CN110480403A - 一种加工主轴类零件的自动送料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工主轴类零件的自动送料装置，该自动上料装置包括底板、导轨、滚轮、滚轮轴、轴承、轴承端盖、电机支架、伺服电机、联轴器、丝杠、带座轴承、轴承座支架、丝母座、移动支架、气缸、导向杆、托架、机器人、机械手以及辅助的电气控制系统：本发明使得机器人的柔性增加，可以适应不同高度的机床台架，可以在多台机床间自由移动，定位精度高，便于实现机床产线的自动化，不受机床台数的限制，在机床产线上实现自动上下料，减少人力劳动，太高自动化程度，提高机床产线的生产效率，同时也减少了机器人的使用数量，降低了成本。

Description

一种加工主轴类零件的自动送料装置

技术领域

本发明涉及一种主轴类零件的自动上料装置，属于数控机床产线应用技术领域。

背景技术

主轴是机床最为核心部件之一，我国的机床行业对于精密主轴的加工，大多是采用手动或半自动机床及简易数控机床、加工工序离散、加工效率低、质量成本高、人为因素影响精度、产品稳定性差等，难以适应机床性能提高和产量快速增长的需求。

发展数控机床离不开数控功能部件的发展，数控机床功能部件品种多、精度要求高，尤其是机床主轴功能部件，作为机床最为核心的功能部件之一，其精度和稳定性是反应机床性能的重要指标。本发明将解决机床主轴类零件精密磨削生产中产品可靠性的工程问题，满足高档数控机床的配套需求。

要实现高效的主轴精加工，必须对主轴各个零部件的关键几何形状和精度要求进行细致分析，研究主轴精加工工艺路线优化方法，得出合理的主轴精加工工艺路线，并通过数控精密磨床运动模型和主轴关键零件几何模型的综合，研究磨削路径规划，探寻砂轮碰撞预测方法，建立起砂轮、工件材质的适配性以及磨削参数工艺数据库。同时，要依据主轴精加工工艺和主轴关键零部件的形貌尺寸，对精密数控磨床的装夹、定位、支撑、尺寸规格等进行适应化改进，以减小辅助时间，提高生产效率和加工精度。

依据主轴零部件的功能、关键精度指标和加工工艺，制定主轴关键零部件质量检验控制标准，研究规划主轴关键零件精加工的在线检测位置、检测时序，研究解决检测手段和方法，设计开发检测仪器的安装方式，并研究制定检测数据的处理方法和利用方式，确保主轴加工质量得到有效控制。

以主轴精加工工艺路线优化结果为基础，研究构成主轴关键零件精加工生产线的关键要素、所需的核心装备种类、数量以及装备的整体布局、物料流的存取、传递流程、传递路径，研究主轴关键部件精加工序、工步的紧缩方法，对加工、装夹装置和手段进行高度集成，在此基础上，开展生产线的总体设计和详细设计，通过电器系统集成、控制、通讯方式集成、检测设备集成，实现生产线监测、管理信息有的效记录、传递和共享以及柔性、智能生产线管理系统的开发，进而组织生产线的实施。

通过对电直驱的机床加工中心主轴结构分析可知，机床主轴的主体部件均为回转体，由于有极高的动平衡要求，因此所有转动部件都必须有极高的圆度要求。轴体与轴承结合的部位均有极高的圆度、圆柱度要求，轴体台肩部位有极高的位置精度和与回转轴的垂直度要求。所有套筒的内外部位，由于大都采取过盈配合，均必须有严格的尺寸精度要求。此外，主轴内孔上有用于装夹刀具根部的锥孔，也具有极高的形状、位置、寸精度要求，主轴内孔本身，有的长达600毫米，中间还有高精度台阶孔。从主轴核心零件的高精度加工要求以及主轴品种的多样性，就可以窥视到主轴生产线有何等技术难度。在课题进行过程中，将要对机床主轴零部件进行详尽的分析、分类，梳理出主轴零部件精度要求的关键和特点，为机床主轴零件精加工工艺路线优化奠定前期基础。

以主轴精加工工艺路线优化结果为基础，研究构成主轴关键零件精加工生产线的关键要素、所需的核心装备种类、数量以及装备的整体布局、物料流的存取、传递流程、传递路径，研究主轴关键部件精加工序、工步的紧缩方法，对加工、装夹装置和手段进行高度集成，在此基础上，开展生产线的总体设计和详细设计，通过电器系统集成、控制、通讯方式集成、检测设备集成，实现生产线监测、管理信息有的效记录、传递和共享以及柔性、智能生产线管理系统的开发，进而组织生产线的实施。

