CN113600875A - 一种指尖陀螺自动化生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种指尖陀螺自动化生产线，该自动化生产线采用末端装有陀螺本体抓手的关节臂从托盘上自动夹持指尖陀螺本体，并放置于数控机床内自动夹具的定位工装上，自动夹具对陀螺本体进行定位和夹紧，由数控机床完成对指尖陀螺本体的自动铣削加工，数控机床加工完成后关节臂再次夹持陀螺本体从自动夹具放回托盘，由传送带将载有已加工陀螺本体的托盘运送至下一工序。针对指尖陀螺的生产线，采用关节臂、传送带、陀螺本体抓手及数控机床相配合的方式，完成对陀螺本体的自动化铣削加工。同时，解决了指尖陀螺的传送、夹持、定位及夹紧等环节的技术难题，提高了指尖陀螺自动化加工过程中的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种指尖陀螺自动化生产线，具体说，涉及自动化生产线。
背景技术
近年来，在我国制造业转型升级的背景下，自动化生产线作为加速社会生产力发展、改进企业生产技术及减轻工人体力劳动的重要方式，成为了现代生产发展的主要趋势之一。自动化生产线具有加工精度好、生产率较高、占地面积小等特点，可大幅缩短生产周期和降低成本，并保证生产的均衡，在工业生产中得到了越来越广泛的运用。
指尖陀螺作为近年来市场上收到欢迎的一种新兴玩具，其生产加工的自动化程度尚处于较低水平。目前加工过程通常采用人工将毛坯装卡在夹具上，再人工取出加工好的工件，放置在容器中，搬运至下一道工序。人工生产线的每一道工序都需要工人介入，效率较低，人力成本的耗费较大。自动化生产线普遍采用气动装置和关节臂替代工人的机械化操作，并放置于传送带对物料进行转运。夹具装卡、毛坯机械加工、物料的转移全程可实现无人工介入，大大提高了生产效率，节省人工成本，且能够实现24小时不间断生产。
气动装置具有结构简单，轻便，安装维护简单的特点，而且压力等级较低，使用过程中的安全性能够得以保证，同时，气动装置以空气作为工作介质，使用过后可直接排放到空气当中，不仅成本较低，而且对环境无污染。关节臂机器人通常具有很高的自由度，几乎适用于行程范围内任何角度或轨迹的工作，关节臂机器人的每一次重复动作具有很高的一致性，可以将生产过程中的出错的概率控制在极低水平。滚筒传送带之间易于衔接过渡，可用多条滚筒线及其它输送设备或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。适用于底部为平面的物品输送，主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部分等组成，具有输送量大、速度快等优势。
本专利针对指尖陀螺的生产线，采用关节臂、传送带、陀螺本体抓手及数控机床相配合的方式，完成对陀螺本体的自动化铣削加工。同时，解决了指尖陀螺的传送、夹持、定位及夹紧等环节的技术难题，提高了指尖陀螺自动化加工过程中的可靠性和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供指尖陀螺自动化生产线，以实现上述功能和目标。
本发明的实施例提供了一种指尖陀螺自动化生产线，其特征在于，该自动化生产线采用关节臂自动从托盘上夹持指尖陀螺本体，并放置于数控机床的自动夹具上，由数控机床完成对指尖陀螺本体的自动铣削加工；该自动化生产线主要包括指尖陀螺本体、传送带、托盘、关节臂、陀螺本体抓手、数控机床及自动夹具组成；关节臂安装于数控机床与传送带之间的基座上，关节臂的末端最佳操作平面与托盘和自动夹具平齐，指尖陀螺本体放置于托盘，托盘放置于传送带上方，自动夹具固定在数控机床的摇篮上，陀螺本体抓手通过转接盘安装于关节臂末端。
进一步，指尖陀螺本体呈内凹三角形结构，具有三个圆弧凸出结构和三个内凹圆弧腰线，数控机床自动完成对三个圆弧凸出结构的铣孔工序；托盘采用铝合金材料，三角工装通过螺纹连接的方式固定于托盘表面，三角工装底部设计有定位止口，三角工装上部设计有三个含有与内凹圆弧腰线吻合的圆弧凸台，指尖陀螺本体放置于三角工装上，圆弧凸台对指尖陀螺本体进行定位。
