CN113319729B - 一种零件表面毛刺批量去除系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种零件表面毛刺批量去除系统及方法，包括桁架、零件转运机构、滚磨加工滚筒及零件清洗装置；桁架采用环形桁架，环形桁架水平设置；若干零件转运机构滑动设置在环形桁架上，零件转运机构的上端与环形桁架连接，下端与待处理零件连接，并能带动待处理零件竖向升降；滚磨加工滚筒及零件清洗装置间隔设置在桁架的下方，且正对桁架设置；本发明通过在桁架上设置零件转运机构实现待处理零件的运转，利用滚磨加工滚筒对待处理零件的表面毛刺进行处理，并利用零件清洗设备对滚磨加工处理后的零件进行清洗；利用若干零件转运机构的动作，实现系统的连续转运工作，提高了零件表面毛刺去除加工的作业效率，满足工业大批量生产需求。

Description

一种零件表面毛刺批量去除系统及方法
技术领域
本发明属于零件加工技术领域，特别涉及一种零件表面毛刺批量去除系统及方法。
背景技术
齿轮类零件因其具有结构简单，制造成本低，且能够保证固定的传动比等优点，被广泛应用到机械传动领域的各种结构中，而毛刺的存在对齿轮类零件性能具有较大的不良影响；毛刺是在金属、非金属零件的制造过程中，在零件表面过渡处出现的各种尖边、毛边等不规则的部分，影响零件的检测、装配、使用性能、工作寿命等、严重时会使齿面发生严重磨损甚至点蚀、断齿等。大量的实践与研究表明，齿轮齿面质量的提高将有助于齿轮副传动过程中的耐磨性、精度保持性等的改善进而提高齿轮使用性能(如使用寿命、噪音等)。
目前，齿轮类零件的去毛刺技术逐渐变为各大机构研究的热点，但常见的毛刺去除加工设备均为单体设备，待加工齿轮零件通常需要人工进行装卸，且只能对单个零件进行加工；因此，加工设备处于断续加工的状态，加工效率较低，仅在小批量及试验件上进行应用，在大批量生产下产能明显不足。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种零件表面毛刺批量去除系统及方法，以解决现有的零件表面毛刺去除加工设备大多为单体设备，设备处于断续加工的状态，加工效率较低的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种零件表面毛刺批量去除系统，包括桁架、零件转运机构、滚磨加工滚筒及零件清洗装置；桁架采用环形桁架，环形桁架水平设置；若干零件转运机构滑动设置在环形桁架上，零件转运机构的上端与环形桁架连接，下端与待处理零件连接，并能带动待处理零件竖向升降；滚磨加工滚筒及零件清洗装置间隔设置在桁架的下方，且正对桁架设置。
进一步的，桁架采用分段设置，包括第一桁架段、第二桁架段及圆弧形桁架段；第一桁架段的一端与圆弧形桁架段的一端连接，圆弧形桁架段的另一端与第二桁架段的一端连接，第二桁架段的另一端与第一桁架段的另一端连接；
第一桁架段设置在待处理零件堆放点的上方，第二桁架段设置在零件清洗装置的上方；圆弧形桁架段设置在滚磨加工滚筒的上方，圆弧形桁架段的形状与滚磨加工滚筒的形状相匹配。
进一步的，零件转运机构包括底座、空心回转轴、实心升降轴、蜗杆、蜗轮、第一驱动电机及第二驱动电机；
底座滑动设置在桁架上，空心回转轴竖向穿设在底座上；空心回转轴与底座转动连接，空心回转轴的转动中心竖向设置；实心升降轴竖向滑动设置在空心回转轴中，实心升降轴的外侧固定套设有蜗杆；实心升降轴的下端用于装载待处理零件；
第一驱动电机固定在底座上，第一驱动电机的输出端通过链传动与空心回转轴连接；第二驱动电机安装在空心回转轴上，第二驱动电机的输出端与蜗轮连接，蜗轮的齿部与蜗杆配合连接。
