CN112846875A - 一种加工中心工件转位装夹系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种加工中心工件转位装夹系统，用以解决现有技术中存在的问题，包括设于加工平台上的笼体，和装夹于工件毛胚外的转位组件，所述转位组件包括向内装夹工件毛胚的内壳体和与所述笼体可拆连接的外壳体，所述转位组件还包括驱动所述内壳体相对所述外壳体转动的驱动组件，所述笼体上分别设有从两侧连接至所述外壳体的第一连杆和至少一个第二连杆，所述第一连杆耦合连接至所述驱动组件。通过该加工中心工件转位装夹系统，可以提供在加工中心中加工轴、杆类零件单次装夹下多个侧面的精确加工，同时具有快速装夹至加工中心中实现高效流水生产的效果。

Description

一种加工中心工件转位装夹系统

技术领域

本发明涉及加工中心设备技术领域，尤其涉及一种加工中心工件转位装夹系统。

背景技术

一般轴类或杆类零件上会有键槽、槽孔等需要在立式加工中心中加工的特征，在现有一般的立式加工中心中，在一个轴或杆上设有多个槽孔类特征时，加工多个此类槽孔特征的话需要多次进行装夹使得待加工面朝向刀具，导致整体加工过程会多次暂停重新装夹、定位，使得加工效率降低。尤其在工件的一侧已经加工成型一个特征后，在对侧进行加工时还需要装夹位置与该特征进行校准、对准，进一步降低加工效率。而采用多轴加工中心的成本过高，难以大规模应用。尤其在大批量流水线生产中，传统的加工中心用的夹具难以实现高效的装夹、生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工中心工件转位装夹系统，用以解决现有技术中存在的问题，通过该加工中心工件转位装夹系统，可以提供在加工中心中加工轴、杆类零件单次装夹下多个侧面的精确加工，同时具有快速装夹至加工中心中实现高效流水生产的效果。

为实现发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种加工中心工件转位装夹系统，包括设于加工平台上的笼体，和装夹于工件毛胚外的转位组件，所述转位组件包括向内装夹工件毛胚的内壳体和与所述笼体可拆连接的外壳体，所述转位组件还包括驱动所述内壳体相对所述外壳体转动的驱动组件，所述笼体上分别设有从两侧连接至所述外壳体的第一连杆和至少一个第二连杆，所述第一连杆耦合连接至所述驱动组件。

由此，通过转位组件实现对于工件毛胚的装夹，且为在加工中心外侧即可以装夹完成，在装夹完成后，通过第一连杆和第二连杆完成转位组件和笼体的连接，实现在加工中心内的安装，从而提高装夹的效率，尤其是在流水线生产中的效率。在整体的产线加工中，可以通过多个转位组件夹持待加工的多个工件毛胚，从而在加工流程中直接通过安装转位组件即可实现高效的换装并连续加工。在之后的加工过程中，可以通过第一连杆带动驱动组件运动实现内壳体相对外壳体的转动，从而实现工件毛胚相对加工中心的刀具的转位，从而在加工中心加工轴有限的情况下提供一次装夹后工件上的多个方向的加工面的转动加工，提高加工效率，节约设备成本。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述驱动组件包括具有锥齿的主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮固接于所述内壳体表面，所述主动齿轮可转连接于所述外壳体内壁并啮合连接至所述从动齿轮。

由此，通过齿轮传动实现驱动组件在内壳体和外壳体之间的稳定的转动动作传递，锥齿结构可以在较小的空间内提供稳定的传动效果。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一连杆耦合连接有转位电机，所述第一连杆上套接有编码器。

由此，通过转位电机驱动第一连杆以带动内壳体的转动，编码器用于检测第一连杆的转动角度，因为主动齿轮和从动齿轮间的传动比及其他参数固定，在其转动过程中可以通过换算等效检测夹持工件毛胚的内壳体的转动角度，即在加工过程中可以准确检测转位角度以控制精确的自动化加工。编码器设于第一连杆的方式可以精简转位组件的整体结构和成本。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一连杆后端连接有第一气缸，所述第一气缸固接于所述笼体，所述第一连杆前端设有传动花键，所述外壳体上设有供所述传动花键通过的通孔，所述主动齿轮上设有与所述传动花键耦合连接的驱动孔。

