CN110497240A - 一种数控机床自动接料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一种数控机床自动接料装置，包括可拆卸连接在数控机床上的机床连接板，机床连接板上连接有至少三根倾斜设置的导向杆，至少三根导向杆形成可引导齿坯自动下滑的滑槽，导向杆之间存在供碎屑穿过而齿坯无法穿过的第一间隙；机床连接板上转动连接有挡板，挡板位于导向杆低端且位于齿坯滑动的路径上，机床连接板上连接有驱动挡板转动的控制单元，挡板上设有用于感应齿坯的感应器，感应器与控制单元电连接。本发明利用导向杆形成倾斜的滑槽，使齿坯和加工碎屑自动分离，解决了现有技术中接料装置结构复杂、难以控制的问题，实现了对齿坯的自动接料，减少了齿坯在接料过程中损坏的可能，结构简单且适用性强。

Description

一种数控机床自动接料装置

技术领域

本发明涉及齿轮加工技术领域，特别涉及一种数控机床自动接料装置。

背景技术

齿轮的加工工艺过程主要包括以下过程：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的精加工，目前，齿轮毛坯加工的原料主要分为锻件、铸件和棒料三种，将原料进行粗加工后得到如图6所示的齿坯，然后再将齿坯转移到精加工工位进行后续加工。

在由棒料加工至齿坯时，一般是在数控车床中完成切割，现有技术中切割形成的齿坯是直接与加工产生的碎屑一起落入到收集部件中，由于齿坯和碎屑混杂在一起，在取出齿坯时必须将齿坯上粘附的碎屑清理掉，从而增大人工操作成本；同时，现有技术中已经能够实现棒料的自动送料，因此一根棒料可以生产多个齿坯，在后完成切割的齿坯下落时可能会与其下方已经完成加工的齿坯发生碰撞而损坏，使得后续加工工序复杂甚至是无法加工成合格的齿轮。

为了解决上述问题，公开号为CN105562723的发明专利公开了一种数控车床自动接料装置，包括连接部分、接料部分、移动部分以及控制器；连接部分包括机床连接板，该机床连接板通过紧固件固定安装在数控车床的预设位置上；接料部分包括缓冲座以及设在缓冲座上的且底部可自动开合的接料器；移动部分包括线性滑轨和驱动件，线性滑轨的固定轨道固定安装在机床连接板上，线性滑轨的滑动块被驱动件驱动沿固定轨道滑动且滑动块上设有滑动支架，滑动支架与接料部分的缓冲座连接。该本发明克服了传统的自动接料装置只适用于固定的刀塔式数控车床,不适用于滑板式排刀车床的弊端，通过加装接料器代替原来的接料翻斗，完成将产品运输至输送带的无缝对接，但是该发明结构和控制十分复杂，使用中还需与数控机床的加工程序进行整合，操作复杂且故障率较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种数控机床自动接料装置，解决了现有技术中接料装置结构复杂、难以控制的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控机床自动接料装置，包括可拆卸连接在数控机床上的机床连接板，机床连接板上连接有至少三根倾斜设置的导向杆，至少三根导向杆形成可引导齿坯自动下滑的滑槽，其中一根导向杆位于滑槽的底部，而剩余的导向杆分为两组后位于滑槽的两侧，底部的导向杆与滑槽两侧导向杆之间存在供碎屑穿过而齿坯无法穿过的第一间隙，且同一组内相邻导向杆之间存在供碎屑穿过而齿坯无法穿过的第二间隙；机床连接板上转动连接有挡板，挡板位于导向杆低端且位于齿坯滑动的路径上，机床连接板上连接有驱动挡板转动的控制单元，挡板上设有用于感应齿坯的感应器，感应器与控制单元电连接。

本发明的原理是：在棒料被切割形成齿坯时，切割产生的碎屑由切割处下落到导向杆形成的滑槽中，由于滑槽底部的导向杆与滑槽两侧导向杆之间的第一间隙，使得碎屑可以穿过导向杆而落出滑槽，但是齿坯仍然位于滑槽内；当完成切割时，齿坯向下落入到滑槽中，齿坯无法穿过第一间隙，由于齿坯与导向杆发生撞击，可以将齿坯上粘附的碎屑震动抖落；由于导向杆倾斜设置，使得齿坯落在滑槽内后会自动向导向杆的低端滚动或者下滑，当齿坯滚动或者下滑到与挡板接触时，齿坯与挡板的侧壁发生碰撞，进一步使得齿坯上的碎屑被抖落；与此同时，由于齿坯运动到挡板处，使得挡板上的感应器感应到齿坯而使感应器被触发，感应器触发控制单元作用而使挡板转动，挡板对齿坯的阻挡作用消失，齿坯运动走；待齿坯运动走后，控制单元控制挡板转动而复位，挡板可以重新对后续加工的齿坯进行阻挡，同时使前后加工形成的齿坯可以暂时分隔开。