进一步的，实心升降轴的下端对称设置有零件夹持部；零件夹持部与实心升降轴之间铰接，且可折叠设置。
进一步的，还包括底座驱动机构，底座驱动机构设置在底座与桁架之间，用于驱动底座沿桁架水平移动。
进一步的，滚磨加工滚筒包括机架、滚筒本体、驱动电机及滚筒驱动机构；滚筒本体转动设置在机架上，滚筒本体的上方开口设置，滚筒本体中设置有滚磨料；驱动电机安装在机架上，驱动电机的输出端与滚筒驱动机构的输入端连接，滚筒驱动机构的输出端与滚筒本体底部中心连接，用于带动滚筒本体作水平回转运动。
进一步的，零件清洗装置包括装置平台、清洗箱体、清洗喷头及漂洗喷头；清洗箱体设置在装置平台上，清洗箱体包括清洗腔和漂洗腔；清洗喷头设置在清洗腔中，用于向清洗腔内喷射酸性或碱性清洗液；漂洗喷头设置漂洗腔中，用于向漂洗腔内喷射清水。
进一步的，还包括零件装卸机械手，零件装卸机械手设置在桁架的侧边，用于抓取待处理零件，并将待处理零件装载至零件转运机构上。
本发明还提供了一种零件表面毛刺批量去除方法，利用所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，具体包括以下步骤：
步骤1、将待处理零件装载至零件转运机构中，装载有待处理零件的零件转运机构在桁架上移动；
步骤2、零件转运机构移动至滚磨加工滚筒的上方后，将待处理零件伸入滚磨加工滚筒中进行滚磨加工处理；滚磨加工处理完成后，利用零件转运机构将滚磨加工后的零件从滚磨加工滚筒中带出，并移动至零件清洗装置的正上方；
步骤3、利用零件转运机构将滚磨加工后的零件伸入零件清洗装置中进行清洗；清洗完成后，利用零件转运机构将清洗后的零件从零件清洗装置中带出，并移动至零件装卸点；
步骤4、每个零件转运机构重复上述操作，实现对零件表面毛刺的批量处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种零件表面毛刺批量去除系统及方法，通过设置环形桁架，并在桁架上设置零件转运机构实现待处理零件的运转，利用滚磨加工滚筒对待处理零件的表面毛刺进行处理，并利用零件清洗设备对滚磨加工处理后的零件进行清洗；利用若干零件转运机构的动作，实现系统的连续转运工作，有效提高了零件表面毛刺去除加工的作业效率，满足工业大批量生产需求。
进一步的，通过在桁架上设置圆弧形桁架段，将圆弧形桁架段的形状与滚磨加工滚筒(3)的形状相匹配，利用滚磨加工滚筒作圆周运动时，零件转运机构的运动方向相反时，能够有效增强去除毛刺的效果；同时，确保了结构的稳定性。
进一步的，通过在实心升降轴的下端设置零件夹持部，并将零件夹持部与实心升降轴之间铰接，且可折叠设置，确保了待处理零件能够顺利装载至实心升降轴上，并确保处理后的零件能够方便取下。
附图说明
图1为本发明所述的零件表面毛刺批量去除装置的主视示意图；
图2为本发明所述的零件表面毛刺批量去除装置的俯视示意图；
图3为本发明所述的零件表面毛刺批量去除系统中的零件转运机构的结构示意图；
图4为本发明所述的零件表面毛刺批量去除系统中的滚磨加工滚筒的结构示意图。
