CN113059199B - 用于轴类零件车削加工的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开的用于轴类零件车削加工的机器人，横向平移驱动机构包括横向平移架，升降驱动机构倾斜式安装于横向平移架上，升降驱动机构的底端安装有轴类零件抓取装置，轴类零件抓取装置包括连接块和安装于连接块上的旋转驱动机构，连接块上安装有被旋转驱动机构驱动旋转的旋转块，旋转块上安装有两个三爪卡盘二，两三爪卡盘的三个卡爪上均安装有夹杆，夹杆包括固定导柱、导套和弹簧。其利用自动上料来提升加工效率，降低了人工成本，并且解决了轴类零件在自动式三爪卡盘中向前推送至极限位置后轴类零件抓取装置仍持续向前推送而发生轴类零件抓取装置与轴类零件发生硬性摩擦而导致轴类零件表面损坏的技术问题。

Description

用于轴类零件车削加工的机器人

技术领域

本发明涉及一种自动上料装置的技术领域，尤其是用于轴类零件车削加工的机器人。

背景技术

目前，对于轴类零件在数控车床上的车削加工一般采用人工在取料后进行在工件夹具上手动装夹工件，从而此方式加工效率低下，且大批量生产时需要大量人工进行操作，因此人工成本较高和人工劳动强度较大，同时，也容易导致企业无法有效调配、利用人力资源，基于该缺陷人们采用了六轴工业机器人代替人工进行上料，但是六轴工业机器人价格昂贵，不利于中小企业在车床上应用，同时，由于放入数控车床的自动式三爪卡盘中的轴类零件内端面需要与卡盘的盘体之间不存在间隙，所以需要将轴类零件的前端面向前推送，在推送过程中，轴类零件的前端面与自动式三爪卡盘的盘体抵触后，而六轴工业机器人的机械手还需要再向前推送一小段距离，抵触就容易发生机械手的夹块与轴类零件表面发生硬性摩擦，导致轴类零件的表面发生磨损或破碎，而导致加工成型的零件报废，影响成品率。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种用于轴类零件车削加工的机器人，具体结构如下。

本发明所设计的用于轴类零件车削加工的机器人，包括支撑架、升降驱动机构、以及安装于支撑架上的横向平移驱动机构，横向平移驱动机构包括横向平移架，升降驱动机构倾斜式安装于横向平移架上，升降驱动机构的底端安装有呈竖直状态的轴类零件抓取装置，轴类零件抓取装置包括连接块和安装于连接块上的旋转驱动机构，连接块上设置有呈45°倾斜的斜面，斜面上旋转式安装有旋转轴，旋转轴的一端与旋转驱动机构连接，旋转轴的另一端连接有与斜面贴合的旋转块，旋转块包括竖直面和水平面，竖直面上安装有呈水平状态的三爪卡盘一，水平面上安装有呈竖直状态的三爪卡盘二，三爪卡盘一的三个卡爪上和三爪卡盘二的三个卡爪上均安装有夹杆，夹杆包括固定导柱、导套和弹簧，导套和弹簧均套于固定导柱上，固定导柱上设置有限位凸环一和限位凸环二，弹簧的两端分别与导套一端和限位凸环一抵触，导套的另一端被限位凸环二限位。

作为优选，还包括对应位于轴类零件抓取装置下方的伺服上料工装，伺服上料工装包括上料台、安装于上料台上的往复平移驱动机构和安装于往复平移驱动机构上的轴类零件定位工装，往复平移驱动机构驱动轴类零件定位工装沿上料台的长度方向平移，往复平移驱动机构包括平移驱动伺服电机、齿轮一和沿上料台的长度方向设置的齿条，齿条固定于轴类零件定位工装上，平移驱动伺服电机固定于上料台上，齿轮一套接固定于平移驱动伺服电机的转轴上，齿轮一与齿条啮合，齿条的旁侧设置有与齿条平行设置的导向杆，轴类零件定位工装上固定有导向套，导向套套于导向杆上，导向杆的两端通过支撑块固定于上料台上。