进一步，陀螺本体抓手包括三爪手指气缸和本体夹持手指，三抓手指气缸呈圆柱结构并包括三个含矩形凹槽的可移动滑块，三个本体夹持手指通过螺钉分别安装在三个可移动滑块上，本体夹持手指底部设置了与矩形凹槽配合的矩形凸台，本体夹持手指上部设计有与陀螺本体的圆弧凸出结构吻合的内凹圆弧结构，本体夹持手指与可移动滑块同时沿三爪手指气缸的径向进行缩回和伸出，以完成对陀螺本体的夹持和释放。
进一步，自动夹具包括定位机构、压紧机构、定位工装、基座板和摇篮垫高块，陀螺本体抓手将陀螺本体放置于定位工装上，定位工装安装在基座板上，定位工装与摇篮垫高块的轴线重合，压紧机构和定位机构安装于基座板表面，基座板通过摇篮垫高块与数控机床的摇篮连接；定位机构实现对陀螺本体的定位，压紧机构将陀螺本体压紧在定位工装上，为数控机床的铣削工序做准备；
进一步，定位机构包括定位气缸、直线导轨、滑块、定位块及调整螺母，直线导轨安装在基座板上且垂直于陀螺本体的内凹圆弧腰线，定位块的前端设计了与陀螺本体的内凹圆弧腰线吻合的凸出圆弧，定位气缸通过L转接板与基座板相连接，定位块安装于滑块上表面且与定位气缸的推杆末端连接，定位块与定位气缸的推杆相对位置可通过调整螺母进行调节，以控制推杆的伸缩行程；定位气缸的推杆带动定位块伸出，定位块的凸出圆弧与陀螺本体的内凹圆弧腰线接触并施加一定的作用力，实现陀螺本体在定位工装上的准确定位；
进一步，压紧机构包括压紧气缸、压紧连杆、压盘，压紧连杆安装于压紧气缸的推杆末端，压紧气缸可实现压紧连杆在竖直平面内的旋转，压盘通过上调整螺母和下调整螺母安装在压紧连杆末端，压盘相对压紧连杆的位置可调，压盘和压紧连杆向下转动实现对陀螺本体的压紧，压盘和压紧连杆向上转动实现对陀螺本体的松开。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)针对指尖陀螺的生产线，采用关节臂、传送带、陀螺本体抓手及数控机床相配合的方式，完成对陀螺本体的自动化铣削加工；(2)解决了指尖陀螺的传送、夹持、定位及夹紧等环节的技术难题，提高了指尖陀螺自动化加工过程中的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本发明指尖陀螺自动化生产线的轴侧视图；
图2是指尖陀螺结构示意图；
图3是托盘的爆炸视图；
图4是三角工装安装止口特征的示意图；
图5是关节臂-转接盘-陀螺本体抓手的爆炸视图；
图6是陀螺本体抓手的爆炸视图；
图7是本体夹持手指定位凸台特征的示意图；
图8是自动夹具松开状态示意图；
图9是关节臂-转接盘-陀螺本体抓手-自动夹具的爆炸视图；
图10是自动夹具压紧状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1至图8所示，图1是本发明指尖陀螺自动化生产线的轴侧视图，图2是指尖陀螺结构示意图，图3是托盘的爆炸视图，图4是三角工装安装止口特征的示意图，图5是关节臂-转接盘-陀螺本体抓手的爆炸视图，图6是陀螺本体抓手的爆炸视图，图7是本体夹持手指定位凸台特征的示意图，图8是自动夹具松开状态示意图，图9是关节臂-转接盘-陀螺本体抓手-自动夹具的爆炸视图，图10是自动夹具压紧状态示意图。
本实施例提供了一种指尖陀螺自动化生产线，参图1所示，该自动化生产线采用关节臂3自动从托盘4上夹持指尖陀螺本体6，并放置于数控机床1的自动夹具34，数控机床1完成对指尖陀螺本体6的自动铣削加工。该自动化生产线主要包括数控机床1、陀螺本体抓手2、关节臂3、托盘4、传送带5、陀螺本体6及自动夹具34组成，数控机床1采用带有摇篮的五轴加工中心，关节臂3采用六自由度关节臂，末端具有安装外部附件的法兰，同时关节臂末端具有转动自由度，传送带5的上部滚动轴均具有动力输出功能，托盘4同时与四根滚动轴接触，在滚动轴的驱动下托盘4可持续向前运动。关节臂3安装于数控机床1与传送带5之间的基座7上，关节臂3的末端最佳操作平面与托盘4和自动夹具34平齐，陀螺本体抓手2通过转接盘15安装于关节臂3的末端，指尖陀螺本体6放置于托盘4，托盘4放置于传送带5的上方，关节臂3将陀螺本体6夹持并放置在自动夹具34上，自动夹具34对陀螺本体6进行定位和夹紧，自动夹具34固定在数控机床1的摇篮上，根据加工指令，数控机床1对陀螺本体6进行铣削加工。