其中，1桁架、2零件转运机构，3滚磨加工滚筒，4零件清洗装置；11第一桁架段，12第二桁架段，13圆弧形桁架段；21底座，22空心回转轴，23实心升降轴，24蜗轮，25第一驱动电机，26第二驱动电机，27零件夹持部；31机架，32滚筒本体，33驱动电机，34滚筒驱动机构。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1-4所示，本发明提供了一种零件表面毛刺批量去除系统，包括桁架1、零件转运机构2、滚磨加工滚筒3、零件清洗装置4及零件装卸机械手5；桁架1采用环形桁架，环形桁架水平设置；若干零件转运机构2滑动设置在环形桁架上，零件转运机构2的上端与环形桁架连接，下端与待处理零件连接，并能带动待处理零件竖向升降；滚磨加工滚筒3及零件清洗装置4间隔设置在桁架1的下方，且正对桁架1设置；零件装卸机械手设置在桁架1的侧边，用于抓取待处理零件，并将待处理零件装载至零件转运机构2上，利用零件装卸机械手对待处理零件进行装取，大大节省了人力，满足自动化生产要求。
桁架1采用分段设置，包括第一桁架段11、第二桁架段12及圆弧形桁架段13；第一桁架段11的一端与圆弧形桁架段13的一端连接，圆弧形桁架段13的另一端与第二桁架段12的一端连接，第二桁架段12的另一端与第一桁架段11的另一端连接；第一桁架段11设置在待处理零件堆放点的上方，第二桁架段12设置在零件清洗装置4的上方；圆弧形桁架段13设置在滚磨加工滚筒3的上方，圆弧形桁架段13的形状与滚磨加工滚筒3的形状相匹配。
零件转运机构2包括底座21、空心回转轴22、实心升降轴23、蜗杆、蜗轮24、第一驱动电机25及第二驱动电机26；底座21滑动设置在桁架1上，空心回转轴22竖向穿设在底座21上；优选的，底座21与桁架1之间还设置有底座驱动机构，用于驱动底座21沿桁架1水平移动。
空心回转轴22与底座21转动连接，空心回转轴22的转动中心竖向设置；优选的，空心回转轴22与底座21之间设置有轴承，轴承套设在空心回转轴22的外侧，轴承的内圈与空心回转轴22之间过盈配合，轴承的外圈与底座21过盈配合。
实心升降轴23竖向滑动设置在空心回转轴22中，实心升降轴23的外侧固定套设有蜗杆；实心升降轴23的下端用于装载待处理零件；其中，待处理零件穿套在实心升降轴上，待处理零件为带孔零件，例如齿轮；第一驱动电机25固定在底座21上，第一驱动电机25的输出端通过链传动与空心回转轴22连接；通过第一驱动电机25带动链传动机构运转，在轴承的作用下，实现了空心回转轴22绕其自身竖向轴线转动；优选的，第一驱动电机25与空心回转轴22之间还可以采用带传动及齿轮传动等；第二驱动电机26安装在空心回转轴22上，第二驱动电机26的输出端与蜗轮24连接，蜗轮24的齿部与蜗杆配合连接。
本发明中，通过在第二驱动电机26与实心升降轴23之间设置蜗轮及蜗杆机构，第二驱动电机26带动蜗轮转动，通过蜗杆与蜗轮的配合，实现实心升降轴23的竖向升降；本发明另一种实施方式中，蜗轮-蜗杆机构也可采用圆柱滚珠丝杠实现实心升降轴23的竖向升降。
本发明中，实心升降轴23的下端对称设置有零件夹持部27，零件夹持部27与实心升降轴23之间铰接，且可折叠设置；当需要将待处理零件装载至实心升降轴23上时，将零件夹持部27折叠至与实心升降轴23的轴线平行，待处理零件的中心孔贯穿零件夹持部27后套设在实心升降轴23的外侧，之后将零件夹持部27折叠至与实心升降轴23的轴线垂直或呈预设夹角设置，实现对待处理零件的支撑，以进行去毛刺作业；对清洗后的零件进行拆取过程与零件装载过程相反，此处不在赘述；优选的，零件夹持部27与实心升降轴23之间设置有锁止结构，有效提高结构的稳定性和可靠性。
本发明中，所述的零件夹持部27的另一实施方式，将零件夹持部27设置为垂直于实心升降轴23的伸缩结构，零件装载或拆取过程，将伸缩结构收缩至紧贴实心升降轴23的外壁表面；对零件进行去毛刺作业过程，将伸缩结构进行伸展，确保零件能够稳定套设在实心升降轴23上。
