系：从传送主轴55前端轴肩依次装配有角接触球轴承52、机械密封53、主轴支承套筒54、主轴外侧支承套筒46。其中1号支承端盖56和2号支承端盖47通过螺钉与主轴外侧支承套筒46固定连接。机械密封53嵌套于主轴支承套筒54上与主轴外侧支承套筒46接触同时起到支撑定位作用。主轴后端端面通过螺钉连接固定盘车连接器49和盘车器50。注油器44通过主轴箱体45外侧通孔锁紧在主轴外侧支承套筒46的螺纹孔内，主轴外侧支承套筒46以过盈配合的方式镶嵌于主轴箱体45。带轮装置配合关系：通过嵌套在传送主轴55上的轴用弹簧挡圈48和轴用锁紧圆螺母63配合平键将大带轮62固定于主轴后端。三相异步电机59通过导向滑块68和电机衬板69固定于步电机底座67上；三相异步电机59伸出端固定有小带轮60，于小带轮60和大带轮62上绕设多楔带及罩壳61。调节螺栓65经由调节螺栓块66上的导向调节槽口连接在电机衬板69。调节螺栓块66固定于三相异步电机底座67右侧，整个动力传送装置安装于传动轴底座64上。

动力传送装置三相异步电机59连接在可调节电机衬板69上，衬板通过导向滑块68和调节螺栓65的配合可完成多楔带61的张紧、防送。传动主轴55端设有盘车机构通过盘车判定启动前主轴的是否有卡死而阻力增大的情况，同时在停车后带动主轴转子低速转动，消除热弯曲应变，减小启动时的力矩。由于加工轴类零件对精度要求较高，传动主轴55的设计要求轴向窜动和径向跳动在允许范围以内所以选用支承轴承为角接触球轴承52。角接触球轴承52与主轴支承套筒54通过注油器44加注滑油润滑，轴端密封盒定位分别通过机械密封53、1号支承端盖56、2号支撑端盖47和轴用支承法兰51实现。通过三相异步电机59带动皮带装置与传动主轴55旋转，传动主轴55与导磁铁芯57相连接实现夹具体与传送轴的同步旋转。既磁极38可跟随传动主轴55一起转动同时磁极与工件接触面产生磁力吸附工件通过无心电磁夹具配合磨床完成轴类零件的磨削加工。

本发明的工作原理在于：

本装置在加工轴类零件时主要由上料待加工、工件加工和下料组成。上料前对传送装置进行盘车检查，保证传动主轴55运转平稳，无卡死和阻力过大等因素影响三相异步电机59启动和皮带装置的正常使用。调整工件支承装置3使其满足现有零件加工尺寸定位需求。确保各支承固件无松动，各活动部件无卡死阻塞等情况。

上料待加工：将待加工件集中从带拱形消除器的料仓5进口处放入漏斗槽内，转动拱形消除杠杆7确保漏斗仓内无工件堵塞情况发生。待工件进入仓室后启动机械手装置开始上料，通过3号步进电机28使机械手整体转动，同时2号步进电机24调节机械手伸缩至抓取手爪12中心线与料仓出料口对正，1号步进电机19运转调整抓取手爪12开合行程。控制摇摆式单独隔料器9转动出料，出料后抓取手爪12通过1号步进电机19夹紧抓取工件同时手臂收缩机械手回转至工件圆形与磁极38圆心的圆心距最短处，控制摇摆式单独隔料器9转动完成单独隔料操作，等待下次出料。

工件加工：无心电机夹具磁性线圈58通电，机械手伸长至待加工工件圆心与磁极38同心，同时放料使待加工工件吸附在磁极38表面。机械手收缩至最短圆心距处等待加工完成，启动三相异步电机59通过皮带传动装置带动无心电磁夹具旋转。通过磁极38吸附，传动主轴55带动旋转及支承头36定位夹紧配合磨床完成工件磨削。

下料：待工件加工完成后，三相异步电机59停止运转，无心电磁夹具磁性线圈58断电，机械手伸长至原磁极同心处，抓取手爪12收缩抓取工件，机械手臂收缩，整体回转至工件中心与锥口式矩形下料槽10最短距离处。手臂伸长使工件中心处于下料槽内部，放料，机械手归位重复上料操作。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，其包括：

料槽装置，其包括带拱形消除器的料仓；

机械手装置，其将料槽装置的工件抓取至工件支承装置；

工件支承装置，其为双头圆弧包容接触式固定支承结构；

工件磨削传动装置，其包括用于吸附工件的无心电磁夹具和带动无心电磁夹具磁极转动的动力传送装置，吸附于所述磁极的工件配合磨床完成工件的磨削加工。

2.根据权利要求1所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述带拱形消除器的料仓设置有拱形消除隔板以及拨动拱形消除隔板来消除料仓零件堵塞的拱形消除杠杆。

3.根据权利要求1所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述带拱形消除器的料仓的仓室内部为之字形料道。

4.根据权利要求1或3所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述带拱形消除器的料仓底部设置有摇摆式单独隔料器，所述摇摆式单独隔料器通过两块隔料器挡板形成开合料口。

5.根据权利要求1所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述输送机械手装置包括：手部、手臂、手腕；

所述手部包括：1号步进电机，所述1号步进电机连接于1号联轴器，所述1号联轴器连接于丝杆，所述丝杆连接于旋转式推力器，所述旋转式推力器连接于推力拉杆，所述推力拉杆连接于手指，所述手指连接于抓取手爪；

所述手臂包括：2号步进电机，所述2号步进电机连接于2号联轴器，所述2号联轴器连接于滚珠丝杠副，滚珠丝杠副安装的滑块连接于手部的手套支承罩壳；

所述手腕包括：3号步进电机，所述3号步进电机连接于滚珠丝杠副的滚珠丝杠副支承座。

6.根据权利要求1所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述双头圆弧包容接触式固定支承结构包括支承底座，所述支承底座设置有支承座，所述支承座设置有支承架，所述支承架设置有支承头。

7.根据权利要求1所述的一种轴承磨削自动上下料系统结构装置，其特征在于，所述无心电磁夹具包括：旋转部分和固定部分，

所述旋转部分包括导磁铁芯、连接于导磁铁芯的磁盘、连接于磁盘的磁极；

所述固定部分包括：夹具底盘、通过线圈密封垫圈、线圈套设置于夹具底盘的磁性线圈、设置于磁性线圈外部的端盖；

所述旋转部分的导磁铁芯连接于传动主轴，所述传动主轴连接于步进电机。