CN114273957B - 一种伺服控制的半轴定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服控制的半轴定位系统，涉及半轴加工技术领域，包括半轴加工系统，所述半轴加工系统包括上料输送线、三个半轴定位机构、粗加工车床、三个HYUNDAI机器人、两个中转输送线、两组精加工车床和下料输送线，三个所述半轴定位机构分别设置上料输送线和两个中转输送线上。本发明通过设置半轴定位机构起到了半轴自动定位的作用，通过PLC控制中心控制伺服电机进行转动带动激光测距传感器对半轴进行测距，伺服电机带动三爪气动卡盘旋转定位夹取半轴，然后利用伺服电机带动半轴旋转到合适的上料角度，方便HYUNDAI机器人取料送到车床上，提高加工定位精度，自动化定位，省力省力，解放人工。

Description

一种伺服控制的半轴定位系统

技术领域

本发明涉及半轴加工技术领域，具体为一种伺服控制的半轴定位系统。

背景技术

半轴就是常说的驱动轴，它是用于将差速器与驱动轮连接起来的轴，半轴起到变速箱减速器与驱动轮之间传递扭矩的作用，因此，需要承受较大的扭矩力，需要通过万向节上的花键与减速器齿轮及轮毂轴承内圈连接，半轴通常可以分为实心轴和空心轴两种，在以前，实心轴比较常用，但是，随着科技发展进步，经过研究证明空心轴在转动工作时其平衡稳定性好，更加容易控制，因此，现在的很多轿车上都采用空心轴来取代过去的实心轴，而实心轴具有强度高的优点，在一些适合的领域也有着广泛的应用，半轴的加工过程中，需要将工件放到机床上进行加工。

工人上件到机床是灵活，但由于工件重量及种类不等，较重工件人力无法长时间供料到机床，时间稍长有可能脱手砸伤人或损坏工件；另外简单用机器人搬运由于工人上料输送比较随机，人员又无法靠近机械臂对半轴进行调整定位，使得准确性和灵活性大大降低，前者费时费力，劳动强度较高，后者不具备半轴定位功能，工作精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服控制的半轴定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种伺服控制的半轴定位系统，包括半轴加工系统，所述半轴加工系统包括上料输送线、三个半轴定位机构、粗加工车床、三个工业机器人、两个中转输送线、两组精加工车床和下料输送线，三个所述半轴定位机构分别设置上料输送线和两个中转输送线上。

进一步地，所述半轴定位机构包括底座、上料组件、定位组件、辅助定位组件和激光测距传感器，所述上料组件和定位组件设置于底座的顶部，所述辅助定位组件设置于定位组件上，所述激光测距传感器设置于定位组件上，方便对输送线输送的半轴进行定位。

进一步地，所述底座包括固定支架，所述固定支架的顶部固定连接有固定板，所述固定支架底部四角均设置有支脚，支脚可以调节高度，方便对底座高度进行适配输送线调节，使用更加灵活，所述固定板顶部的一侧固定连接有固定架，起到支撑和固定的作用。

进一步地，所述上料组件包括上料气缸，所述上料气缸的一端固定连接有水平滑座，所述水平滑座的顶部固定连接有上举气缸，所述上举气缸的一端固定连接有气动夹爪，便于夹取半轴运送到三爪气动卡盘底部。

进一步地，所述水平滑座的底部滑动连接有滑轨一，所述滑轨一的底部固定连接于固定板的顶部，滑轨一保证水平滑座水平滑动稳定性，保证夹取半轴进行上料的水平移动稳定性。

进一步地，所述定位组件包括升降支架，所述升降支架的背面固定连接有升降气缸，所述升降气缸的顶端固定连接有竖直滑座，所述竖直滑座的顶部设置有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接有三爪气动卡盘，所述三爪气动卡盘的卡爪上均固定安装有防松副夹爪，所述竖直滑座的一侧滑动连接有滑轨二，所述滑轨二固定连接于升降支架上，方便升降对半轴进行定位拾取，伺服电机控制三爪气动卡盘转动带动半轴旋转定位上料，方便工业机器人取料。