滚磨加工滚筒3包括机架31、滚筒本体32、驱动电机33及滚筒驱动机构34；滚筒本体32转动设置在机架31上，滚筒本体32的上方开口设置，滚筒本体32中设置有滚磨料；驱动电机33安装在机架31上，驱动电机33的输出端与滚筒驱动机构34的输入端连接，滚筒驱动机构34的输出端与滚筒本体32底部中心连接，用于带动滚筒本体32作水平回转运动；优选的，驱动机构34可以为齿轮传动、带传动或链传动，驱动电机通过驱动机构带动滚筒本体作回转运动，并使滚筒本体中的滚磨料一起做回转运动。
零件清洗装置4包括装置平台、清洗箱体、清洗喷头及漂洗喷头；清洗箱体设置在装置平台上，清洗箱体包括清洗腔和漂洗腔；清洗喷头设置在清洗腔中，用于向清洗腔内喷射酸性或碱性清洗液，用以去除零件表面残存的磨粒、磨液及油污等；漂洗喷头设置漂洗腔中，用于向漂洗腔内喷射清水，用以清洁零件；优选的，清洗箱体采用密封箱体结构，清洗箱体中的清洗腔和漂洗腔底部分别设置有排污口，排污口通过管道与集液装置连接，用于对污水或零件表面的其他污物进行收集，集中处理，避免了环境污染。
本发明中，零件装卸机械手采用五轴工业机器人，五轴工业机器人上设置有夹持式机械手，用于实现零件抓取作业。
工作原理及使用方法
以下以齿轮的表面毛刺批量去除过程为例：利用所述的零件表面毛刺批量去除系统，去除毛刺过程，具体包括以下步骤：
步骤1、将待处理齿轮装载至零件转运机构2中的实心升降轴上，装载有待处理齿轮的零件转运机构2在桁架1上移动；
步骤2、零件转运机构2移动至滚磨加工滚筒3的上方后，通过零件转运机构中实心升降轴的竖向升降，将待处理齿轮伸入滚磨加工滚筒3中进行滚磨加工处理；滚磨加工处理过程，零件转运机构2中的空心回转轴带动待处理齿轮自转，并通过底座在桁架上的滑动，使待处理零件在滚磨加工滚筒3与滚磨料充分接触，进行滚磨；滚磨加工处理完成后，利用零件转运机构2将滚磨加工后的齿轮从滚磨加工滚筒3中带出，并移动至零件清洗装置4的正上方；
步骤3、利用零件转运机构2将滚磨加工后的零件伸入零件清洗装置4中进行清洗；清洗腔过程，首先在清洗腔中，对齿轮表面的油污、磨粒及磨液等进行清洗；之后在漂洗腔中，利用清水对齿轮进行冲洗；清洗完成后，利用零件转运机构2将清洗后的零件从零件清洗装置4中带出，并移动至零件装卸点；
步骤4、每个零件转运机构2重复上述操作，实现对零件表面毛刺的批量处理。
本发明所述的零件表面毛刺批量去除系统及方法，通过将零件转运机构滑动安装在桁架上，零件转运机构中的实心升降轴在驱动电机的作用下，能够实现两个方向的运转；其中，一个是通过空心回转轴的回转，使实心升降轴绕其自身轴线进行回转运动，另一个是垂直于桁架平面的升降运动。
桁架的构型设计应依据功能要求采用分段设计，在零件转送与清洗阶段采用直线运送，在零件滚磨加工阶段桁架结构可采用与滚磨加工滚筒的形状相匹配的圆弧设计，以此可利用滚筒外圈较大的离心力，加快去毛刺工艺进程，提高零件主轴的运转效率。
当零件转运机构运转在滚磨加工滚筒上方之前，即位于桁架的A点之前桁架段上时，实心升降轴位于高位，此时第一及第二驱动电机不提供动力；当零件转运机构运转在滚磨加工滚筒上方，即位于桁架的A点的桁架段上时，第一及第二驱动电机提供动力，使实心升降轴下降至低位，并绕实心升降轴的中心顺时针转动，进行滚磨加工。
当零件转运机构运转至离开滚磨加工滚筒上方时，即位于桁架的B点的桁架段上时，第二驱动电机提供动力，使实心升降轴抬升至高位，以便零件离开滚磨加工滚筒；当零件转运机构运转至零件清洗装置的上方时，即位于桁架的C点的桁架段上时，第二驱动电机提供动力，使实心升降轴降低至低位，以便零件进行清洗、毛刺检测及拆卸与安装作业；下一个循环中，当零件安装至实心升降轴上后，此时零件转运机构运转运转至桁架的D点，第二驱动电机提供动力，使实心升降轴抬升至高位。