作为优选，横向平移架的前侧面调节通槽，调节通槽内设置有呈倾斜状的调节板，调节板的侧面设置有上螺纹孔和下螺纹孔，调节通槽的侧内壁上部前侧设置有倾斜状弧形长形孔一，其下部后侧设置有倾斜状弧形长形孔二，倾斜状弧形长形孔一和倾斜状弧形长形孔二分别与上螺纹孔和下螺纹孔位置对应，倾斜状弧形长形孔一和倾斜状弧形长形孔二内均插入有螺栓一，两螺栓一分别与上螺纹孔和下螺纹孔螺纹连接，升降驱动机构与调节板固定相连。

作为优选，升降驱动机构的底端固定有调节块一，连接块上固定有调节块二，调节块一上设置有半圆块，调节块二上设置有连接槽和位于连接槽内的固定块，半圆块插入连接槽内，固定块上设置有两个固定孔和轴孔一，半圆块上设置有两个弧形孔和轴孔二，固定孔与弧形孔位置对应后插入螺栓二，弧形孔外端口处设置带内螺纹孔的连接板，螺栓二与连接板的内螺纹孔螺纹连接，以将调节块二在调节角度后进行定位固定，轴孔一与轴孔二相互对应后插入轴体。

作为优选，调节块二上设置有燕尾槽，连接块上设置有燕尾滑块，燕尾滑块对应插入燕尾槽内，且燕尾滑块的一侧壁与燕尾槽的内壁之间设置有中间块，燕尾槽的内壁设置有螺纹连接孔多个，螺纹连接孔内螺纹连接有螺栓三，螺栓三的端部与中间块抵触，以实现连接块与调节块二进行固定相连。

作为优选，横向平移驱动机构包括固定于支撑架上的横向条梁，横向条梁上固定有横向齿条和横向直线导轨，横向平移架固定于横向直线导轨的滑块上，横向平移架上固定有横向平移伺服驱动电机，横向平移伺服驱动电机的转轴上固定有齿轮二，齿轮二与横向齿条啮合。

作为优选，升降驱动机构包括倾斜状态的竖直条梁，竖直条梁上固定有呈倾斜状态的竖直直线导轨和竖直齿条，调节板上通过板体固定有升降伺服驱动电机，升降伺服驱动电机的转轴上固定有齿轮三，齿轮三与竖直齿条啮合，竖直直线导轨的滑块与调节板固定相连，且竖直条梁与调节板相互平行设置。

本发明所设计的用于轴类零件车削加工的机器人，其利用自动上料来提升加工效率，降低了人工成本，并且将抓取的轴类零件向前推送后进行消除轴类零件前端面与自动式三爪卡盘的盘体之间的轴向间隙时，通过夹杆上的导套和弹簧的设置实现导套在弹簧作用下发生柔性伸缩，从而解决了轴类零件在自动式三爪卡盘中向前推送至极限位置后轴类零件抓取装置仍持续向前推送而发生轴类零件抓取装置与轴类零件发生硬性摩擦而导致轴类零件表面损坏的技术问题，达到了稳定可靠上料的技术效果，并且该上料机器人使得加工成型的轴类零件成品率更高，还具有较佳的使用性能，结构紧凑可靠，运行稳定，位移精度高等效果。

附图说明

图1是整体车削加工系统结构示意图(一)；

图2是A处放大图；

图3是整体车削加工系统结构示意图(二)；

图4是B处放大图；

图5是整体车削加工系统结构示意图(三)；

图6是C处放大图；

图7是机器人结构示意图；

图8是轴类零件通过夹杆放入数控车床上的三爪卡盘中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如附图所示，本实施例所描述的用于轴类零件车削加工的机器人，包括位于数控车床8旁侧的支撑架1、升降驱动机构3、以及安装于支撑架1上的横向平移驱动机构2，横向平移驱动机构2位于数控车床8的自动式三爪卡盘81上方，横向平移驱动机构2包括横向平移架21，升降驱动机构3倾斜式安装于横向平移架21上，升降驱动机构3的底端安装有呈竖直状态的轴类零件抓取装置4，轴类零件抓取装置4包括连接块41和安装于连接块41上的旋转驱动机构43，连接块41上设置有呈45°倾斜的斜面411，斜面411上旋转式安装有旋转轴，旋转轴的一端与旋转驱动机构43连接，旋转轴的另一端连接有与斜面贴合的旋转块42，旋转块42包括竖直面421和水平面422，竖直面421上安装有呈水平状态的三爪卡盘一44，水平面422上安装有呈竖直状态的三爪卡盘二45，三爪卡盘一44的三个卡爪上和三爪卡盘二45的三个卡爪上均安装有夹杆46，夹杆46包括固定导柱461、导套462和弹簧463，导套462和弹簧463均套于固定导柱461上，固定导柱461上设置有限位凸环一464和限位凸环二465，弹簧463的两端分别与导套462一端和限位凸环一464抵触，导套462的另一端被限位凸环二465限位，三爪卡盘一44和三爪卡盘二45也均为自动式三爪卡盘，旋转驱动机构41采用旋转气缸或旋转电机等，三爪卡盘一与三爪卡盘二之间的夹角为90°。

