CN116219127A - 一种齿轮加工智能调控机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮加工设备领域，尤其涉及一种齿轮加工智能调控机械手。本发明提供了这样一种齿轮加工智能调控机械手，包括有固定台和多轴机械手等；固定台连接多轴机械手。本文描述的一种齿轮加工智能调控机械手，多轴机械手将齿轮放置在高频感应加热器中加热处理后，将齿轮取出并收入淬火舱中喷射雾状淬火油冷却，同时向齿轮上下表面喷射保护气体，防止雾状淬火油从淬火舱下方逃逸出，之后多轴机械手将齿轮压入浸入冷却液内，同时卡设机构和油液引流机构对齿轮外表面残留的淬火油抽离处理。解决了淬火油和冷却液覆盖在齿轮外表面易引发脆裂现象的技术问题。

Description

一种齿轮加工智能调控机械手

技术领域

本发明涉及齿轮加工设备领域，尤其涉及一种齿轮加工智能调控机械手。

背景技术

齿轮加工步骤中，对齿轮进行淬火处理，有效提高齿轮的整体结构强度，在齿轮进行淬火期间，先将齿轮移动至高频感应加热线圈内进行快速加热升温处理，之后快速将齿轮从高频感应加热线圈中取出并转移到冷却池中，通过淬火油或冷却液对齿轮进行冷却处理，淬火油降温稳定，适合用于齿轮冷却前期，冷却液降温快，适合齿轮冷却中后期，但在将浸泡于淬火油中的齿轮转移到冷却液中时，若齿轮表面长时间混有大量的淬火油和冷却液，让齿轮的高温区域与齿轮的低温区域冷却速度不均，导致齿轮因为降温不均匀，出现齿轮淬裂现象，从而破坏齿轮完整的结构强度。

发明内容

为了克服齿轮进行淬火加工中，淬火油和冷却液长时间混合覆盖在齿轮外表面，易引发齿轮脆裂现象的缺点，本发明提供一种齿轮加工智能调控机械手。

本文描述的一种齿轮加工智能调控机械手，包括有固定台、多轴机械手、升降驱动机构、卡设机构、淬火舱、L形废液管和油液引流机构；固定台的上侧安装有多轴机械手；多轴机械手的右侧固接有防火板；多轴机械手的移动端连接有升降驱动机构；升降驱动机构的下侧连接有卡设机构；升降驱动机构的下侧连接有淬火舱，卡设机构包裹在淬火舱内；淬火舱内安装有温度传感器；淬火舱的中部固接有喷射雾状淬火油的喷油环管；淬火舱的内下侧固接有向齿轮下表面喷射保护气体的下部喷气环管，防止雾状淬火油从淬火舱下方逃逸出；淬火舱的内上侧固接有向齿轮上表面喷射保护气体的上部喷气环管，防止雾状淬火油从淬火舱上方逃逸出；固定台的右侧固接有L形废液管；L形废液管内连接有油液引流机构，卡设机构将淬火后的齿轮浸入冷却液中，配合油液引流机构及时将混合的淬火油和冷却液抽离。

此外，特别优选的是，升降驱动机构包括有安装筒、竖向滑块、电动推杆、驱动马达、固定架、轴套、主花键轴和楔形环；

多轴机械手的移动端固接有安装筒；安装筒的上侧滑动连接有竖向滑块；多轴机械手上安装有电动推杆；电动推杆的伸缩端固接竖向滑块；竖向滑块的下侧固接有驱动马达；安装筒的下侧固接有固定架；固定架固接淬火舱；固定架的上侧转动连接有轴套；轴套内连接有主花键轴；驱动马达的输出轴带动主花键轴转动，固定架的下侧固接有楔形环；主花键轴和楔形环均连接卡设机构。

