CN113337792A - 齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机 - Google Patents

齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机 Download PDF

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Abstract

齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，由齿轮夹持机构夹紧工件，电机驱动滚轮带动齿轮转动，滚轮附着的防渗碳材料粘在齿轮上，实现齿轮的防渗碳材料自动涂抹的功能。对于齿轮批量生产，把涂防渗碳涂料这道工序由人工改成自动化模式，工作效率大大提高，生产节拍缩短，整个工艺配合其它自动化，工艺过程更稳定，会提高产品的一致性，还降低生产成本。可适用于客车、卡车、SUV、MPV汽车后桥零部件（螺旋锥齿轮），还可适用于变速箱齿轮渗碳淬火后防渗碳材料的涂刷。

Description

齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机
技术领域
本发明属于齿轮生产辅助设备技术领域，具体涉及一种齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机。
背景技术
目前，齿轮的螺纹处渗碳淬火热处理前需涂抹防渗碳涂料，一般采用手工涂抹，效率低，质量差，厚度不均匀，在大批量生产过程中，人工成本高，因涂抹不均匀造成的质量问题也频繁发生，并且人工涂沫现场乱、脏、差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，由齿轮夹持机构夹紧工件，电机驱动滚轮带动齿轮转动，滚轮附着的防渗碳材料粘在齿轮上，实现齿轮的防渗碳材料自动涂抹的功能。
本发明采用的技术方案为：齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，包括机架，机架中间位置设有滚轮，滚轮由电机驱动，滚方下方设有涂膏盒，滚轮与涂膏盒内的膏体接触，滚轮上方设置齿轮，滚轮轮边与齿轮待涂膏部分在同一水平面贴合，且有一定的间隙，所述一定间隙与涂膏厚度相适应；所述齿轮通过齿轮夹持机构夹持，齿轮夹持机构设置在机架的第一连接板上，第一连接板后方连接沿齿轮径向的齿轮夹持机构调节机构；齿轮顶部设有齿轮顶紧机构，齿轮顶紧机构设置在机架的第二连接板上，第二连接板连接沿齿轮轴向的齿轮顶紧机构调节机构；电机、齿轮夹持机构、齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构及齿轮顶紧机构调节机构均连接控制器。
涂膏盒位于机架上的托板上，托板下方连接有升降调节机构，托板下表面设有检测涂膏盒有无的第一传感器和检测涂膏盒上升位置的第二传感器，第一传感器和第二传感器均连接控制器。
所述升降调节机构为直线驱动机构，所述直线驱动机构的驱动杆连接有连接块，连接块通过支撑板连接托板，托板上方设置涂膏盒；连接块与支撑板之间设有减震弹簧Ⅰ，直线驱动机构的驱动杆与机架之间还设置导轨。
所述滚轮通过连接轴设置在机架上，滚轮由电机通过双齿轮驱动，滚轮的连接轴末端连接调节滚轮伸缩的滚轮调节机构。
所述滚轮调节机构为直线驱动机构，滚轮调节机构下方设有导轨。
所述齿轮夹持机构包括一对夹爪和第一气缸，夹爪由第一气缸控制开合。
所述齿轮顶紧机构包括顶块和第二气缸，顶块固定在第二气缸的气缸杆末端。
所述齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构调节机构均为直线驱动机构，齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构调节机构下方分别设有第一连接板导轨、第二连接板导轨。
第一连接板与机架水平方向还设有减震弹簧Ⅱ，第二连接板与机架竖直方向还设有减震弹簧Ⅲ。
本发明的有益效果是：对于齿轮批量生产，把涂防渗碳涂料这道工序由人工改成自动化模式，工作效率大大提高，生产节拍缩短，整个工艺配合其它自动化，工艺过程更稳定，会提高产品的一致性，还降低生产成本。
本发明属于齿轮渗碳淬火后防渗碳材料的涂刷技术领域，可适用于客车、卡车、SUV、MPV汽车后桥零部件（螺旋锥齿轮），还可适用于变速箱齿轮渗碳淬火后防渗碳材料的涂刷；也可应用其它场景，市场前景广阔。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明另一角度的结构示意图。
