CN111890100A - 一种转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，包括水平轨道、第一直线驱动器、第一基体、第二直线驱动器和取料套管；第一基体安装在水平轨道上，第一直线驱动器驱动第一基体沿着水平轨道运动；第二直线驱动器安装在第一基体上，第二直线驱动器驱动取料套管竖直运动；取料套管的底部敞口，取料套管的底口内设置有向中心倾斜的弹片。本发明的自动上下料装置利用带有弹片的取料套管配合三爪卡盘实现对棒料上下料操作，取料套管无需配置单独的动力机构，整体尺寸与棒料基本相当，结构简单且成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及机床领域，尤其涉及一种转轴数控车床和数控铣床自动上料装置。
背景技术
转轴数控车床和数控铣床最常加工的一种零件是棒料零件，例如轴类零件和管形零件。为了提升加工效率，现有技术中已经存在很多自动上下料装置将棒料自动送入车床和铣床的三爪卡盘；现有技术自动上下料装置的主要做法是利用机械手抓住棒料输送至特定的位置，机械手本身是一种自动三爪卡盘，机械手的具体运动轨迹则通过各种水平和竖直的轨道控制。
现有技术自动上下料装置的主要缺陷是：1.机械手由于需要配置动力设备和相应的机构来控制卡爪，使得机械手的尺寸较大、结构复杂且成本较高；2.车床和铣床的三爪卡盘位置不同，车床的三爪卡盘是竖直的，棒料需要水平输入车床的三爪卡盘；铣床的三爪卡盘是水平的，棒料需要竖直的插入铣床的三爪卡盘；因此，现有技术的自动上下料装置一般不具有通用性，同一种自动上下料装置无法同时用于车床和铣床。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单并且能够同时应用于车床和铣床的自动上下料装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，包括水平轨道、第一直线驱动器、第一基体、第二直线驱动器和取料套管；
第一基体安装在水平轨道上，第一直线驱动器驱动第一基体沿着水平轨道运动；
第二直线驱动器安装在第一基体上，第二直线驱动器驱动取料套管竖直运动；
取料套管的底部敞口，取料套管的底口内设置有向中心倾斜的弹片。
当取料套管与竖直摆放的棒料对齐后，第二直线驱动器驱动取料套管下行即可使得棒料被动的插入取料套管内，棒料可以被弹片夹住，使得棒料能够随着取料套管上升；然后第一基体运动至铣床的三爪卡盘上方，取料套管重新下行，将棒料插入三爪卡盘内，三爪卡盘夹紧棒料之后，取料套管重新回升，完成自动上料。
进一步的，自动上下料装置还包括第二基体、第三直线驱动器、连杆、竖直U形轨道和竖直限位轨道；
第二基体和第三直线驱动器均安装在第一基体上，第三直线驱动器驱动第二基体在第一基体上水平运动，第二基体的运动方向与第一基体的运动方向垂直；
所述第二直线驱动器为气缸，气缸安装在第二基体上；所述取料套管的顶面设置有偏心的铰接座，连杆的两端分别铰接气缸的活塞杆和铰接座；
所述竖直U形轨道和竖直限位轨道均竖直的安装在第二基体上，两条竖直U形轨道和两条竖直限位轨道呈十字形排布在取料套管周围，取料套管的上部设置有耳轴，耳轴插入竖直U形轨道内；
所述竖直限位轨道的底部高于所述竖直U形轨道的底部，这意味着竖直U形轨道比竖直限位轨道更长；当取料套管位于竖直限位轨道和竖直U形轨道之间时，气缸可以通过连杆驱动取料套管整体上下运动；当取料套管下行直至耳轴到达竖直U形轨道的底部时，取料套管已经脱离竖直限位轨道的限制，同时由于铰接座位于取料套管顶面的偏心位置，此时如果气缸驱动连杆继续下行，取料套管将围绕耳轴旋转并最终达到水平姿态；之后，第二基体整体水平运动即可将取料套管内的棒料水平输送至车床的三爪卡盘内。
进一步的，当所述取料套管水平后，取料套管的表面与竖直限位轨道的底部贴合，利用竖直限位轨道的底部对取料套管的旋转角度进行限位，使得取料套管最多旋转90°。
进一步的，所述取料套管为分体式结构，所述取料套管包括套管本体和头部套管，头部套管与套管本体螺纹连接，所述弹片位于头部套管内；取料套管与棒料之间的不断插拔操作对弹片容易产生磨损，分体式结构方便用户更换头部套管。
进一步的，所述头部套管内设置有橡胶套，橡胶套贴合头部套管的内表面，橡胶套位于头部套管的内表面与弹片之间，橡胶套能够增加弹片的弹性。
进一步的，所述竖直限位轨道包括包括左轨道、右轨道和钢珠，钢珠位于左轨道和右轨道之间，钢珠与取料套管的表面贴合，钢珠使得取料套管与竖直限位轨道的摩擦转化为滚动摩擦，既能减少磨损也能减少噪音。