由此，通过第一气缸驱动下的伸缩动作，使得第一连杆可以受控的与主动齿轮实现插接耦合。在流水线生产中，加工工件毛胚时通过第一气缸带动第一连杆的花键插入驱动孔实现耦合以进行驱动转位，在更换工件毛胚时通过第一连杆后退解耦实现便利的更换动作。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第二连杆两端分别连接第二气缸和所述外壳体，所述第二气缸连接于所述笼体，所述第二连杆与所述外壳体的连接端呈正多棱柱体，所述外壳体上设有与所述第二连杆端部对应的固定孔。

由此，通过第二气缸驱动下的伸缩动作，使得第二连杆的端部可以受控的与固定孔实现插接固定。在流水线生产中，加工工件毛胚时通过第二气缸带动第二连杆的端部插入固定孔实现固定连接以将转位组件进行固定定位，在更换工件毛胚时通过第二连杆后退接触固定连接实现便利的更换动作。多棱柱体结构的端部使得可以实现稳定的固定插接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第二连杆具有在水平面内分布于所述转位组件两侧的多个。

由此，通过多个第二连杆提供转位组件在水平面内的自由度限制，避免加工时工件毛胚一端被加工的承载导致的倾斜损坏等问题。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述转位组件还包括设于所述外壳体与内壳体之间的多个轴承。

由此，所述轴承支承于所述外壳体与内壳体之间，提供两者之间稳定的支承连接效果，减少内壳体转动过程中可能发生的晃动等问题。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述外壳体上设有定位部，所述定位部呈绕所述外壳体周向表面分布的至少一个，所述笼体上设有定位传感器，所述定位传感器用于在检测到所述定位部时发出电信号。

由此，定位部与固定孔、通孔的位置为预设的相对固定的位置，在安装装夹有工件毛胚的转位组件时，通过定位部与定位传感器的配合实现快速的定位。即在定位传感器检测到定位部时，其发出电信号通过声光等方式进行提示，此时外壳体上的通孔、固定孔的位置即为对准第一连杆和第二连杆，此时即可以驱动第一连杆和第二连杆实现对转位组件的连接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述加工平台顶部设有支撑座，所述支撑座顶部设有配合支承于所述外壳体下方的第一支撑面。

由此，通过支撑座的支撑作用提供在加工时转位组件的承载能力，避免第一连杆和第二连杆受损，进而也提高了加工时可以选用的背吃刀量，提高加工效率。进一步的支撑座提供了在安装更换转位组件时的放置表面，使得其更换时可以先放置在第一支撑面上再转动调节第一连杆、第二连杆和通孔、固定孔之间的对应以便进行连接。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述支撑座上方可拆设有多个支撑块，所述支撑块顶部设有支承于工件毛胚下方的第二支撑面。

由此，通过可拆的支撑块提供对于工件毛胚的支撑，进一步提高支撑效果，减少加工时工件毛胚承载的弯曲形变，提高加工成品精度。

本发明的有益效果在于： 通过转位组件和笼体和配合提供自动的工件毛胚的绕轴线转动的转位动作驱动，从而可以自动地进行工件毛胚在加工过程中多个待加工面的调节，从而使得加工过程更为流畅、便利，有效的提高加工效率。进一步的第一连杆、第二连杆的可伸缩等实现转位组件的便利的可拆装以适应批量流水生产中的快速更换装夹。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图；

图2为本发明通过外壳体轴线的水平截面示意图；

图3为本发明朝向外壳体轴线的结构示意图；

图4为图3中A处的放大示意图；

图5为本发明第二连杆正多棱柱端部处的结构示意图；

图中各项分别为：1100笼体，1110定位传感器，1200转位组件，1210外壳体，1211通孔，1212固定孔，1213定位部，1220内壳体，1230驱动组件，1231主动齿轮，1232从动齿轮，1233驱动孔，1240轴承，1300第一连杆，1310转位电机，1320编码器，1330第一气缸，1340传动花键，1400第二连杆，1410第二气缸，1500支撑座，1510第一支撑面，1520支撑块，1530第二支撑面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述：