此外，特别优选的是，环绕轴套的外表面固接有若干个扇叶。

此外，特别优选的是，卡设机构包括有插杆、单卡板、第一弹簧和楔形块；

主花键轴的下端通过螺纹连接有插杆；环绕插杆滑动连接有若干个单卡板；每个单卡板与插杆之间各固接有两个第一弹簧；每个插杆的上端各固接有一个楔形块；每个楔形块均紧贴楔形环。

此外，特别优选的是，下部喷气环管的内上侧开设有一圈向上方收拢的弧形导气槽结构；环绕下部喷气环管内侧开设有若干个喷气孔结构，喷气孔均朝向导气槽倾斜。

此外，特别优选的是，环绕L形废液管的内壁开设有若干个第一侧槽结构；环绕L形废液管的内壁开设有若干个第二侧槽结构，第二侧槽位于第一侧槽下方。

此外，特别优选的是，油液引流机构包括有底塞、第二弹簧、支撑杆、固定板和引流件；

L形废液管的中部插设有底塞；底塞与L形废液管之间固接有第二弹簧；底塞的上表面固接有若干个支撑杆；所有支撑杆的上端之间共同固接有固定板；固定板上连接有引流件。

此外，特别优选的是，底塞的侧环面开设有贯通上侧的第一L形通孔结构；环绕固定板的侧环面开设有若干个贯通上侧的第二L形通孔结构。

此外，特别优选的是，引流件由副花键轴和桨叶组成；

固定板的中部转动连接有副花键轴；插杆的下端开设有与副花键轴相适应的花键槽结构；环绕副花键轴的下端固接有若干个桨叶。

此外，特别优选的是，淬火舱的底部固接有一圈挡环。

本文描述的一种齿轮加工智能调控机械手，多轴机械手通过卡设机构将齿轮放置到高频感应加热器中加热处理后，多轴机械手在通过卡设机构将齿轮向上取出时快速收入淬火舱中，同时喷油环管向齿轮外表面喷射雾状淬火油，在多轴机械手转移齿轮过程中，淬火舱内的下部喷气环管向齿轮下表面喷射保护气体，防止雾状淬火油从淬火舱下方逃逸出，淬火舱内的上部喷气环管向齿轮上表面喷射保护气体，防止雾状淬火油从淬火舱上方逃逸出，同时喷射的保护气体能够引导雾状淬火油覆盖在齿轮上下表面，完成齿轮的初步冷却处理；

另外还设有L形废液管和油液引流机构，多轴机械手通过卡设机构和油液引流机构，将齿轮压入L形废液管中，让齿轮浸入冷却液内，同时卡设机构和油液引流机构快速将齿轮周围的冷却液快速抽离，避免齿轮外表面残留的淬火油长期混合在冷却液中影响齿轮的冷却效果，完成齿轮的完全冷却处理。

附图说明

图1为根据实施例描述本申请的立体结构示意图；

图2为根据实施例描述本申请的局部立体结构示意图；

图3为根据实施例描述本申请的淬火舱第一种视角剖面图；

图4为根据实施例描述本申请的淬火舱第二种视角剖面图；

图5为根据实施例描述本申请的升降驱动机构局部立体结构示意图；

图6为根据实施例描述本申请的插杆剖面图；

图7为根据实施例描述本申请的单卡板立体结构示意图；

图8为根据实施例描述本申请的淬火舱第三种视角剖面图；

图9为根据实施例描述本申请的下部喷气环管剖面图；

图10为根据实施例描述本申请的L形废液管剖面图；

图11为根据实施例描述本申请的油液引流机构局部立体结构示意图；

图12为根据实施例描述本申请的固定板局部剖面图。

附图标记：1-固定台，21-多轴机械手，22-防火板，31-安装筒，32-竖向滑块，33-电动推杆，34-驱动马达，35-固定架，36-轴套，37-主花键轴，38-楔形环，39-扇叶，41-插杆，411-花键槽，42-单卡板，43-第一弹簧，44-楔形块，5-淬火舱，50-温度传感器，51-喷油环管，52-下部喷气环管，521-导气槽，522-喷气孔，53-上部喷气环管，54-挡环，6-L形废液管，61-第一侧槽，62-第二侧槽，71-底塞，711-第一L形通孔，72-第二弹簧，73-支撑杆，74-固定板，741-第二L形通孔，81-副花键轴，82-桨叶，9-冷却池，91-补液管，10-高频感应加热器。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