本发明中，滚磨加工滚筒中，驱动电机通过滚筒驱动机构带动滚筒本体保持预设的转速做圆周运动，滚筒驱动机构可结合具体的装配空间大小，驱动电机的安装形式选择不同的驱动类型，当驱动电机与滚筒本体底部中心的回转主轴距离较近时，可选择齿轮传动等形式；当两者距离较远时，可选择带传动、链传动等形式；零件清洗装置用于加工完成零件的清洗与干燥工作，以便于零件的毛刺检测以及入库进程；零件装卸机械手置于桁架外侧，用于零件的放置作业与拆卸作业。
桁架可等距安装多个零件转运机构，每个零件转运机构独立运转，互不影响；零件转运机构在转运零件过程中，动力源不提供动力；零件转运机构中的实心升降轴位于高位，当在空间位置上接近滚磨加工滚筒时，动力源提供动力，使实心升降轴下降至低位，并绕实心升降轴的中心顺时针转动；此时，实心升降轴上的零件处于滚磨加工滚筒中的滚磨料当中，滚筒动力源通过滚筒驱动机构驱动滚筒本体做圆周运动，此运动与实心升降轴的自转运动相反，以增强去毛刺工艺的加工效果。
当零件转运机构运转至在空间位置上将要离开滚磨加工滚筒时，动力源提供动力，使实心升降轴抬升至高位，此时零件滚磨加工完成；当实心升降轴完全离开滚筒时，动力源提供动力，使实心升降轴下降至低位，并进入零件清洗机进行零件清洗与干燥工作，零件清洗完成后，进入毛刺在线检测装置进行检测，如毛刺等级未达到要求，则应继续进行一轮滚磨加工。
本发明中，滚筒动力源驱动滚筒驱动机构带动滚筒本体做圆周运动，其圆周运动速度应综合考虑零件去毛刺加工的速度、滚筒直径及零件主轴数量等因素，以使整体设备实现流畅的自动化作业。
本发明中，采用滚磨加工滚筒对待处理零件进行滚磨加工，利用滚磨加工方法在去除齿轮类零件表面毛刺，改善齿轮类零件齿面质量，提高齿轮的使用性能方面展现了强大优势；滚磨加工是将零件、磨具、研磨剂和水放置在滚筒内，通过控制零件和磨具的翻转、摩擦和碰撞等运动方式和加工时间、达到去毛刺的目的。
本发明中，可以均布零件转运机构实现联合且分批次作业，并通过自动化机械手实现零件的装卸工作，且可进行零件粗毛刺的在线检测，可实现滚磨加工的产业化生产，而且由于各个零件转运机构独立工作互不影响，使得整体系统可进行连续工作，因此相较于断续加工装置生产效率较高、可满足工业大批量生产需求；该系统结构紧凑，分区明确，有利于设备的日常保养和维护。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (5)

1.一种零件表面毛刺批量去除系统，其特征在于，包括桁架(1)、零件转运机构(2)、滚磨加工滚筒(3)及零件清洗装置(4)；桁架(1)采用环形桁架，环形桁架水平设置；若干零件转运机构(2)滑动设置在环形桁架上，零件转运机构(2)的上端与环形桁架连接，下端与待处理零件连接，并能带动待处理零件竖向升降；滚磨加工滚筒(3)及零件清洗装置(4)间隔设置在桁架(1)的下方，且正对桁架(1)设置；
零件转运机构(2)包括底座(21)、空心回转轴(22)、实心升降轴(23)、蜗杆、蜗轮(24)、第一驱动电机(25)及第二驱动电机(26)；
底座(21)滑动设置在桁架(1)上，空心回转轴(22)竖向穿设在底座(21)上；空心回转轴(22)与底座(21)转动连接，空心回转轴(22)的转动中心竖向设置；实心升降轴(23)竖向滑动设置在空心回转轴(22)中，实心升降轴(23)的外侧固定套设有蜗杆；实心升降轴(23)的下端用于装载待处理零件；