如图1、2、3、4、5所示的一种加工中心工件转位装夹系统，包括设于加工中心内的水平的加工平台上的笼体1100，和装夹于工件毛胚外的转位组件1200，转位组件1200包括向内装夹工件毛胚的内壳体1220和与笼体1100可拆连接的外壳体1210，其中内壳体1220在本实施例中为三爪卡盘，在其他优选实施方式中也可以为其他外部结构为回转体的夹具。转位组件1200还包括驱动内壳体1220相对外壳体1210转动的驱动组件1230，笼体1100上分别设有从两侧连接至外壳体1210的第一连杆1300和至少一个第二连杆1400，第一连杆1300耦合连接至驱动组件1230。通过转位组件1200实现对于工件毛胚的装夹，且为在加工中心外部即可以批量装夹完成，在装夹完成后，通过第一连杆1300和第二连杆1400完成转位组件1200和笼体1100的连接，实现在加工中心内的安装，从而提高装夹的效率，尤其是在流水线生产中的效率。在整体的产线加工中，可以通过多个转位组件1200夹持待加工的多个工件毛胚，从而在加工流程中直接通过安装转位组件1200即可实现高效的换装并连续加工。在之后的加工过程中，可以通过第一连杆1300带动驱动组件1230运动实现内壳体1220相对外壳体1210的转动，从而实现工件毛胚相对加工中心的刀具的转位，从而在加工中心加工轴有限的情况下提供一次装夹后工件上的多个方向的加工面的转动加工，提高加工效率，节约设备成本。

本实施例中，驱动组件1230包括具有锥齿的主动齿轮1231和从动齿轮1232，从动齿轮1232呈环状固接于内壳体1220表面，主动齿轮1231的轴线与内壳体1220的轴线垂直，并可转连接于外壳体1210内壁并啮合连接至从动齿轮1232。通过齿轮传动实现驱动组件1230在内壳体1220和外壳体1210之间的稳定的转动动作传递，锥齿结构可以在较小的空间内提供稳定的传动效果。

本实施例中，第一连杆1300耦合连接有转位电机1310，第一连杆1300上套接有编码器1320，编码器1320电连接至加工中心的控制系统从而向其提供转为的角度信息并便于加工。通过转位电机1310驱动第一连杆1300以带动内壳体1220的转动，编码器1320用于检测第一连杆1300的转动角度，因为主动齿轮1231和从动齿轮1232间的传动比及其他参数固定，在其转动过程中可以通过换算等效检测夹持工件毛胚的内壳体1220的转动角度，即在加工过程中可以准确检测转位角度以控制精确的自动化加工。编码器1320设于第一连杆1300的方式可以精简转位组件1200的整体结构和成本。

本实施例中，第一连杆1300后端连接有第一气缸1330，第一气缸1330固接于笼体1100并通过其活塞杆端部的平板连接第一连杆1300，转位电机1310也安装于该平板上以无干涉的实现动作，第一连杆1300前端设有传动花键1340，外壳体1210上设有供传动花键1340通过的通孔1211，主动齿轮1231上设有与传动花键1340耦合连接的驱动孔1233。通过第一气缸1330驱动下的伸缩动作，使得第一连杆1300可以受控的与主动齿轮1231实现插接耦合。在流水线生产中，加工工件毛胚时通过第一气缸1330带动第一连杆1300的花键插入驱动孔1233实现耦合以进行驱动转位，在更换工件毛胚时通过第一连杆1300后退解耦实现便利的更换动作。

本实施例中，第二连杆1400两端分别连接第二气缸1410和外壳体1210，第二气缸1410连接于笼体1100，第二连杆1400与外壳体1210的连接端呈正四棱柱体，外壳体1210上设有与第二连杆1400端部对应的固定孔1212。通过第二气缸1410驱动下的伸缩动作，使得第二连杆1400的端部可以受控的与固定孔1212实现插接固定。在流水线生产中，加工工件毛胚时通过第二气缸1410带动第二连杆1400的端部插入固定孔1212实现固定连接以将转位组件1200进行固定定位，在更换工件毛胚时通过第二连杆1400后退接触固定连接实现便利的更换动作。多棱柱体结构的端部使得可以实现稳定的固定插接。

本实施例中，第二连杆1400具有在水平面内分布于转位组件1200两侧的五个，其中与第一连杆1300一侧的为对称分布在第一连杆1300两侧的两个，其他三个与该侧的两个第二连杆1400及第一连杆1300对称设置。通过多个第二连杆1400提供转位组件1200在水平面内的完全自由度限制，避免加工时工件毛胚一端被加工的承载导致的倾斜损坏等问题。

本实施例中，转位组件1200还包括设于外壳体1210与内壳体1220之间的多个轴承1240。轴承1240支承于外壳体1210与内壳体1220之间，提供两者之间稳定的支承连接效果，减少内壳体1220转动过程中可能发生的晃动等问题。