一种齿轮加工智能调控机械手，如图1-图12所示，包括有固定台1、多轴机械手21、升降驱动机构、卡设机构、淬火舱5、L形废液管6、油液引流机构、冷却池9和高频感应加热器10；固定台1的上侧安装有多轴机械手21；多轴机械手21的移动端连接有升降驱动机构；升降驱动机构的下侧连接有夹持齿轮的卡设机构；升降驱动机构的下侧连接有淬火舱5，卡设机构包裹在淬火舱5内，卡设机构将齿轮夹持后，升降驱动机构操控卡设机构带动齿轮上下方向进出淬火舱5，并带动齿轮分别进行慢速旋转和快速旋转；淬火舱5的中部固接有喷油环管51，环绕喷油环管51设有若干个上喷口和若干个下喷口，上喷口向淬火舱5内上方喷射雾状淬火油，下喷口向淬火舱5内下方喷射雾状淬火油；淬火舱5的内下侧固接有下部喷气环管52；下部喷气环管52的内上侧开设有一圈向上方收拢的弧形导气槽521结构；环绕下部喷气环管52内侧开设有若干个喷气孔522结构，喷气孔522均朝向导气槽521倾斜，从下部喷气环管52的喷气孔522喷出的保护气体沿导气槽521吹向齿轮的下表面；淬火舱5的内上侧固接有上部喷气环管53，上部喷气环管53喷出的保护气体吹向齿轮的上表面；固定台1的右侧放置有冷却池9；冷却池9的上侧接通有补液管91；冷却池9的上侧安装有高频感应加热器10，高频感应加热器10对齿轮进行高温加热处理；固定台1的右侧螺栓连接有L形废液管6，L形废液管6安装于冷却池9内；L形废液管6内连接有油液引流机构，表面喷有淬火油的齿轮浸入冷却池9的冷却液内时，油液引流机构引导浸出到冷却液中的淬火油沿L形废液管6向外排出。

如图3-图5所示，升降驱动机构包括有安装筒31、竖向滑块32、电动推杆33、驱动马达34、固定架35、轴套36、主花键轴37和楔形环38；多轴机械手21的移动端螺栓连接有安装筒31；安装筒31的上侧滑动连接有竖向滑块32；多轴机械手21上安装有电动推杆33；电动推杆33的伸缩端固接竖向滑块32；竖向滑块32的下侧螺栓连接有驱动马达34；安装筒31的下侧螺栓连接有固定架35；固定架35螺栓连接淬火舱5；固定架35的上侧转动连接有轴套36；环绕轴套36的外表面螺栓连接有若干个扇叶39；轴套36内连接有主花键轴37；驱动马达34的输出轴带动主花键轴37转动，固定架35的下侧螺栓连接有楔形环38；主花键轴37和楔形环38均连接卡设机构，驱动马达34通过主花键轴37带动卡设机构旋转过程中，卡设机构带动其夹持的齿轮先后进行慢速旋转和快速旋转，齿轮快速旋转过程中，主花键轴37带动轴套36连接的扇叶39旋转，由旋转的扇叶39将淬火产生的烟雾从淬火舱5中抽离。

如图5-图7所示，卡设机构包括有插杆41、单卡板42、第一弹簧43和楔形块44；主花键轴37的下端通过螺纹连接有插杆41；环绕插杆41滑动连接有若干个单卡板42；每个单卡板42均设置为C形结构，单卡板42通过C形结构对齿轮的上侧和下侧进行夹持；每个单卡板42与插杆41之间各固接有两个第一弹簧43；每个插杆41的上端各固接有一个楔形块44；每个楔形块44均紧贴楔形环38。