图3为本发明又一角度的结构示意图。
图4为图3中A处局部放大图。
图5为本发明再一角度的结构示意图。
图中：1-机架，101-第一连接板，102-第二连接板，103-托板，2-滚轮，201-轮边，3-电机，4-涂膏盒，5-齿轮，6-齿轮夹持机构，61-夹爪，62-第一气缸，7-齿轮夹持机构调节机构， 71-第一连接板导轨，72-减震弹簧Ⅱ，73-第三气缸，8-齿轮顶紧机构，81-顶块，82-第二气缸，9-齿轮顶紧机构调节机构，91-第四气缸，10-升降调节机构10， 1001-连接块，1002-支撑板，1003-减震弹簧Ⅰ，1004-导轨，1005-第五气缸，11-双齿轮，12-滚轮调节机构，1201-第六气缸。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
如图1-5所示，齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，包括机架1，机架中间位置设有滚轮2，滚轮2由电机3驱动，滚方2下方设有涂膏盒4，滚轮2与涂膏盒4内的膏体接触，滚轮2上方设置齿轮5，滚轮的轮边201与齿轮5待涂膏部分在同一水平面贴合，所述贴合是指在涂膏时互相接触，所涂的防渗碳材料为粘稠状膏体，在膏体的粘附性作用下，齿轮随着滚轮转动，逐渐涂满齿轮上待涂膏部分，不进行涂膏作业时滚轮与齿轮且有一定的间隙，所述一定间隙与涂膏厚度相适应，可以通过滚轮调节机构12调节滚轮与齿轮之间的间隙。
所述涂膏盒4位于机架1上的托板103上，托板103下方连接有升降调节机构10，托板103下表面设有检测涂膏盒有无的第一传感器，检测是否有涂膏盒，防止出错，还有检测涂膏盒上升位置是否到位的第二传感器，用于检测涂膏盒上升的高度是否合适，第一传感器和第二传感器均连接控制器（第一传感器、第二传感器和控制器在图中均未显示）。
所述升降调节机构10为直线驱动机构，直线驱动机构为气缸，或液压缸，或电动推杆，以下以气缸为例进行说明，第五气缸1005的气缸杆连接有连接块1001，连接块1001通过支撑板1002连接托板103，托板103上方设置涂膏盒4；连接块1001与支撑板1002之间设有减震弹簧Ⅰ1003，气缸杆与机架之间还设置导轨1004，连接块1001随着气缸杆运动时，导轨1004对连接块1001有导向作用，防止发生偏移。
所述滚轮2通过连接轴设置在机架1上，滚轮2由电机3通过双齿轮11驱动，双齿轮11中的两个齿轮一个连接电机3的输出轴，另一个套设在滚轮2的连接轴上，双齿轮11中的两个齿轮互相捏合，将电机3的动力传递至滚轮2，滚轮2的连接轴末端连接调节滚轮伸缩的滚轮调节机构12。
所述滚轮调节机构12为直线驱动机构，滚轮调节机构12下方设有导轨。所述直线驱动机构为气缸，或液压缸，或电动推杆，以下以气缸为例进行说明，第六气缸1201通过气缸座固定在机架上，气缸杆连接滚轮的连接轴，通过第六气缸1201的伸缩，实现滚轮2的伸缩，也即调节滚轮2与齿轮4之间的间距。
所述齿轮5通过齿轮夹持机构6夹持，所述齿轮夹持机构6包括一对夹爪61和第一气缸62，夹爪61由第一气缸62控制开合，实现对齿轮4的夹持。齿轮夹持机构6设置在机架的第一连接板101上，第一连接板101后方连接沿齿轮径向的齿轮夹持机构调节机构7，所述齿轮夹持机构调节机构7为直线驱动机构，所述直线驱动机构为气缸，或液压缸，或电动推杆，以气缸为例进行说明，第三气缸73通过气缸座固定在机架上，气缸杆连接第一连接板101的背面，第一气缸62固定在第一连接板101正面，通过第三气缸73的伸缩，实现第一连接板101带动第一气缸62及齿轮4沿着齿轮的径向方向伸出或缩回。齿轮夹持机构调节机构7下方设有第一连接板导轨71，第一连接板导轨71对第一连接板101随第三气缸73伸缩运动时有导向作用。第一连接板101与机架水平方向还设有减震弹簧Ⅱ72，在第一连接板101随第三气缸73伸缩运动时起到减震作用。
第一气缸也可以是液压缸或电动推杆。
齿轮5顶部还设有齿轮顶紧机构8，所述齿轮顶紧机构8包括顶块81和第二气缸82，顶块81固定在第二气缸82的气缸杆末端，顶块81垂直于齿轮机构径向，齿轮顶紧机构8通过气缸座设置在机架1的第二连接板102上正面，第二连接板102背面连接沿齿轮轴向的齿轮顶紧机构调节机构9，所述齿轮顶紧机构调节机构9均为直线驱动机构，所述直线驱动机构为气缸，或液压缸，或电动推杆，以气缸为例进行说明，第四气缸91通过气缸座固定在机架上，气缸杆连接第二连接板102的背面，通过第四气缸91的伸缩，实现第二连接板102带动第二气缸82沿着齿轮的轴向方向升降，使齿轮顶紧机构的顶块81松开或顶紧齿轮，方便进行齿轮更换。齿轮顶紧机构调节机构9下方分别设有第二连接板导轨，第二连接板导轨对第二连接板102随第四气缸91伸缩运动时有导向作用。第二连接板102与机架竖直方向还设有减震弹簧Ⅲ，在第二连接板102随第四气缸91伸缩运动时起到减震作用。