本实施例中，外壳体1210上设有凸起或凹陷的定位部1213，定位部1213呈绕外壳体1210周向表面分布的至少一个，笼体1100上设有水平设置的定位传感器1110，该定位传感器1110为激光传感器，其水平位置与第一连杆1300等高，定位传感器1110的激光在检测到定位部1213产生的凹凸结构时时发出电信号至加工中心的警示灯或喇叭。定位部1213与固定孔1212、通孔1211的位置为预设的相对固定的位置，在安装装夹有工件毛胚的转位组件1200时，通过定位部1213与定位传感器1110的配合实现快速的定位。即在定位传感器1110检测到定位部1213时，其发出电信号通过声光等方式进行提示，此时外壳体1210上的通孔1211、固定孔1212的位置即为对准第一连杆1300和第二连杆1400，此时即可以驱动第一连杆1300和第二连杆1400实现对转位组件1200的连接。

本实施例中，加工平台顶部设有支撑座1500，支撑座1500顶部设有配合支承于外壳体1210下方的圆弧形的第一支撑面1510。通过支撑座1500的支撑作用提供在加工时转位组件1200的承载能力，避免第一连杆1300和第二连杆1400受损，进而也提高了加工时可以选用的背吃刀量，提高加工效率。进一步的支撑座1500提供了在安装更换转位组件1200时的放置表面，使得其更换时可以先放置在第一支撑面1510上再转动调节第一连杆1300、第二连杆1400和通孔1211、固定孔1212之间的对应以便进行连接。

本实施例中，支撑座1500上方可拆设有多个支撑块1520，支撑块1520顶部设有支承于工件毛胚下方的第二支撑面1530。通过可拆的支撑块1520提供对于工件毛胚的支撑，进一步提高支撑效果，减少加工时工件毛胚承载的弯曲形变，提高加工成品精度。第二支撑面1530可以根据具体的一批次的零件毛坯的公称直径进行适应性的生产适配。

以上实施例只是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，包括设于加工平台上的笼体（1100），和装夹于工件毛胚外的转位组件（1200），所述转位组件（1200）包括向内装夹工件毛胚的内壳体（1220）和与所述笼体（1100）可拆连接的外壳体（1210），所述转位组件（1200）还包括驱动所述内壳体（1220）相对所述外壳体（1210）转动的驱动组件（1230），所述笼体（1100）上分别设有从两侧连接至所述外壳体（1210）的第一连杆（1300）和至少一个第二连杆（1400），所述第一连杆（1300）耦合连接至所述驱动组件（1230）。

2.根据权利要求1所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述驱动组件（1230）包括具有锥齿的主动齿轮（1231）和从动齿轮（1232），所述从动齿轮（1232）固接于所述内壳体（1220）表面，所述主动齿轮（1231）可转连接于所述外壳体（1210）内壁并啮合连接至所述从动齿轮（1232）。

3.根据权利要求2所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述第一连杆（1300）耦合连接有转位电机（1310），所述第一连杆（1300）上套接有编码器（1320）。

4.根据权利要求2所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述第一连杆（1300）后端连接有第一气缸（1330），所述第一气缸（1330）固接于所述笼体（1100），所述第一连杆（1300）前端设有传动花键（1340），所述外壳体（1210）上设有供所述传动花键（1340）通过的通孔（1211），所述主动齿轮（1231）上设有与所述传动花键（1340）耦合连接的驱动孔（1233）。

5.根据权利要求1所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述第二连杆（1400）两端分别连接第二气缸（1410）和所述外壳体（1210），所述第二气缸（1410）连接于所述笼体（1100），所述第二连杆（1400）与所述外壳体（1210）的连接端呈正多棱柱体，所述外壳体（1210）上设有与所述第二连杆（1400）端部对应的固定孔（1212）。

6.根据权利要求5所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述第二连杆（1400）具有在水平面内分布于所述转位组件（1200）两侧的多个。

7.根据权利要求1所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述转位组件（1200）还包括设于所述外壳体（1210）与内壳体（1220）之间的多个轴承（1240）。

8.根据权利要求1所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述外壳体（1210）上设有定位部（1213），所述定位部（1213）呈绕所述外壳体（1210）周向表面分布的至少一个，所述笼体（1100）上设有定位传感器（1110），所述定位传感器（1110）用于在检测到所述定位部（1213）时发出电信号。

9.根据权利要求1所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述加工平台顶部设有支撑座（1500），所述支撑座（1500）顶部设有配合支承于所述外壳体（1210）下方的第一支撑面（1510）。

10.根据权利要求9所述的一种加工中心工件转位装夹系统，其特征在于，所述支撑座（1500）上方可拆设有多个支撑块（1520），所述支撑块（1520）顶部设有支承于工件毛胚下方的第二支撑面（1530）。

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