为了上料更加方便，还包括对应位于轴类零件抓取装置4下方的伺服上料工装，伺服上料工装包括上料台5、安装于上料台5上的往复平移驱动机构6和安装于往复平移驱动机构6上的轴类零件定位工装7，往复平移驱动机构6驱动轴类零件定位工装7沿上料台的长度方向平移，往复平移驱动机构6包括平移驱动伺服电机61、齿轮一62和沿上料台5的长度方向设置的齿条63，齿条63固定于轴类零件定位工装7上，平移驱动伺服电机61固定于上料台5上，齿轮一62套接固定于平移驱动伺服电机61的转轴上，齿轮一62与齿条63啮合，齿条63的旁侧设置有与齿条63平行设置的导向杆64，轴类零件定位工装5上固定有导向套71，导向套71套于导向杆64上，导向杆64的两端通过支撑块固定于上料台5上。

上述结构的机器人工作原理，升降驱动机构驱动轴类零件抓取装置将轴类零件定位工装上的轴类零件进行抓取，抓取时竖直状态的三爪卡盘二的三个夹爪由展开状态转为合拢，以驱动夹杆进行合拢将轴类零件夹持，此时旋转气缸动作驱动旋转轴旋转180°后，旋转块随之旋转180°，以将竖直状态的三爪卡盘二旋转为水平状态，实现所抓取的轴类零件由竖直状态转变为水平状态，然后在横向平移驱动机构和升降驱动机构的辅助下将水平状态轴类零件推送至数控车床的自动式三爪卡盘中，当轴类零件向前推送至极限位置后轴类零件抓取装置仍持续向前推送的过程中，在固定导柱上的弹簧作用下与轴类零件接触的导套实现柔性伸缩，避免与工件发生硬性摩擦而导致工件表面损坏的情况，其中升降驱动机构倾斜设置的目的是为了轴类零件抓取装置下移后与工装上最后一排工件位置对应，从而当该最后一排工件抓取完毕后，往复平移驱动机构的平移驱动伺服电机的转轴旋转，促使齿轮一旋转带动齿条进行向后平移，将工装上最后一排空置定位腔前方的一排工件作为最后一排，以供轴类零件抓取装置进行抓取，且抓取的轴类零件上升至极限位置后与数控车床8上的自动式三爪卡盘81位置对应；同时基于上述，水平状态的三爪卡盘一被旋转至竖直状态，以准备下一次的轴类零件抓取，从而被转换的状态的三爪卡盘一位移至轴类零件定位工装上方后，升降驱动机构再次驱动三爪卡盘一下降进行如以上所述进行轴类零件抓取，推送至三爪卡盘中，并且推送过程也如以上所述的弹簧和导套来避免与零件发生硬性摩擦，最后依上述操作进行反复循环上料。

在本实施例中，横向平移架21的前侧面调节通槽211，调节通槽211内设置有呈倾斜状的调节板22，调节板22的侧面设置有上螺纹孔221和下螺纹孔222，调节通槽211的侧内壁上部前侧设置有倾斜状弧形长形孔一212，其下部后侧设置有倾斜状弧形长形孔二213，倾斜状弧形长形孔一212和倾斜状弧形长形孔二213分别与上螺纹孔221和下螺纹孔222位置对应，倾斜状弧形长形孔一212和倾斜状弧形长形孔二213内均插入有螺栓一，两螺栓一分别与上螺纹孔和下螺纹孔螺纹连接，升降驱动机构与调节板固定相连，其结构实现调节板作倾斜角度调整，以使竖直状态的三爪卡盘调整至垂直状态，提升机器人的使用性能。