第二气缸也可以是液压缸或电动推杆。
上述电机3、齿轮夹持机构6、齿轮夹持机构调节机构7、齿轮顶紧机构8及齿轮顶紧机构调节机构9均连接控制器（控制器在图中未显示）。
不同型号的齿轮进行涂膏，只需更换滚轮，调节滚轮伸出距离，使滚轮与涂膏盒位置相匹配，不同型号的齿轮和相对应的滚轮贴合，设备上电机带动滚轮，滚轮带动齿轮转动。转动过程中，涂料附着在齿轮的螺纹外圆上。
图中滚轮的轮边倾斜，并不是对滚轮进行限定，轮边不倾斜的滚轮同样适用于本刷膏机。另外，图中的齿轮及齿轮夹持机构、齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构、齿轮顶紧机构调节机构等为倾斜状态，也不是对其进行限定，仅仅是倾斜状态更方便某一种机器人上下齿轮，上述机构也可以设计成水平或垂直状态。
一种齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，包括以下工艺步骤：
a、先人工把防渗涂料准备好，把桶装防渗涂料使用铲子等工具铲至涂膏盒4内，适当搅拌均匀，后期滚轮转动对防渗涂料也有一定的搅动作用。
防渗涂料可使用武汉铭高公司的AC200水溶性防渗碳涂料，这种防渗涂料采用水基粘结剂，无毒无异味，对人体无毒害。可防渗有效硬化层深度在1.0-2.2mm，防渗后硬度可控制表面硬度由HRC58-64降至HRC30-45之间，低硬度可以利于热后硬车螺纹，防止打刀。这种防渗涂料外观为黄色粘稠胶体，也可以使用其它颜色，如绿色、灰色、白色等，使用黄色更加醒目。热处理后都会变成暗灰色，在淬火油中不掉渣，清洗槽中自动洗净。
b、齿轮的上料工作流程
加入防渗涂料后，搅拌均匀，在半自动运行模式下，可以提前试试每一个机械动作，是否合适，如果合适，把机器人打成自动模式，本自动刷膏机设备的信号与KUKA机器人（此上料流程中机器人可理解为前述控制器，下同）连接，也可以使用其它品牌机器人，齿轮在料道上走至机器人抓取点，机器人会抓取齿轮至自动刷膏机的顶尖上，此时第一气缸62驱动夹爪61把齿轮抱住，机器人的机器手松开，机器人退回到远离自动刷膏机的坐标点，处于等待位。
c、自动刷膏的工作流程
当自动刷膏机上有齿轮时，机器人（控制器）会发信号给刷膏机，刷膏机开始工作。首先，第二气缸82沿导轨伸出，带动顶块81至齿轮的中心孔上方，通过第四气缸91调节顶块81与齿轮的间距，使顶块81向下方压紧齿轮的中心孔，把齿轮定位住，此时夹爪61通过第一气缸62微松开，防止夹持过紧齿轮难以转动，微松开后齿轮仍然被夹爪夹持，只是齿轮转动时不需要太大的力，只需稍微有一点驱动就可以实现齿轮的自转。电机通过双齿轮11带动滚轮2转动，从而驱动齿轮5转动，并且滚轮随电机转动时会附着涂膏盒内的防渗涂料，滚轮带动齿轮转动的过程中防渗涂料粘附在齿轮的螺纹外圆上，经过一定时间的转动，电机停止转动，厚度在1-2mm范围内的防渗涂料抹刷完成。
当刷膏完成后，第一气缸62驱动夹爪62把齿轮5抱住，通过第四气缸91使顶块81向上抬起，第二气缸82沿导轨方向移动，带动顶块远离齿轮的中心孔，刷膏机发信号给机器人（控制器），处于等待位的机器人抓住齿轮，夹爪通过第一气缸松开，松开后，机器人把齿轮拿走，依次放至热处理托盘上。
待涂膏部位涂膏完成，可通过机器人将齿轮反转，实现齿轮另一端的涂膏。
一个齿轮涂膏完成，可以利用机器人对其进行下料，然后上料新的齿轮，继续涂膏工作。
1、本发明设计一款自动刷膏机，这种设备满足自动涂刷防渗涂料，代替了传统的手工涂刷，这也是工业自动化的趋势，节省人力、物力，解放劳动力，由现场脏乱差、效率低，改变为现场环境好、效率高，在国内也是第一次使用，是一次大胆的尝试，也是热处理整线自动化的一个必然条件。
2、本发明结构简单，使用方便，调试快捷，安全可靠，设备制作成本偏低，生产人员不用每件齿轮手工涂刷，给生产人员更多的操作热处理设备的时间，自动涂刷比人工涂刷效率大幅度提升，人工涂刷每件需12分钟，自动涂刷每件不占用人工时间。
3、本发明可适用客车、卡车、SUV、MPV等多种车型的零部件主齿锥齿轮，也可以适合其它变速箱齿轮的应用，市场应用前景广阔。
4、本发明与机器人相连接，也以做成单机设备，本发明占地面积小，含配电柜占地面积1m2，应用场景多，灵活，也可以用于其它涂刷技术。