参图2所示，指尖陀螺由陀螺本体6、捏持螺钉8、深沟球轴承9及捏持基盖10组成，捏持基盖8的轴部与深沟球轴承9的内圈配合，深沟球轴承9采用过盈配合的方式安装于指尖陀螺本体6的中心，捏持螺钉10的前端外螺纹与捏持基盖8的内螺纹配合，同时通过轴肩压紧深沟球轴承9内圈，进而完成指尖陀螺的装配。陀螺本体6在外部旋转力的短暂作用下，借助自身惯性，可绕捏持螺钉8和捏持基盖10的轴线进行长时间的转动。
参图2、图3和图4所示，陀螺本体6呈内凹三角形结构，具有三个圆弧凸出结构6b和三个内凹圆弧腰线6a，数控机床1自动完成对三个圆弧凸出结构6b的铣孔工序。托盘11采用铝合金材料，在保证托盘11强度的前提下通过增加减重槽，降低托盘11重量。三角工装14通过螺纹连接的方式固定于托盘11表面，三角工装14的底部设计有定位止口14a，用于提高三角工装14的安装精度。三角工装14的上部设计有三个含有与内凹圆弧腰线吻合的圆弧凸台14b，并且圆弧凸台14b的内侧具有导向结构，陀螺本体6放置于三角工装14上，圆弧凸台14b对陀螺本体6进行定位，使放置于三角工装14上的陀螺本体6不发生移动。捏持螺钉8和捏持基盖10分别放置于安装在托盘11表面的螺钉固定基座12和销轴固定基座13上，螺钉固定基座12以螺纹连接的方式与托盘11固定，销轴固定基座13末端设计有外螺纹，固定在托盘11相应位置的螺纹孔中。
参图5、图6和图7所示，因关节臂3末端与陀螺本体抓手2连接处的螺纹孔位置不一致，两者通过转接盘15相互连接，关节臂3可带动陀螺本体抓手2在三维空间中进行任意位置移动。陀螺本体抓手2包括三爪手指气缸16和本体夹持手指17，三抓手指气缸16呈圆柱结构并包括三个含矩形凹槽的可移动滑块29，三个本体夹持手指17通过螺钉18分别安装在三个可移动滑块29上，本体夹持手指17底部设置了与矩形凹槽配合的矩形凸台17b，本体夹持手指17上部设计有与陀螺本体6的圆弧凸出结构6b吻合的内凹圆弧结构17a，本体夹持手指17与可移动滑块29同时沿三爪手指气缸16的径向进行缩回和伸出，以完成对陀螺本体6的夹持和释放。内凹圆弧结构17a使陀螺本体抓手2对陀螺本体6夹持时二者接触面积始终保持最大，保证陀螺本体抓手2对陀螺本体6的有效夹持。
参图8和图9所示，自动夹具34主要包括定位机构、压紧机构、定位工装24、基座板23和摇篮垫高块25，陀螺本体抓手2将陀螺本体6放置于定位工装24上，定位工装24安装在基座板23上，定位工装24与摇篮垫高块25的轴线重合，压紧机构和定位机构安装于基座板23表面，基座板23通过摇篮垫高块25与数控机床1的摇篮连接。为了提高陀螺本体6的定位精度，通过定位机构顶推陀螺本体6的内凹圆弧腰线6a，实现对陀螺本体6的精确定位，以限制陀螺本体6的三个移动自由度和三个转动自由度。压紧机构将陀螺本体6压紧在定位工装24上，为数控机床1的铣削工序做准备。关节臂3抓取陀螺本体6放入自动夹具34时，定位机构缩回，压紧机构抬起至最高，便于将陀螺本体6快速放置于定位工装24上。
定位机构包括定位气缸30、直线导轨33、滑块32、定位块26及调整螺母27，直线导轨32安装在基座板上23且垂直于陀螺本体6的内凹圆弧腰线6a，定位块26的前端设计了与陀螺本体6的内凹圆弧腰线6a吻合的凸出圆弧。定位气缸30通过L转接板31与基座板23相连接，定位块26安装于滑块32的上表面且与定位气缸30的推杆末端连接，定位块26与定位气缸30的推杆相对位置可通过调整螺母27进行调节，以控制推杆的伸缩行程。定位气缸30的推杆带动定位块26伸出，定位块26的凸出圆弧与陀螺本体6的内凹圆弧腰线6a接触并施加一定的作用力，实现陀螺本体6在定位工装24上的准确定位。实际调整过程中需要保证定位块26与陀螺本体6相接触时的行程明显小于定位气缸30的最大行程，保证定位气缸30伸出时推力完全施加于陀螺本体6的侧面，达到对陀螺本体6的准确定位。