采用上述方案的优点是：

1.结构简单、适用性强：相比于现有技术中结构复杂的接料装置，在接料时需要利用额外的推动机构推动齿坯(或者工件)运动到对应的位置，本申请中由于导向杆的倾斜设置，使得齿坯落在导向杆形成的滑槽内后自动滑动或者滚动到输送带中，无需额外动力来实现齿坯的转移，结构简单；同时，机床连接板是可拆卸连接在数控机床上，使得本申请中的接料装置可以快速地安装到不同型号的数控机床上，对于现有数控机床的改进工作量小，适用性强。

2.能够有效去除齿坯上的碎屑：相比于现有技术中先将接料器推动至直线滑轨的一侧，只有当工件加工完成时，才将接料器推动到卡盘下方进行接料，由于在工件即将加工完成之前就需要将接料器推动至工件下方，使得部分加工产生的碎屑还是会落入到接料器中而无法使工件和碎屑分离。本申请中，倾斜设置的导向杆是一直位于卡盘的下方，在齿坯加工过程中，加工的碎屑落向滑槽并由导向杆之间的第一间隙落向滑槽下方，而不会堆积在滑槽中；当加工形成齿坯时，齿坯掉落在滑槽中，齿坯与导向杆之间发生撞击，使得齿坯上的碎屑被抖落，被抖落的碎屑落向导向杆的下方，而齿坯会沿着导向杆滑动或者滚动到挡板处，齿坯与挡板接触时再次发生碰撞，使得齿坯上的碎屑进一步被抖落，经过两次碰撞，使得齿坯上碎屑被抖落，且被抖落的碎屑能够及时地与齿坯分开，从而使齿坯上的碎屑得到有效去除。

3.控制简单、可操作性强：相比于现有技术中的控制器必须与数控车床的控制系统相连，从而获取数控车床的加工进度，在实际使用过程中，还需要进行编程来进行合理控制，操作复杂，控制需十分精确(为了在合适的时间推动接料器运动到卡盘下方，需要计算工件加工完成的时间以及接料器的运动速度)，因此在使用中可能存在无法精确接料的情况，多个控制程序也使得设备的故障率增加。本申请中，导向杆是一直位于卡盘下方的，碎屑可以自动通过导向杆之间的第一间隙，且加工形成的齿坯自动落在导向杆上且自动滑动，期间导向杆的接料与数控机床的加工状态无关，因此本申请的控制简单，可操作性强。

4.便于保护齿坯：本申请中先后加工形成的多个齿坯不会和碎屑堆叠在一起，可以避免先后完成加工的齿坯相互碰伤，同时，设置挡板不仅可以去除齿坯上粘附的碎屑，还可以避免齿坯滑出滑槽时具有较大的速度，防止先后生产的齿坯发生碰撞而造成齿坯损坏。

进一步，滑槽两侧的两组导向杆相互正对设置，且相互正对的两组导向杆之间的距离为齿坯厚度的1.1-1.2倍。

相比于两组相互正对的导向杆之间距离随意设置，使得齿坯在滑槽中的放置状态不能相对固定，由于齿坯呈圆盘状，如果齿坯平放，则齿坯在滑槽中只能滑动而无法滚动，使得齿坯受到的摩擦力大而无法快速地移动到挡板处，同时与挡板的撞击力小而无法使齿坯上粘附的碎屑掉落。本方案中，由于将相互正对两组导向杆之间的距离设置为齿坯厚度的1.1-1.2倍，使得滑槽的宽度为齿坯厚度的1.1-1.2倍，从而使齿坯落在滑槽中后处于竖直放置状态，因此当齿坯落入滑槽中时，齿坯是沿着滑槽滚动到挡板处的，可以保证齿坯快速运动到挡板处，同时还能保证齿坯运动到挡板处时具有较大的速度，从而使齿坯上粘附的碎屑能被更加容易地抖落。