进一步地，所述辅助定位组件包括辅助定位气缸，所述辅助定位气缸固定连接于定位组件上，所述辅助定位气缸的一端固定连接有辅助叉板，辅助定位气缸推动辅助叉板靠近半轴，方便对半轴进行辅助定位。

进一步地，所述防松副夹爪包括L型夹板，所述L型夹板的上固定连接有加强板，所述L型夹板和加强板上贯穿有压力杆，所述压力杆的表面且位于L型夹板与加强板之间固定连接有推板，所述压力杆的一端固定连接有副夹板，所述压力杆表面且位于副夹板与L型夹板之间套设有压力弹簧一，所述压力杆的表面且位于加强板与推板之间套设有压力弹簧二，起到防松的作用。

进一步地，所述L型夹板上开设有凹槽一，所述压力弹簧一的底端位于凹槽一的内部，所述加强板上开设有凹槽二，所述压力弹簧二的底端位于凹槽二的内部，便于收纳压力弹簧。

进一步地，所述压力杆的一端卡设有限位板，所述压力杆的表面开设有与限位板相适配的卡槽，所述限位板上开设有与压力杆相适配的插槽，方便安装。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、该伺服控制的半轴定位系统，通过输送线输送半轴到半轴定位机构之后，半轴定位机构的上料组件夹取半轴移动到三爪气动卡盘底部，PLC控制中心控制伺服电机带动激光测距传感器旋转对半轴进行测距，PLC控制中心接收测距数据之后控制伺服电机带动三爪气动卡盘旋转到合适的角度，对半轴进行定位拾取，PLC控制中心将半轴实际角度与HYUNDAI机器人的机械臂要抓取的姿态角度比对计算，计算出角度偏差，然后PLC控制中心将数据发送到伺服电机，伺服电机带动半轴工件旋转到相应姿态角度，之后等待HYUNDAI机器人40取料，方便HYUNDAI机器人取料送到车床上，提高加工定位精度，自动化定位，省力省力，解放人工。

2、该伺服控制的半轴定位系统，通过三爪气动卡盘的卡爪对半轴进行夹紧时，防松副夹爪的副夹板夹在半轴的表面，副夹板受力靠近L型夹板，此时，副夹板受压力作用压缩压力弹簧一，同时，副夹板经过压力杆带动推板压迫压力弹簧二，压力弹簧一和压力弹簧二被压缩之后弹性势能增强，压力弹簧一的弹性力反作用直接到副夹板上，压力弹簧二的弹性力反作用到推板，经过压力杆传递到副夹板上，压力弹簧一和压力弹簧二弹性反作用力对半轴表面进行施加稳定的弹性压力，从而增强半轴的夹紧稳定性，防止松脱，利用限位板卡槽压力杆上的卡槽中，即可对压力杆底端进行限位，采用卡接的方式进行安装，方便安装，结构简单，也便于拆卸维修。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明整体的结构示意图；