在本实施例中，升降驱动机构3的底端固定有调节块一30，连接块41上固定有调节块二40，调节块一30上设置有半圆块302，调节块二40上设置有连接槽401和位于连接槽401内的固定块402，半圆块302插入连接槽401内，固定块402上设置有两个固定孔404和轴孔一403，半圆块302上设置有两个弧形孔303和轴孔二304，固定孔404与弧形孔303位置对应后插入螺栓二，弧形孔303外端口处设置带内螺纹孔101的连接板10，螺栓二与连接板10的内螺纹孔101螺纹连接，以将调节块二40在调节角度后进行定位固定，轴孔一403与轴孔二304相互对应后插入轴体，其结构便于进行将轴类零件抓取装置调整至垂直状态，也便于进行根据实际情况和安装场景进行调制处垂直状态的轴类零件抓取装置，使得使用性能更佳。

在本实施例中，调节块二40上设置有燕尾槽405，连接块41上设置有燕尾滑块412，燕尾滑块412对应插入燕尾槽405，且燕尾滑块412的一侧壁与燕尾槽405的内壁之间设置有中间块9，燕尾槽405的内壁设置有螺纹连接孔406多个，螺纹连接孔406内螺纹连接有螺栓三，螺栓三的端部与中间块9抵触压紧燕尾滑块405，以实现连接块与调节块二进行固定相连，其结构可实现连接块在上料台的长度方向作平移调制，使得竖直状态的三爪卡盘可与任一工件位置进行对应，以便于工件的抓取。

在本实施例中，横向平移驱动机构2包括固定于支撑架1上的横向条梁26，横向条梁26上固定有横向齿条25和横向直线导轨27，横向平移架21固定于横向直线导轨27的滑块上，横向平移架21上固定有横向平移伺服驱动电机23，横向平移伺服驱动电机23的转轴上固定有齿轮二24，齿轮二24与横向齿条25啮合；升降驱动机构3包括倾斜状态的竖直条梁31，竖直条梁31上固定有呈倾斜状态的竖直直线导轨35和竖直齿条33，调节板22上通过板体固定有升降伺服驱动电机32，升降伺服驱动电机32的转轴上固定有齿轮三34，齿轮三34与竖直齿条33啮合，竖直直线导轨35的滑块与调节板22固定相连，且竖直条梁31与调节板22相互平行设置。

上述中的横向平移驱动机构和升降驱动机构均采用齿轮齿条传动进行驱动横向平移架横向平移，以及竖直条梁的升降动作，其驱动方式使得位移平稳可靠，提升使用性能，且平移的精度更高。

最后，上述中的固定可根据实际情况选择螺栓固定连接或焊接固定。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于轴类零件车削加工的机器人，其特征在于，包括支撑架、升降驱动机构、以及安装于支撑架上的横向平移驱动机构，横向平移驱动机构包括横向平移架，升降驱动机构倾斜式安装于横向平移架上，升降驱动机构的底端安装有呈竖直状态的轴类零件抓取装置， 轴类零件抓取装置包括连接块和安装于连接块上的旋转驱动机构，连接块上设置有呈45°倾斜的斜面，斜面上旋转式安装有旋转轴，旋转轴的一端与旋转驱动机构连接，旋转轴的另一端连接有与斜面贴合的旋转块，旋转块包括竖直面和水平面，竖直面上安装有呈水平状态的三爪卡盘一，水平面上安装有呈竖直状态的三爪卡盘二，三爪卡盘一的三个卡爪上和三爪卡盘二的三个卡爪上均安装有夹杆，夹杆包括固定导柱、导套和弹簧，导套和弹簧均套于固定导柱上，固定导柱上设置有限位凸环一和限位凸环二，弹簧的两端分别与导套一端和限位凸环一抵触，导套的另一端被限位凸环二限位；

还包括对应位于轴类零件抓取装置下方的伺服上料工装，伺服上料工装包括上料台、安装于上料台上的往复平移驱动机构和安装于往复平移驱动机构上的轴类零件定位工装，往复平移驱动机构驱动轴类零件定位工装沿上料台的长度方向平移，往复平移驱动机构包括平移驱动伺服电机、齿轮一和沿上料台的长度方向设置的齿条，齿条固定于轴类零件定位工装上， 平移驱动伺服电机固定于上料台上，齿轮一套接固定于平移驱动伺服电机的转轴上，齿轮一与齿条啮合，齿条的旁侧设置有与齿条平行设置的导向杆，轴类零件定位工装上固定有导向套，导向套套于导向杆上，导向杆的两端通过支撑块固定于上料台上；