进一步，导向杆所形成的滑槽两侧设有导向板，导向板相对于滑槽呈喇叭状。

相比于齿坯直接落入导向杆形成的滑槽中，齿坯落入滑槽时是与导向杆直接撞击，导向杆呈杆状，可能与导向杆的撞击力过大而使齿坯的边角损伤。本方案中，设置导向板，一方面是使齿坯直接落到导向板上，齿坯与导向板的接触面积更大，导向板可以防止齿坯被撞伤，另一方面，导向板可以对齿坯进行导向，使齿坯顺利落入到导向杆的滑槽中，便于齿坯与碎屑的分离。

进一步，导向板上固定连接有缓冲垫。

在导向板上固定连接缓冲垫，进一步防止齿坯落向导向板时可能被撞伤的可能。

进一步，机床连接板上固定连接有固定板，固定板上开有条形孔，导向杆固定连接在条形孔中。

将所有导向杆固定连接在固定板上，方便统一安装和调试导向杆之间的位置；在实际加工中，对于相同厚度的齿坯，规格不同的齿坯其直径大小不同，因此当其位于滑槽中时，对于导向杆之间的第一间隙的大小要求会不同，本方案中，在固定板上开设条形孔，并将导向杆固定连接在条形孔中，可以根据不同尺寸需要而调节导向杆的位置，使导向杆能够被调整至对不同直径大小的齿坯进行导向。

进一步，挡板与导向杆低端存在第二间隙，第二间隙可供碎屑穿过而齿坯无法穿过。

相比于导向杆的低端与挡板相抵，控制单元在控制挡板转动的时候就必须进行精确控制。本方案中，设置第二间隙，对控制单元控制的精确度要求不高，使得控制单元能够简便地实现控制；同时，设置第二间隙后，导向杆的高端与固定板滑动连接，而导向杆的底端悬空，便于对导向杆的位置进行快速调节，且部分切削冷却液会沿着导向杆流动，将导向杆的底端设置为悬空，减少冷却液的流失，降低加工成本。

进一步，控制单元包括供气系统和转动连接在机床连接板上的气缸，气缸的输出端与挡板转动的自由端转动连接。

相比于适用齿轮齿条以及电机带动挡板与齿坯分离，虽然可以实现精确控制，但是控制成本较高，安装的要求较高。本方案中，利用气缸对挡板的转动提供动力，一方面可以适用数控机床中已经设置的供气系统，另一方面，气缸内气体具有一定的可压缩性，当齿坯撞向挡板时，挡板受力而将力作用在气缸上，气缸对挡板具有缓冲作用，从而对挡板具有缓冲作用，能对齿坯进行一定程度上的保护。

进一步，挡板上滑动连接有用于清理齿坯上碎屑的气枪，气枪与供气系统通过气管连通，气管上设有控制阀，控制阀与感应器电连接。

感应器感应到齿坯位于靠近挡板时，感应器被触发，从而使得控制阀开启，气枪与供气系统连通，气枪向齿坯喷气，进一步将齿坯上残留的碎屑吹走。

进一步，气枪的数量为两个，其中一个气枪可位于齿坯的上方，另一个气枪位于齿坯的侧面。

将气枪的数量设置为两个，当齿坯运动到挡板处时，位于齿坯上方的气枪向下喷气，将齿坯外侧的碎屑吹走，位于齿坯侧面的气枪将齿坯中心孔处内碎屑吹走，两个气枪结合将齿坯上的碎屑进行全面清除。

进一步，挡板下方设有输送带，输送带上方设有用于引导齿坯运动到输送带的引导板。

挡板下方设有输送带，可以使经过挡板阻挡并释放后的齿坯自动落在输送带上，从而将齿坯自动输送到下一加工工位；由于经过挡板的阻挡减速，齿坯进入引导板时运动速度较小，利用引导板将齿坯引导到输送带上，可以有效防止齿坯在运动到输送带上时掉落到输送带外侧而造成齿坯损坏。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种数控机床自动接料装置的左向示意图。

图2为本发明实施例一中一种数控机床自动接料装置的右向示意图。

图3为图1的主视图。

图4为图1的左视图。

图5为图3中A处局部放大图。

图6为齿坯的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机床连接板1、卡盘2、固定板3、导向杆4、齿坯5、第一间隙6、条形孔7、支撑板8、横向板9、竖向板10、挡板11、气缸12、感应器13、气枪14、导向板15、第二间隙16、引导板17、输送带18、控制阀19。