图2是本发明的系统流程图；

图3是本发明半轴定位机构的立体图；

图4是本发明半轴定位机构的主视图；

图5是本发明半轴定位机构的左视图；

图6是本发明激光测距传感器的原理示意图；

图7是本发明三爪气动卡盘的仰视图；

图8是本发明副卡爪的主视图；

图9是本发明图7中A处放大示意图；

图10是本发明限位板的仰视图。

图中：10、上料输送线；20、半轴定位机构；30、粗加工车床；40、HYUNDAI机器人；50、中转输送线；60、精加工车床；70、下料输送线；1、底座；11、固定支架；12、固定板；13、支脚；14、固定架；2、上料组件；21、上料气缸；22、水平滑座；23、上举气缸；24、气动夹爪；25、滑轨一；3、定位组件；31、升降支架；32、升降气缸；33、竖直滑座；34、伺服电机；35、三爪气动卡盘；36、滑轨二；4、辅助定位组件；41、辅助定位气缸；42、辅助叉板；5、激光测距传感器；6、防松副夹爪；61、L型夹板；62、加强板；63、压力杆；64、推板；65、副夹板；66、压力弹簧一；67、压力弹簧二；68、凹槽一；69、凹槽二；610、卡槽；611、限位板。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示的一种伺服控制的半轴定位系统，包括半轴加工系统，所述半轴加工系统包括上料输送线10、三个半轴定位机构20、粗加工车床30、三个HYUNDAI机器人40、两个中转输送线50、两组精加工车床60和下料输送线70，三个所述半轴定位机构20分别设置于上料输送线10和两个中转输送线50上所述半轴定位机构20包括底座1、上料组件2、定位组件3、辅助定位组件4和激光测距传感器5，所述上料组件2和定位组件3设置于底座1的顶部，所述辅助定位组件4设置于定位组件3上，所述激光测距传感器5设置于定位组件3上，所述底座1包括固定支架11，所述固定支架11的顶部固定连接有固定板12，所述固定支架11底部四角均设置有支脚13，支撑脚13方便进行调节长度，可以底座1的高度调节，方便适配性安装，所述固定板12顶部的一侧固定连接有固定架14，所述上料组件2包括上料气缸21，所述上料气缸21的一端固定连接有水平滑座22，所述水平滑座22的顶部固定连接有上举气缸23，所述上举气缸23的一端固定连接有气动夹爪24，所述水平滑座22的底部滑动连接有滑轨一25，所述滑轨一25的底部固定连接于固定板12的顶部，水平滑座22在滑轨一25上水平滑动，保证了上料组件夹取半轴之后进行上料动作移动过程稳定性，所述定位组件3包括升降支架31，所述升降支架31的背面固定连接有升降气缸32，所述升降气缸32的顶端固定连接有竖直滑座33，所述竖直滑座33的顶部设置有伺服电机34，所述伺服电机34的输出轴固定连接有三爪气动卡盘35，所述三爪气动卡盘35的卡爪上均固定安装有防松副夹爪6，所述竖直滑座33的一侧滑动连接有滑轨二36，所述滑轨二36固定连接于升降支架31上，升降气缸32带动竖直滑座33竖直方向上下移动时调节时，竖直滑座33在升降支架31的滑轨二36上竖直滑动，提高伺服电机34和三爪气动卡盘35竖直移动稳定性。

所述辅助定位组件4包括辅助定位气缸41，所述辅助定位气缸41固定连接于定位组件3上，所述辅助定位气缸41的一端固定连接有辅助叉板42，使用时，辅助定位气缸41伸缩，辅助定位气缸41带动辅助叉板42移动，使得辅助叉板42叉在半轴上，对半轴位置进行限定，方便对准三爪气动卡盘35，从而对半轴实现辅助定位功能。

实施方式具体为：使用时，上料输送线10传送半轴，半轴被输送到半轴定位机构20时，半轴定位机构20对半轴进行定位拾取并进行定位旋转调整位置，定位调整之后的半轴被HYUNDAI机器人40取走并送到粗加工车床30上进行粗加工，粗加工之后的半轴被HYUNDAI机器人取出并送到中转输送线50上，然后再中转输送线50上经过半轴定位机构再次进行定位拾取并进行定位旋转调整位置，然后HYUNDAI机器人40取走定位后的半轴并送到精加工车床60进行精加工，精加工之后，HYUNDAI机器人40将半轴放到下料输送线70上进行下料，下料之后由操作人员取走，之后准备进行下一工序；

激光测距传感器原理：激光测距传感器采用光学三角法进行测量，半导体激光器被镜片一聚焦到然后照射到被测物体上并反射光线，反射光被镜片二收之后投射到CMOS阵列上，信号处理器通过三角函数计算处CMOS阵列上的光点位置得到距物体的距离，然后信号处理器将测量的距离数据传送到PLC控制中心，PLC控制中心控制伺服电机34进行工作；