压紧机构包括压紧气缸19、压紧连杆28、压盘22，压紧连杆28安装于压紧气缸19的推杆末端，压紧气缸19可实现压紧连杆28在竖直平面内的旋转，压盘22通过上调整螺母20和下调整螺母21安装在压紧连杆末端，压盘22相对压紧连杆28的位置可调，压盘22和压紧连杆28向下转动实现对陀螺本体6的压紧，压盘22和压紧连杆28向上转动实现对陀螺本体6的松开。调节上调整螺母20和下调整螺母21的位置，可使压盘22向下转动压紧时，压盘22压紧平面和陀螺本体6端面平行，保证压盘22以最大接触面积压紧陀螺本体6。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (4)
1.一种指尖陀螺自动化生产线，其特征在于，采用关节臂自动从托盘上夹持指尖陀螺本体，并放置于数控机床的自动夹具上，由数控机床完成对指尖陀螺本体的自动铣削加工；该自动化生产线包括指尖陀螺本体、传送带、托盘、关节臂、陀螺本体抓手、数控机床及自动夹具；关节臂安装于数控机床与传送带之间的基座上，关节臂的末端最佳操作平面与托盘和自动夹具平齐，指尖陀螺本体放置于托盘，托盘放置于传送带上方，自动夹具固定在数控机床的摇篮上，陀螺本体抓手通过转接盘安装于关节臂末端。
2.根据权利要求1所述的一种指尖陀螺自动化生产线，其特征在于，指尖陀螺本体呈内凹三角形结构，具有三个圆弧凸出结构和三个内凹圆弧腰线，数控机床自动完成对三个圆弧凸出结构的铣孔工序；
托盘采用铝合金材料，三角工装通过螺纹连接的方式固定于托盘表面，三角工装底部设计有定位止口，三角工装上部设计有三个含有与内凹圆弧腰线吻合的圆弧凸台，指尖陀螺本体放置于三角工装上，圆弧凸台对指尖陀螺本体进行定位。
3.根据权利要求1所述的一种指尖陀螺自动化生产线，其特征在于，陀螺本体抓手包括三爪手指气缸和本体夹持手指，三抓手指气缸呈圆柱结构并包括三个含矩形凹槽的可移动滑块，三个本体夹持手指通过螺钉分别安装在三个可移动滑块上，本体夹持手指底部设置了与矩形凹槽配合的矩形凸台，本体夹持手指上部设计有与陀螺本体的圆弧凸出结构吻合的内凹圆弧结构，本体夹持手指与可移动滑块同时沿三爪手指气缸的径向进行缩回和伸出，以完成对陀螺本体的夹持和释放。
4.根据权利要求1或2所述的一种指尖陀螺自动化生产线，其特征在于，自动夹具包括定位机构、压紧机构、定位工装、基座板和摇篮垫高块，陀螺本体抓手将陀螺本体放置于定位工装上，定位工装安装在基座板上，定位工装与摇篮垫高块的轴线重合，压紧机构和定位机构安装于基座板表面，基座板通过摇篮垫高块与数控机床的摇篮连接；定位机构实现对陀螺本体的定位，压紧机构将陀螺本体压紧在定位工装上，为数控机床的铣削工序做准备；
定位机构包括定位气缸、直线导轨、滑块、定位块及调整螺母，直线导轨安装在基座板上且垂直于陀螺本体的内凹圆弧腰线，定位块的前端设计了与陀螺本体的内凹圆弧腰线吻合的凸出圆弧，定位气缸通过L转接板与基座板相连接，定位块安装于滑块上表面且与定位气缸的推杆末端连接，定位块与定位气缸的推杆相对位置可通过调整螺母进行调节，以控制推杆的伸缩行程；定位气缸的推杆带动定位块伸出，定位块的凸出圆弧与陀螺本体的内凹圆弧腰线接触并施加作用力，实现陀螺本体在定位工装上的准确定位；
压紧机构包括压紧气缸、压紧连杆、压盘，压紧连杆安装于压紧气缸的推杆末端，压紧气缸可实现压紧连杆在竖直平面内的旋转，压盘通过上调整螺母和下调整螺母安装在压紧连杆末端，压盘相对压紧连杆的位置可调，压盘和压紧连杆向下转动实现对陀螺本体的压紧，压盘和压紧连杆向上转动实现对陀螺本体的松开。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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