实施例一

实施例一基本如图1所示，一种数控机床自动接料装置，包括机床连接板1，机床连接板1通过螺栓可拆卸连接在数控机床的卡盘2下方，机床连接板1的左侧通过螺钉固定连接有固定板3，固定板3上通过螺母固定连接五根相互平行的导向杆4，五根导向杆4均呈左低右高的倾斜状态，五根导向杆4中其中的四根均分为前后相互正对的两组，另外一根位于其余四根的下方，每组中的两根导向杆4竖向分布，五根导向杆4围成上端开口呈U型的可供如图6所示的齿坯5滑动的滑槽，每组中的两根导向杆4之间以及四根导向杆4下方的另外一根导向杆4与每组中靠近下方的导向杆4之间的间隙相等，U型滑槽底部的导向杆4与滑槽两侧之间的间隙为第一间隙6，第一间隙6的间距值等于齿坯5厚度的0.8倍，而滑槽两侧中每组中上下相邻导向杆4之间的间隙为第二间隙(图中未指出)，第二间隙的大小为齿坯5厚度的0.6倍，使得齿坯5无法穿过第一间隙6和第二间隙，从而使加工产生的碎屑能够通过第一间隙6和第二间隙向下落入到导向杆4下方，实现将齿坯5与碎屑分离。

滑槽的宽度为齿坯5厚度的1.2倍，使得卡盘2上加工形成的齿坯5可以落入到滑槽中，且齿坯5落入滑槽中时是处于竖直状态而不是平放状态，处于竖直状态的齿坯5可以沿着滑槽向左下方滚动。为方便对不同直径齿坯5的导向，如图2所示，固定板3上开有竖向的条形孔7，使得导向杆4可以沿着条形孔7移动后被固定，从而改变导向杆4之间的距离，使滑槽的尺寸大小得到改变，以方便对不同直径而相同厚度的齿坯5进行导向。

结合图1和图4，机床固定板3的左端端部通过螺钉固定连接有呈L型的支撑板8，支撑板8包括横向板9和竖向板10，竖向板10的左侧通过销轴连接方式转动连接有挡板11，挡板11的转动中心位于挡板11的上端，挡板11位于齿坯5沿滑槽滑动的路径上；同时支撑板8上设有控制挡板11转动的控制单元，本实施例中，控制单元包括气缸12和供气系统，为节约成本和简化结构，供气系统的气源直接采用数控机床中的压缩气体；结合图3，气缸12的支座端转动连接在横向板9的底面，气缸12的活塞杆一端与挡板11的左侧铰接，通过气缸12的推拉，使挡板11发生转动，从而对齿坯5进行阻挡或者使齿坯5经过挡板11阻挡处。

如图5所示，竖向板10的右侧通过螺钉固定连接有感应器13，本实施例中采用奥托尼克斯公司生产的型号为BR100-DDT的光电传感器，其检测距离为100mm，感应器13与控制气缸12运动的电磁阀电连接，由于通过电磁阀控制气缸12的运动属于本领域技术人员熟知的公知技术，此处不再赘述；同时，竖向板10上通过螺钉固定连接有两个气枪14，两个气枪14均通过气管与供气系统连通，气管上装有控制气管开闭的控制阀19，本实施例中可以采用与控制气缸12的相同型号的电磁阀实现，此处也不再赘述。

结合图1和图2，竖向板10和固定板3之间通过螺钉固定连接有两块导向板15，两块导向板15分别位于滑槽上方的前侧和后侧，且两块导向板15呈喇叭状，使得卡盘2上加工形成的齿坯5下落时直接落到导向板15上，导向板15对齿坯5进行导向，使齿坯5顺利落入到滑槽中，为避免齿坯5与导向板15的撞击过大，在导向板15的外壁上粘接有橡胶材质的缓冲垫(图中未画出)。

如图5所示，导向杆4的左端与竖向板10之间存在一定间距的第二间隙16，使得导向杆4左端悬空，一方面可以将感应器13安装在正对第二间隙16处，避免导向杆4对感应器13的感应造成影响，同时导向杆4的左端悬空，使得齿坯5落在导向杆4上时，导向杆4能够在竖向方向发生一定弹性形变，对齿坯5具有缓冲作用，且需要调节导向杆4竖向方向的位置时，只需调整导向杆4右端固定处即可，调节更加方便。