半轴定位机构20工作时，固定板12上的上料气缸21伸长，上料气缸21推动水平滑座22在滑轨一25上水平滑动靠近上料输送线10，气动夹爪24夹取半轴，然后上料气缸21缩短，上料气缸21带动水平滑座在滑轨一25上水平反向移动到三爪气动卡盘35的底部，此时，通过PLC控制中心控制半轴定位机构20的伺服电机34，使其带动激光测距传感器5(通过模拟量通讯给到PLC数据)以半轴工件为中心旋转一定角度后，对工件不同位置的测量记录，所记录的数据输送到PLC控制中心控制进行数学公式变换统计，进而得出被测物体实际传送搬运过来后的角度，PLC控制中心将该角度发送给半轴定位机构20的伺服电机34，伺服电机34带动三爪气动卡盘35旋转相应角度，此时，上举气缸23伸长，上举气缸23推动气动夹爪24夹持的半轴伸入三爪气动卡盘35中，三爪气动卡盘35的卡爪对半轴工件进行夹紧拾料，然后气动夹爪24松开半轴，升降气缸32推动竖直滑槽在升降支架31上的滑轨二36上竖直滑动，竖直方向调整高度，拾取到相应供料位置后，PLC控制中心将半轴实际角度与HYUNDAI机器人40的机械臂要抓取的姿态角度比对计算，计算出角度偏差，然后PLC控制中心将数据发送到伺服电机34，伺服电机34带动工件旋转到相应姿态角度，之后等待HYUNDAI机器人40取料，在机械臂取料后放入车床自动加工(可以避免操作人员进入危险加工区域)，加工完成后由HYUNDAI机器人40的机械臂取料放到两个中转输送线50，传送到相同两套半轴定位机构20重复相应动作分别由另外两台HYUNDAI机器人40抓取到车床进行精加工，最后取出工件放置下料输送线进行下料，通过设置以上结构起到了半轴自动定位的作用，通过PLC控制中心控制伺服电机34进行转动带动激光测距传感器5对半轴进行测距，伺服电机34带动三爪气动卡盘35旋转定位夹取半轴，然后利用伺服电机34带动半轴旋转到合适的上料角度，方便HYUNDAI机器人40取料送到车床上，提高加工定位精度，自动化定位，省力省力，解放人工。

如图3和图7-图10所示的一种伺服控制的半轴定位系统，其中，所述防松副夹爪6包括L型夹板61，所述L型夹板61的上固定连接有加强板62，所述L型夹板61和加强板62上贯穿有压力杆63，所述压力杆63的表面且位于L型夹板61与加强板62之间固定连接有推板64，所述压力杆63的一端固定连接有副夹板65，所述压力杆63表面且位于副夹板65与L型夹板61之间套设有压力弹簧一66，所述压力杆63的表面且位于加强板62与推板64之间套设有压力弹簧二67，所述L型夹板61上开设有凹槽一68，所述压力弹簧一66的底端位于凹槽一68的内部，所述加强板62上开设有凹槽二69，所述压力弹簧二67的底端位于凹槽二69的内部，所述压力杆63的一端卡设有限位板611，所述压力杆63的表面开设有与限位板611相适配的卡槽610，所述限位板611上开设有与压力杆63相适配的插槽。

实施方式具体为：使用时，三爪气动卡盘35的卡爪对半轴进行夹紧时，防松副夹爪6的副夹板65夹在半轴的表面，副夹板65受力靠近L型夹板61，此时，副夹板65受压力作用压缩压力弹簧一66，同时，副夹板65经过压力杆63带动推板64压迫压力弹簧二67，压力弹簧一66和压力弹簧二67被压缩之后弹性势能增强，压力弹簧一66的弹性力反作用直接到副夹板65上，压力弹簧二67的弹性力反作用到推板64，经过压力杆63传递到副夹板65上，压力弹簧一66和压力弹簧二67弹性反作用力对半轴表面进行施加稳定的弹性压力，从而增强半轴的夹紧稳定性，防止松脱，利用限位板611卡槽压力杆63上的卡槽610中，即可对压力杆63底端进行限位，采用卡接的方式进行安装，方便安装，结构简单，也便于拆卸维修，通过设置以上结构起到了防松脱的功能，利用副夹板65在夹紧半轴时对压力弹簧一66和压力弹簧二67的压缩产生反向弹力作用到半轴表面，使其具有稳定的夹紧压力，保证夹紧稳定性，防止半轴松脱。