具体的，所述第一直线驱动器包括第一电机和第一丝杠，第一丝杠与第一基体螺纹连接，第一电机驱动第一丝杠旋转；所述第三直线驱动器包括第三电机和第三丝杠，所述第一基体的底部设置有T形轨道，所述第二基体的表面设置有T形槽，第二基体通过T形槽安装在T形轨道上，第三丝杠与T形轨道平行，第三丝杠与第二基体螺纹连接，第三电机驱动第三丝杠旋转。
进一步的，自动上下料装置还包括供料机构，所述供料机构包括底座、转盘、第四电机和存料套管，转盘安装在底座上，第四电机驱动转盘旋转，存料套管安装在转盘上，存料套管围绕转盘的中心均匀分布；存料套管呈竖直姿态，存料套管内存放待加工的棒料；每当一个存料套管内的棒料被取走后，第四电机驱动转盘旋转一定的角度，使得下一个存料套管运行至取料位置，等待下一次取料。
进一步的，所述供料机构还包括支撑环、压环、滚珠和传动齿轮组，转盘安装在支撑环上，支撑环落在底座上，压环与底座连接并压住支撑环，支撑环与底座之间设置有滚珠，支撑环与压环之间设置有滚珠；支撑环的中心设置有内齿轮，传动齿轮组与内齿轮啮合，第四电机通过传动齿轮组驱动支撑环旋转。
有益效果：(1)本发明的自动上下料装置利用带有弹片的取料套管配合三爪卡盘实现对棒料上下料操作，取料套管无需配置单独的动力机构，整体尺寸与棒料基本相当，结构简单且成本低廉。(2)本发明的自动上下料装置利用连杆、竖直限位轨道和竖直U形轨道对取料套管进行限制，使得一个气缸即可实现取料套管的上下运动和旋转运动，既能对铣床进行上下料也能对车床进行上下料。(3)本发明的自动上下料装置在弹片的背后套有橡胶套，显著提高了弹片的使用寿命。(4)本发明的自动上下料装置将取料套管设计为分体式结构，用户通过简单的旋转即可更好最易磨损的头部套管，提高了上下料装置的便捷性。(5)本发明的自动上下料装置配置了带有转盘的供料机构，转盘与取料套管配合实现了上下料的全程自动化。
附图说明
图1是实施例1自动上下料装置的主视图。
图2是实施例1自动上下料装置的右视图。
图3是实施例1中连杆和取料套管的立体图。
图4是实施例1中竖直限位轨道的立体图。
图5是实施例1中供料机构的剖面图。
图6是实施例1中供料机构的俯视图。
图7是实施例1中自动上下料装置的取料原理图。
图8是实施例1中取料套管的运动状态图(其一)。
图9是实施例1中取料套管的运动状态图(其二)。
图10是图9对应的剖面图。
其中：100、水平轨道；200、第一直线驱动器；210、第一丝杠；300、第一基体；310、T形轨道；400、第二直线驱动器；500、取料套管；510、套管本体；520、头部套管；530、弹片；540、橡胶套；550、铰接座；560、耳轴；600、第二基体；610、T形槽；700、第三直线驱动器；710、第三电机；720、第三丝杠；800、连杆；900、竖直U形轨道；1000、竖直限位轨道；1010、左轨道；1020、右轨道；1030、钢珠；1100、供料机构；1110、底座；1120、转盘；1130、第四电机；1140、存料套管；1150、支撑环；1160、压环；1170、滚珠；1180、传动齿轮组；1200、棒料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1至图6所示，本实施例的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，包括水平轨道100、第一直线驱动器200、第一基体300、第二直线驱动器400、取料套管500、第二基体600、第三直线驱动器700、连杆800、竖直U形轨道900、竖直限位轨道1000和供料机构1100；
第一基体300安装在水平轨道100上，第一直线驱动器200包括第一电机和第一丝杠210，第一丝杠210与第一基体300螺纹连接，第一电机驱动第一丝杠210旋转，进而驱动第一基体300沿着水平轨道100运动；
第三直线驱动器700包括第三电机710和第三丝杠720，第一基体300的底部设置有T形轨道310，第二基体600的表面设置有T形槽610，第二基体600通过T形槽610安装在T形轨道310上，第三丝杠720与T形轨道310平行，第三丝杠720与第二基体600螺纹连接，第三电机710驱动第三丝杠720旋转，进而驱动第二基体600水平运动；第二基体600的运动方向与第一基体300的运动方向垂直；
取料套管500为分体式结构，取料套管500包括套管本体510和头部套管520，头部套管520与套管本体510螺纹连接，弹片530位于头部套管520内；头部套管520内设置有橡胶套540，橡胶套540贴合头部套管520的内表面，橡胶套540位于头部套管520的内表面与弹片530之间，橡胶套540能够增加弹片530的弹性；套管本体510的顶面设置有偏心的铰接座550，套管本体510的上部设置有耳轴560；