如图1所示，竖向板10的左侧通过螺钉固定连接有引导板17，引导板17左端下方设有用于承接齿坯5的输送带18，齿坯5落在输送带18上后自动被运输至下一加工工序，由于挡板11的阻挡作用，使得齿坯5在由引导板17进入输送带18时速度较小，防止齿坯5滚出输送带18。

具体实施过程如下：

1.初始阶段：

初始状态，将机床连接板1固定在数控机床的卡盘2下方，然后将五根导向杆4固定在固定板3上，使导向杆4呈左低右高的状态，同时气缸12将挡板11转动到竖直状态，然后将棒料夹紧在卡盘2上。

2.加工阶段：

加工时，加工产生的碎屑由卡盘2向下掉落，碎屑穿过第一间隙6而落到导向杆4下方的数控机床内，棒料被切割形成齿坯5时与卡盘2脱离(数控机床可实现自动供料，保证每次切割的齿坯5都由相同的切割点落下)，齿坯5向下掉落时首先掉落在缓冲垫上，由于卡盘2距离缓冲垫有一段距离，使得齿坯5落在缓冲垫上时与缓冲垫发生撞击，使得齿坯5上粘附的碎屑被抖落，然后齿坯5沿着导向板15滑向滑槽，由于滑槽的宽度为齿坯5厚度的1.2倍，使得齿坯5落入滑槽时只能处于竖直状态，而滑槽呈倾斜状态，齿坯5可沿滑槽向滑槽的左端滑动并撞击挡板11，齿坯5撞击挡板11时进一步将齿坯5上粘附的碎屑抖落。

当齿坯5与挡板11撞击后，挡板11阻挡齿坯5继续滚动，同时感应器13感应到齿坯5，使感应器13产生控制信号，使得控制阀19被触发而处于打开状态，气管向气枪14供气，气管吹向齿坯5，使齿坯5上的碎屑被清理；然后控制气缸12的电磁阀控制气缸12运动，使气缸12拉动挡板11顺时针转动，挡板11转动后对齿坯5的阻挡作用消失，齿坯5沿着引导板17滚动到输送带18上而被运输至下一加工工位。

齿坯5运动远离感应器13后，齿坯5对感应器13的触发作用消失，感应器13控制控制阀19关闭且利用气缸12使挡板11逆时针转动到竖直方向而复位。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于：导向杆4的外侧粘接有绒布，绒布可以适当地减小齿坯5撞向导向杆4时齿坯5被撞伤的可能，同时绒布还能对齿坯5外侧的加工冷却液进行吸附，减少冷却液的流失以降低加工成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种数控机床自动接料装置，其特征在于：包括可拆卸连接在数控机床上的机床连接板，机床连接板上连接有至少三根倾斜设置的导向杆，至少三根导向杆形成可引导齿坯自动下滑的滑槽，其中一根导向杆位于滑槽的底部，而剩余的导向杆分为两组后位于滑槽的两侧，底部的导向杆与滑槽两侧导向杆之间存在供碎屑穿过而齿坯无法穿过的第一间隙，且同一组内相邻导向杆之间存在供碎屑穿过而齿坯无法穿过的第二间隙；所述机床连接板上转动连接有挡板，挡板位于导向杆低端且位于齿坯滑动的路径上，所述机床连接板上连接有驱动挡板转动的控制单元，所述挡板上设有用于感应齿坯的感应器，所述感应器与控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述滑槽两侧的两组导向杆相互正对设置，且相互正对的两组导向杆之间的距离为齿坯厚度的1.1-1.2倍。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述导向杆所形成的滑槽两侧上方设有导向板，导向板相对于滑槽呈喇叭状。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述导向板上固定连接有缓冲垫。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述机床连接板上固定连接有固定板，所示固定板上开有条形孔，所述导向杆固定连接在条形孔中。

6.根据权利要求2所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述挡板与导向杆低端存在第二间隙，第二间隙可供碎屑穿过而齿坯无法穿过。

7.根据权利要求6所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述控制单元包括供气系统和转动连接在机床连接板上的气缸，气缸的输出端与挡板转动的自由端转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述挡板上滑动连接有用于清理齿坯上碎屑的气枪，所述气枪与供气系统通过气管连通，所述气管上设有控制阀，所述控制阀与感应器电连接。

9.根据权利要求8所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述气枪的数量为两个，其中一个气枪可位于齿坯的上方，另一个气枪位于齿坯的侧面。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种数控机床自动接料装置，其特征在于：所述挡板下方设有输送带，所述输送带上方设有用于引导齿坯运动到输送带的引导板。