通过生产执行系统实现车间生产计划和调度、生产任务查询、生产过程监控、数据采集、质量检测与控制、物料跟踪、原辅料消耗控制、车间考核和管理、统计分析、人力资源和设备管理等功能，以达到改善生产现场管理的目的。在主轴精加工过程中主轴单体质量追溯主要包括主轴类零件精加工过程产品质量追溯。在主轴加工过程中通过生产线管理系统面向多品种机床主轴类零件的制造，实现制造数据的传送与加工线管理以及不同数控系统的数据采集和处理，建立生产线制造执行系统。生产线线质量管理系统开发，实现主轴类零件制造过程的质量追溯。

发明内容

本发明索要解决的问题是提供一种主轴类零件的自动上料装置，该装置是为机器人增加了两个自由度，使得机器人的柔性增加，可以适应不同高度的机床台架，可以在多台机床间自由移动，定位精度高，便于实现机床产线的自动化，不受机床台数的限制，在机床产线上实现自动上下料，减少人力劳动，太高自动化程度，提高机床产线的生产效率，同时也减少了机器人的使用数量，降低了成本。

为了解决上述问题，本发明提供了一种主轴类零件的自动上料装置，该自动上料装置包括底板、导轨、滚轮、滚轮轴、轴承、轴承端盖、电机支架、伺服电机、联轴器、丝杠、带座轴承、轴承座支架、丝母座、移动支架、气缸、导向杆、托架、机器人、机械手以及辅助的电气控制系统：

将底板放置于机床产线合适的位置(机床装在台外侧与机床保持小于机械臂长度的距离并且不影响装置的正常运行，根据实际的加工程序的需要来定制导轨的长度，以满足本装置的运行距离的需要。)，并用螺栓固定、将导轨放置于底板的导轨槽内、将滚轮放置于导轨上、将滚轮轴通过轴承与滚轮相连、将移动支架与滚轮轴相连、将轴承端盖通过螺栓与移动支架相连、将气缸通过螺栓与移动支架相连、将丝母座通过螺栓与移动支架相连、将丝杆通过螺栓与丝母座相连、将丝杆通过联轴器去电机相连，电机通过螺栓与电机支架相连、将电机支架通过螺栓与底板相连、将丝杆通过带座轴承与轴承支架相连、将轴承支架通过螺栓与底板相连、将导向杆通过螺纹与移动支架相连、托架通过螺纹与气缸相连、将机器人通过螺栓与托架相连、将机械手通过螺栓与机器人相连、将电机通过导线与辅助电气控制设备相连。

本发明的优点和效果是：为机器人增加了两个自由度，使得机器人的柔性增加，可以适应不同高度的机床台架，可以在多台机床间自由移动，定位精度高，便于实现机床产线的自动化，不受机床台数的限制，在机床产线上实现自动上下料，减少人力劳动，太高自动化程度，提高机床产线的生产效率，同时也减少了机器人的使用数量，降低了成本。

附图说明

图1为本发明的底板结构示意图。

图2为本发明的导轨结构示意图。

图3为本发明的滚轮结构示意图。

图4为本发明的滚轮轴结构示意图。

图5为本发明的轴承端盖结构示意图。

图6为本发明的电机支架结构示意图。

图7为本发明的轴承座支架结构示意图。

图8为本发明的丝母座结构示意图。

图9为本发明的移动支架结构示意图。

图10为本发明的气缸结构示意图。

图11为本发明的导向杆结构示意图。

图12为本发明的托架结构示意图。

图13为本发明的机器人结构示意图。

图14为本发明的机械手结构示意图。

图15为本发明的装置总装结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

见图1-15，一种主轴类零件的自动上料装置包括：底板1、导轨2、滚轮3、滚轮轴4、轴承5、轴承端盖6、电机支架7、伺服电机8、联轴器9、丝杠10、带座轴承11、轴承座支架12、丝母座13、移动支架14、气缸15、导向杆16、托架17、机器人18、机械手19以及辅助的电气控制系统。

上述方案中，所述底板1放置于机床产线合适的位置，底板1中设置有导轨槽，并用螺栓固定底板1；所述导轨2放置于底板1的导轨槽内，所述滚轮3放置于导轨2上，所述滚轮轴4通过轴承5与滚轮3相连；移动支架14与滚轮轴4相连，所述轴承端盖6通过螺栓与移动支架14相连，所述气缸15通过螺栓与移动支架14相连，将所述丝母座13通过螺栓与移动支架14相连，所述丝杠10通过螺栓与丝母座13相连，所述丝杠10通过联轴器9与伺服电机8相连，所述伺服电机8通过螺栓与电机支架7相连，所述电机支7通过螺栓与底板1相连，所述丝杠10通过带座轴承11与轴承座支架12相连，所述轴承座支架12通过螺栓与底板1相连，所述导向16通过螺纹与移动支架14相连，所述托架17通过螺纹与气缸15相连，所述机器18通过螺栓与托架相连，所述机械手19通过螺栓与机器人相连，所述伺服电机8通过导线与辅助的电气控制系统相连。