升降驱动机构驱动轴类零件抓取装置将轴类零件定位工装上的轴类零件进行抓取，抓取时竖直状态的三爪卡盘二的三个夹爪由展开状态转为合拢，以驱动夹杆进行合拢将轴类零件夹持，此时旋转气缸动作驱动旋转轴旋转 180°后，旋转块随之旋转 180°，以将竖直状态的三爪卡盘二旋转为水平状态，实现所抓取的轴类零件由竖直状态转变为水平状态，然后在横向平移驱动机构和升降驱动机构的辅助下将水平状态轴类零件推送至数控车床的自动式三爪卡盘中，当轴类零件向前推送至极限位置后轴类零件抓取装置仍持续向前推送的过程中，在固定导柱上的弹簧作用下与轴类零件接触的导套实现柔性伸缩，在升降驱动机构倾斜设置的作用下轴类零件抓取装置下移后与工装上最后一排工件位置对应，从而当该最后一排工件抓取完毕后，往复平移驱动机构的平移驱动伺服电机的转轴旋转，促使齿轮一旋转带动齿条进行向后平移，将工装上最后一排空置定位腔前方的一排工件作为最后一排，以供轴类零件抓取装置进行抓取，且抓取的轴类零件上升至极限位置后与数控车床上的自动式三爪卡盘位置对应；同时基于上述，水平状态的三爪卡盘一被旋转至竖直状态，以准备下一次的轴类零件抓取，从而被转换的状态的三爪卡盘一位移至轴类零件定位工装上方后，升降驱动机构再次驱动三爪卡盘一下降进行如以上所述进行轴类零件抓取，推送至三爪卡盘中，并且推送过程也如以上所述的弹簧和导套来避免与零件发生硬性摩擦，最后依上述操作进行反复循环上料；横向平移架的前侧面调节通槽，调节通槽内设置有呈倾斜状的调节板，调节板的侧面设置有上螺纹孔和下螺纹孔，调节通槽的侧内壁上部前侧设置有倾斜状弧形长形孔一，其下部后侧设置有倾斜状弧形长形孔二，倾斜状弧形长形孔一和倾斜状弧形长形孔二分别与上螺纹孔和下螺纹孔位置对应，倾斜状弧形长形孔一和倾斜状弧形长形孔二内均插入有螺栓一，两螺栓一分别与上螺纹孔和下螺纹孔螺纹连接，升降驱动机构与调节板固定相连；

升降驱动机构的底端固定有调节块一，连接块上固定有调节块二，调节块一上设置有半圆块，调节块二上设置有连接槽和位于连接槽内的固定块，半圆块插入连接槽内，固定块上设置有两个固定孔和轴孔一，半圆块上设置有两个弧形孔和轴孔二，固定孔与弧形孔位置对应后插入螺栓二，弧形孔外端口处设置带内螺纹孔的连接板，螺栓二与连接板的内螺纹孔螺纹连接，以将调节块二在调节角度后进行定位固定，轴孔一与轴孔二相互对应后插入轴体；

横向平移驱动机构包括固定于支撑架上的横向条梁，横向条梁上固定有横向齿条和横向直线导轨，横向平移架固定于横向直线导轨的滑块上，横向平移架上固定有横向平移伺服驱动电机，横向平移伺服驱动电机的转轴上固定有齿轮二，齿轮二与横向齿条啮合；

升降驱动机构包括倾斜状态的竖直条梁，竖直条梁上固定有呈倾斜状态的竖直直线导轨和竖直齿条，调节板上通过板体固定有升降伺服驱动电机，升降伺服驱动电机的转轴上固定有齿轮三，齿轮三与竖直齿条啮合，竖直直线导轨的滑块与调节板固定相连，且竖直条梁与调节板相互平行设置。

2.根据权利要求 1 所述的用于轴类零件车削加工的机器人，其特征在于，调节块二上设置有燕尾槽，连接块上设置有燕尾滑块，燕尾滑块对应插入燕尾槽内，且燕尾滑块的一侧壁与燕尾槽的内壁之间设置有中间块，燕尾槽的内壁设置有螺纹连接孔多个，螺纹连接孔内螺纹连接有螺栓三，螺栓三的端部与中间块抵触，以实现连接块与调节块二进行固定相连。

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