Claims (9)

1.齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，包括机架，其特征在于：机架中间位置设有滚轮，滚轮由电机驱动，滚方下方设有涂膏盒，滚轮与涂膏盒内的膏体接触，滚轮上方设置齿轮，滚轮轮边与齿轮待涂膏部分在同一水平面贴合，且有一定的间隙，所述一定间隙与涂膏厚度相适应；所述齿轮通过齿轮夹持机构夹持，齿轮夹持机构设置在机架的第一连接板上，第一连接板后方连接沿齿轮径向的齿轮夹持机构调节机构；齿轮顶部设有齿轮顶紧机构，齿轮顶紧机构设置在机架的第二连接板上，第二连接板连接沿齿轮轴向的齿轮顶紧机构调节机构；电机、齿轮夹持机构、齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构及齿轮顶紧机构调节机构均连接控制器。
2.根据权利要求1所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：涂膏盒位于机架上的托板上，托板下方连接有升降调节机构，托板下表面设有检测涂膏盒有无的第一传感器和检测涂膏盒上升位置的第二传感器，第一传感器和第二传感器均连接控制器。
3.根据权利要求2所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述升降调节机构为直线驱动机构，所述直线驱动机构的驱动杆连接有连接块，连接块通过支撑板连接托板，托板上方设置涂膏盒；连接块与支撑板之间设有减震弹簧Ⅰ，直线驱动机构的驱动杆与机架之间还设置导轨。
4.根据权利要求1所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述滚轮通过连接轴设置在机架上，滚轮由电机通过双齿轮驱动，滚轮的连接轴末端连接调节滚轮伸缩的滚轮调节机构。
5.根据权利要求4所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述滚轮调节机构为直线驱动机构，滚轮调节机构下方设有导轨。
6.根据权利要求1所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述齿轮夹持机构包括一对夹爪和第一气缸，夹爪由第一气缸控制开合。
7.根据权利要求1所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述齿轮顶紧机构包括顶块和第二气缸，顶块固定在第二气缸的气缸杆末端。
8.根据权利要求1所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：所述齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构调节机构均为直线驱动机构，齿轮夹持机构调节机构、齿轮顶紧机构调节机构下方分别设有第一连接板导轨、第二连接板导轨。
9.根据权利要求1或8所述齿轮热处理防渗碳材料自动刷膏机，其特征在于：第一连接板与机架水平方向还设有减震弹簧Ⅱ，第二连接板与机架竖直方向还设有减震弹簧Ⅲ。
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