第二直线驱动器400为气缸，气缸安装在第二基体600上，连杆800的两端分别铰接气缸的活塞杆和铰接座550；
竖直U形轨道900和竖直限位轨道1000均竖直的安装在第二基体600上，两条竖直U形轨道900和两条竖直限位轨道1000呈十字形排布在取料套管500周围(具体如图3所示)，耳轴560插入竖直U形轨道900内；如图4所示，竖直限位轨道1000包括包括左轨道1010、右轨道1020和钢珠1030，钢珠1030位于左轨道1010和右轨道1020之间，钢珠1030与取料套管500的表面贴合；
如图5和图6所示，供料机构1100包括底座1110、转盘1120、第四电机1130、存料套管1140、支撑环1150、压环1160、滚珠1170和传动齿轮组1180，转盘1120安装在支撑环1150上，支撑环1150落在底座1110上，压环1160与底座1110连接并压住支撑环1150，支撑环1150与底座1110之间设置有滚珠1170，支撑环1150与压环1160之间设置有滚珠1170；支撑环1150的中心设置有内齿轮，传动齿轮组1180与内齿轮啮合，第四电机1130通过传动齿轮组1180驱动支撑环1150旋转；存料套管1140安装在转盘1120上，存料套管1140围绕转盘1120的中心均匀分布；存料套管1140呈竖直姿态。
本实施例的自动上下料装置应用于铣床的基本工作流程是：
(1)如图7所示，第一丝杠210旋转驱动第一基体300向左移动直至取料套管500与存料套管1140对齐，存料套管1140内存放待加工的棒料1200；
(2)第二直线驱动器400(气缸)通过连杆800驱动取料套管500下行，棒料1200被动插入如图1所示的头部套管520内，棒料1200被弹片530夹住；
(3)第二直线驱动器400(气缸)通过连杆800驱动取料套管500上行；
(4)第一丝杠210旋转驱动第一基体300向右移动直至取料套管500与铣床的三爪卡盘对齐，之后取料套管500下行，铣床的三爪卡盘夹住棒料1200，实现铣床的自动上料；
(5)铣床的自动下料动作同理。
车床与铣床的不同之处在于车床的三爪卡盘呈直立姿态，棒料1200必须水平的插入车床的三爪卡盘；本实施例的自动上下料装置应用于车床的基本工作流程是：
(1)如图7所示，第一丝杠210旋转驱动第一基体300向左移动直至取料套管500与存料套管1140对齐，存料套管1140内存放待加工的棒料1200；
(2)第二直线驱动器400(气缸)通过连杆800驱动取料套管500下行，棒料1200被动插入如图1所示的头部套管520内，棒料1200被弹片530夹住；
(3)第二直线驱动器400(气缸)通过连杆800驱动取料套管500上行；
(4)第一丝杠210旋转驱动第一基体300向右移动至车床上方；
(5)第二直线驱动器400(气缸)通过连杆800驱动取料套管500下行至如图8所示的位置，此时取料套管500的耳轴560到达竖直U形轨道900的底部，取料套管500已经脱离竖直限位轨道1000的限制；
(6)第二直线驱动器400(气缸)驱动连杆800继续下行，由于铰接座550位于取料套管500顶面的偏心位置，连杆800会驱动取料套管500围绕耳轴560旋转并最终达到如图9和如图10所示的水平姿态(图10中画出了棒料1200)；
(7)图10中的第三电机710驱动第三丝杠720旋转，第三丝杠720驱动第二基体600整体水平向左运动，将取料套管500内的棒料1200水平输送至车床的三爪卡盘内。
图6中所示的供料机构1100任意存料套管1140的位置均可作为取料位置，每当一个存料套管1140内的棒料1200被取走后，第四电机1130驱动转盘1120旋转一定的角度，使得下一个存料套管1140运行至取料位置，等待下一次取料。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：包括水平轨道(100)、第一直线驱动器(200)、第一基体(300)、第二直线驱动器(400)和取料套管(500)；
第一基体(300)安装在水平轨道(100)上，第一直线驱动器(200)驱动第一基体(300)沿着水平轨道(100)运动；
第二直线驱动器(400)安装在第一基体(300)上，第二直线驱动器(400)驱动取料套管(500)竖直运动；
取料套管(500)的底部敞口，取料套管(500)的底口内设置有向中心倾斜的弹片(530)。
2.根据权利要求1所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：还包括第二基体(600)、第三直线驱动器(700)、连杆(800)、竖直U形轨道(900)和竖直限位轨道(1000)；