实际操作时，将自动上料装置的坐标集成于机床产线的坐标中，辅助电气控制设备接受加工程序的指令来控制伺服电机8来控制丝杆10进而通过丝母座13来带动整个装置运动，使得装置运行到制定的位置，气缸14会给机器人提供一个纵向的移动距离，以适应不同高度的机床台架，此时，导向杆16会控制托架的运行方向，以保证机器人的运行精度，机器人18会以设定好的轨迹使机械手达到预定位置，机械手19就会抓取主轴类零件，将零件取出机床以外，机械手的圆弧半径较大，以适应不同外径的主轴类零件。由于机器人为六轴型，在将主轴类零件取出后，可以根据加工工艺来转换主轴类零件的方向，以适应主轴类零件在内外圆磨床上的加工定位需要，在将主轴类零件转换方向后将主轴零件运到下一机床，伺服电机可实现精确定位，气缸的运动可以让机器人处于合适的高度，以配合机械臂的动作，为机器人增加了自由度，主轴类零件放置在机床转台上后，转台的夹紧装置会将零件定位。此时，机械手将零件松开，并退出机床，伺服电机会接到一个命令信号，驱动丝杠，讲机器人运行到坐标确定位置，等待主轴类零件的这一加工工序的完成，进而进行下一步的运料程序。以此往复，直到将零件加工完毕，装置会将零件放置与中专装置中，由中转装置将零件运往仓库或是其他地方。

本发明装置旨在实现自动化的产线，打造无人工厂，并将整个系统集成，便于计算机控制，实现了加工程序与上下料程序的集成，实现自动化调度，可根据不同的工况来编写相应的调度计划。节约成本，减少人力。与现有技术相比，此装置可以服务更多的机床，可以实现更多的生产活动，可以将加工车间与物料库和成品库连接起来，可以将每个物料及成品件排放位置的坐标加入加工程序，此装置便可以自动取料并可将成品件自动放入成品库相应位置。实现生产过程的全自动化，大大提高了生产效率。

Claims (3)

1.一种加工主轴类零件的自动送料装置，其特征在于：

包括底板、导轨、滚轮、滚轮轴、轴承、轴承端盖、电机支架、伺服电机、联轴器、丝杠、带座轴承、轴承座支架、丝母座、移动支架、气缸、导向杆、托架、机器人、机械手以及辅助的电气控制系统；

上述方案中，所述底板放置于机床产线合适的位置，底板中设置有导轨槽，并用螺栓固定底板；所述导轨放置于底板的导轨槽内，所述滚轮放置于导轨上，所述滚轮轴通过轴承与滚轮相连；移动支架与滚轮轴相连，所述轴承端盖通过螺栓与移动支架相连，所述气缸通过螺栓与移动支架相连，将所述丝母座通过螺栓与移动支架相连，所述丝杠通过螺栓与丝母座相连，所述丝杠通过联轴器与伺服电机相连，所述伺服电机通过螺栓与电机支架相连，所述电机支通过螺栓与底板相连，所述丝杠通过带座轴承与轴承座支架相连，所述轴承座支架通过螺栓与底板相连，所述导向通过螺纹与移动支架相连，所述托架通过螺纹与气缸相连，所述机器通过螺栓与托架相连，所述机械手通过螺栓与机器人相连，所述伺服电机通过导线与辅助的电气控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种加工主轴类零件的自动送料装置，其特征在于：实际操作时，将自动上料装置的坐标集成于机床产线的坐标中，辅助电气控制设备接受加工程序的指令来控制伺服电机来控制丝杆进而通过丝母座来带动整个装置运动，使得装置运行到制定的位置，气缸会给机器人提供一个纵向的移动距离，以适应不同高度的机床台架，此时，导向杆会控制托架的运行方向，以保证机器人的运行精度，机器人会以设定好的轨迹使机械手达到预定位置，机械手就会抓取主轴类零件，将零件取出机床以外，机械手的圆弧半径较大，以适应不同外径的主轴类零件。

3.根据权利要求1所述的一种加工主轴类零件的自动送料装置，其特征在于：由于机器人为六轴型，在将主轴类零件取出后，根据加工工艺来转换主轴类零件的方向，以适应主轴类零件在内外圆磨床上的加工定位需要，在将主轴类零件转换方向后将主轴零件运到下一机床，伺服电机可实现精确定位，气缸的运动让机器人处于合适的高度，以配合机械臂的动作，为机器人增加了自由度，主轴类零件放置在机床转台上后，转台的夹紧装置会将零件定位；此时，机械手将零件松开，并退出机床，伺服电机会接到一个命令信号，驱动丝杠，将机器人运行到坐标确定位置，等待主轴类零件的这一加工工序的完成，进而进行下一步的运料程序；以此往复，直到将零件加工完毕，装置会将零件放置与中转装置中，由中转装置将零件运往仓库。