本发明的工作原理：

参照说明书附图1-2和图4，通过设置半轴定位机构20起到了半轴自动定位的作用，通过PLC控制中心控制伺服电机34进行转动带动激光测距传感器5对半轴进行测距，伺服电机34带动三爪气动卡盘35旋转定位夹取半轴，然后利用伺服电机34带动半轴旋转到合适的上料角度，方便HYUNDAI机器人40取料送到车床上，提高加工定位精度，自动化定位，省力省力，解放人工。

进一步的，参照说明书附图3和图7-图10，通过设置防松副夹爪6起到了防松脱的功能，利用副夹板65在夹紧半轴时对压力弹簧一66和压力弹簧二67的压缩产生反向弹力作用到半轴表面，使其具有稳定的夹紧压力，保证夹紧稳定性，防止半轴松脱。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种伺服控制的半轴定位系统，包括半轴加工系统，其特征在于：所述半轴加工系统包括上料输送线(10)、三个半轴定位机构(20)、粗加工车床(30)、三个工业机器人(40)、两个中转输送线(50)、两组精加工车床(60)、下料输送线(70)和PLC控制中心，三个所述半轴定位机构(20)分别设置于上料输送线(10)和两个中转输送线(50)上；所述半轴定位机构(20)包括底座(1)、上料组件(2)、定位组件(3)、辅助定位组件(4)和激光测距传感器(5)，所述上料组件(2)和定位组件(3)设置于底座(1)的顶部，所述辅助定位组件(4)设置于定位组件(3)上，所述激光测距传感器(5)设置于定位组件(3)上；所述定位组件(3)包括升降支架(31)，所述升降支架(31)的背面固定连接有升降气缸(32)，所述升降气缸(32)的顶端固定连接有竖直滑座(33)，所述竖直滑座(33)的顶部设置有伺服电机(34)，所述伺服电机(34)的输出轴固定连接有三爪气动卡盘(35)，所述三爪气动卡盘(35)的卡爪上均固定安装有防松副夹爪(6)；所述防松副夹爪(6)包括L型夹板(61)，所述L型夹板(61)的上固定连接有加强板(62)，所述L型夹板(61)和加强板(62)上贯穿有压力杆(63)，所述压力杆(63)的表面且位于L型夹板(61)与加强板(62)之间固定连接有推板(64)，所述压力杆(63)的一端固定连接有副夹板(65)，所述压力杆(63)表面且位于副夹板(65)与L型夹板(61)之间套设有压力弹簧一(66)，所述压力杆(63)的表面且位于加强板(62)与推板(64)之间套设有压力弹簧二(67)；所述上料组件(2)包括上料气缸(21)，所述上料气缸(21)的一端固定连接有水平滑座(22)，所述水平滑座(22)的顶部固定连接有上举气缸(23)，所述上举气缸(23)的一端固定连接有气动夹爪(24)，所述水平滑座(22)的底部滑动连接有滑轨一(25)，所述滑轨一(25)的底部固定连接于固定板(12)的顶部；所述L型夹板(61)上开设有凹槽一(68)，所述压力弹簧一(66)的底端位于凹槽一(68)的内部，所述加强板(62)上开设有凹槽二(69)，所述压力弹簧二(67)的底端位于凹槽二(69)的内部；所述压力杆(63)的一端卡设有限位板(611)，所述压力杆(63)的表面开设有与限位板(611)相适配的卡槽(610)，所述限位板(611)上开设有与压力杆(63)相适配的插槽。

2.根据权利要求1所述的一种伺服控制的半轴定位系统，其特征在于：所述底座(1)包括固定支架(11)，所述固定支架(11)的顶部固定连接有固定板(12)，所述固定支架(11)底部四角均设置有支脚(13)，所述固定板(12)顶部的一侧固定连接有固定架(14)。

3.根据权利要求1所述的一种伺服控制的半轴定位系统，其特征在于：所述竖直滑座(33)的一侧滑动连接有滑轨二(36)，所述滑轨二(36)固定连接于升降支架(31)上。

4.根据权利要求1所述的一种伺服控制的半轴定位系统，其特征在于：所述辅助定位组件(4)包括辅助定位气缸(41)，所述辅助定位气缸(41)固定连接于定位组件(3)上，所述辅助定位气缸(41)的一端固定连接有辅助叉板(42)。

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