第二基体(600)和第三直线驱动器(700)均安装在第一基体(300)上，第三直线驱动器(700)驱动第二基体(600)在第一基体(300)上水平运动，第二基体(600)的运动方向与第一基体(300)的运动方向垂直；
所述第二直线驱动器(400)为气缸，气缸安装在第二基体(600)上；所述取料套管(500)的顶面设置有偏心的铰接座(550)，连杆(800)的两端分别铰接气缸的活塞杆和铰接座(550)；
所述竖直U形轨道(900)和竖直限位轨道(1000)均竖直的安装在第二基体(600)上，两条竖直U形轨道(900)和两条竖直限位轨道(1000)呈十字形排布在取料套管(500)周围，取料套管(500)的上部设置有耳轴(560)，耳轴(560)插入竖直U形轨道(900)内；
所述竖直限位轨道(1000)的底部高于所述竖直U形轨道(900)的底部。
3.根据权利要求2所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：当所述取料套管(500)水平后，取料套管(500)的表面与竖直限位轨道(1000)的底部贴合。
4.根据权利要求3所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述取料套管(500)为分体式结构，所述取料套管(500)包括套管本体(510)和头部套管(520)，头部套管(520)与套管本体(510)螺纹连接，所述弹片(530)位于头部套管(520)内。
5.根据权利要求4所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述头部套管(520)内设置有橡胶套(540)，橡胶套(540)贴合头部套管(520)的内表面，橡胶套(540)位于头部套管(520)的内表面与弹片(530)之间。
6.根据权利要求5所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述竖直限位轨道(1000)包括包括左轨道(1010)、右轨道(1020)和钢珠(1030)，钢珠(1030)位于左轨道(1010)和右轨道(1020)之间，钢珠(1030)与取料套管(500)的表面贴合。
7.根据权利要求6所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述第一直线驱动器(200)包括第一电机和第一丝杠(210)，第一丝杠(210)与第一基体(300)螺纹连接，第一电机驱动第一丝杠(210)旋转。
8.根据权利要求7所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述第三直线驱动器(700)包括第三电机(710)和第三丝杠(720)，所述第一基体(300)的底部设置有T形轨道(310)，所述第二基体(600)的表面设置有T形槽(610)，第二基体(600)通过T形槽(610)安装在T形轨道(310)上，第三丝杠(720)与T形轨道(310)平行，第三丝杠(720)与第二基体(600)螺纹连接，第三电机(710)驱动第三丝杠(720)旋转。
9.根据权利要求8所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：还包括供料机构(1100)，所述供料机构(1100)包括底座(1110)、转盘(1120)、第四电机(1130)和存料套管(1140)，转盘(1120)安装在底座(1110)上，第四电机(1130)驱动转盘(1120)旋转，存料套管(1140)安装在转盘(1120)上，存料套管(1140)围绕转盘(1120)的中心均匀分布。
10.根据权利要求9所述的转轴数控车床和数控铣床自动上下料装置，其特征在于：所述供料机构(1100)还包括支撑环(1150)、压环(1160)、滚珠(1170)和传动齿轮组(1180)，转盘(1120)安装在支撑环(1150)上，支撑环(1150)落在底座(1110)上，压环(1160)与底座(1110)连接并压住支撑环(1150)，支撑环(1150)与底座(1110)之间设置有滚珠(1170)，支撑环(1150)与压环(1160)之间设置有滚珠(1170)；支撑环(1150)的中心设置有内齿轮，传动齿轮组(1180)与内齿轮啮合，第四电机(1130)通过传动齿轮组(1180)驱动支撑环(1150)旋转。
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