第一驱动电机(25)固定在底座(21)上，第一驱动电机(25)的输出端通过链传动与空心回转轴(22)连接；第二驱动电机(26)安装在空心回转轴(22)上，第二驱动电机(26)的输出端与蜗轮(24)连接，蜗轮(24)的齿部与蜗杆配合连接；
实心升降轴(23)的下端对称设置有零件夹持部(27)；零件夹持部(27)与实心升降轴(23)之间铰接，且可折叠设置；
滚磨加工滚筒(3)包括机架(31)、滚筒本体(32)、驱动电机(33)及滚筒驱动机构(34)；滚筒本体(32)转动设置在机架(31)上，滚筒本体(32)的上方开口设置，滚筒本体(32)中设置有滚磨料；驱动电机(33)安装在机架(31)上，驱动电机(33)的输出端与滚筒驱动机构(34)的输入端连接，滚筒驱动机构(34)的输出端与滚筒本体(32)底部中心连接，用于带动滚筒本体(32)作水平回转运动；
一种零件表面毛刺批量去除方法，利用所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，具体包括以下步骤：
步骤1、将待处理零件装载至零件转运机构(2)中，装载有待处理零件的零件转运机构(2)在桁架(1)上移动；
步骤2、零件转运机构(2)移动至滚磨加工滚筒(3)的上方后，将待处理零件伸入滚磨加工滚筒(3)中进行滚磨加工处理；滚磨加工处理完成后，利用零件转运机构(2)将滚磨加工后的零件从滚磨加工滚筒(3)中带出，并移动至零件清洗装置(4)的正上方；
步骤3、利用零件转运机构(2)将滚磨加工后的零件伸入零件清洗装置(4)中进行清洗；清洗完成后，利用零件转运机构(2)将清洗后的零件从零件清洗装置(4)中带出，并移动至零件装卸点；
步骤4、每个零件转运机构(2)重复上述操作，实现对零件表面毛刺的批量处理。
2.根据权利要求1所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，其特征在于，桁架(1)采用分段设置，包括第一桁架段(11)、第二桁架段(12)及圆弧形桁架段(13)；第一桁架段(11)的一端与圆弧形桁架段(13)的一端连接，圆弧形桁架段(13)的另一端与第二桁架段(12)的一端连接，第二桁架段(12)的另一端与第一桁架段(11)的另一端连接；
第一桁架段(11)设置在待处理零件堆放点的上方，第二桁架段(12)设置在零件清洗装置(4)的上方；圆弧形桁架段(13)设置在滚磨加工滚筒(3)的上方，圆弧形桁架段(13)的形状与滚磨加工滚筒(3)的形状相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，其特征在于，还包括底座驱动机构，底座驱动机构设置在底座(21)与桁架(1)之间，用于驱动底座(21)沿桁架(1)水平移动。
4.根据权利要求1所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，其特征在于，零件清洗装置(4)包括装置平台、清洗箱体、清洗喷头及漂洗喷头；清洗箱体设置在装置平台上，清洗箱体包括清洗腔和漂洗腔；清洗喷头设置在清洗腔中，用于向清洗腔内喷射酸性或碱性清洗液；漂洗喷头设置漂洗腔中，用于向漂洗腔内喷射清水。
5.根据权利要求1所述的一种零件表面毛刺批量去除系统，其特征在于，还包括零件装卸机械手，零件装卸机械手设置在桁架(1)的侧边，用于抓取待处理零件，并将待处理零件装载至零件转运机构(2)上。
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