如图10所示，环绕L形废液管6的内壁开设有若干个第一侧槽61结构；环绕L形废液管6的内壁开设有若干个第二侧槽62结构，第二侧槽62位于第一侧槽61下方。

如图10和图11所示，油液引流机构包括有底塞71、第二弹簧72、支撑杆73、固定板74和引流件；L形废液管6的中部插设有底塞71；底塞71的侧环面开设有贯通上侧的第一L形通孔711结构；底塞71与L形废液管6之间固接有第二弹簧72；底塞71的上表面固接有若干个支撑杆73；所有支撑杆73的上端之间共同固接有固定板74；环绕固定板74的侧环面开设有若干个贯通上侧的第二L形通孔741结构；固定板74上连接有引流件，齿轮浸入冷却液过程中，引流件将浸出到冷却液的淬火油向下引流，避免淬火油在冷却液内向四周扩散。

如图10所示，引流件由副花键轴81和桨叶82组成；固定板74的中部转动连接有副花键轴81；插杆41的下端开设有与副花键轴81相适应的花键槽411结构；环绕副花键轴81的下端螺栓连接有若干个桨叶82。

如图1所示，多轴机械手21的右侧螺栓连接有防火板22，避免齿轮表面的淬火油着火时溅伤多轴机械手21。

如图4所示，淬火舱5内部安装有温度传感器50，温度传感器50时刻对淬火舱5内部温度进行监测。

本齿轮加工智能调控机械手的准备工作：

外接的冷却液输送设备通过补液管91向冷却池9内灌注冷却液，保证冷却池9内的冷却液液面始终保持漫过补液管91。

将喷油环管51外接到淬火油喷雾设备中，将下部喷气环管52和上部喷气环管53共同外接到保护气体输送设备中，将L形废液管6的下部管道外接到废液回收设备中。

本齿轮加工智能调控机械手的加热处理：

首先多轴机械手21通过移动端控制升降驱动机构和卡设机构移动至齿轮堆放区，并将卡设机构中的插杆41插入齿轮的中心槽中，随后多轴机械手21的移动端向上升起，同时电动推杆33的伸缩端推动竖向滑块32沿安装筒31向下移动，竖向滑块32带动驱动马达34、主花键轴37和卡设机构向下移动，让插杆41与齿轮保持相对静止，在楔形块44向下离开楔形环38时，初始呈被压缩状态的第一弹簧43推动单卡板42向外弹出，由所有单卡板42共同将齿轮的上下表面卡设在插杆41上，完成齿轮的夹持拾取。

随后多轴机械手21通过卡设机构将拾取的齿轮拾起并转移到高频感应加热器10上方，接着由电动推杆33的伸缩端继续推动竖向滑块32沿安装筒31向下移动，竖向滑块32带动卡设机构将夹持的齿轮向下伸入高频感应加热器10中进行加热工作，同时驱动马达34的输出轴带动主花键轴37转动，主花键轴37带动卡设机构及其所夹持的齿轮快速转动，让齿轮加热均匀，完成齿轮的加热处理。

本齿轮加工智能调控机械手的初步冷却处理：

完成齿轮的加热处理后，电动推杆33的伸缩端拉动竖向滑块32沿安装筒31向上升起，竖向滑块32带动卡设机构所夹持的齿轮从高频感应加热器10中抽出，并带动卡设机构所夹持的齿轮及时向上收回到淬火舱5内，同时外接的淬火油喷雾设备通过喷油环管51向淬火舱5内部喷射雾状淬火油，让雾状淬火油覆盖在齿轮表面进行初步冷却处理，此时雾状淬火油从喷油环管51喷出后以低浓度弥散状态覆盖在齿轮表面，快速蒸发，不会聚集成滴，同时多轴机械手21通过卡设机构带动齿轮向油液引流机构上方转移，在此过程中驱动马达34的输出轴带动主花键轴37转动，主花键轴37带动卡设机构及其所夹持的齿轮缓慢转动，让齿轮与雾状淬火油接触均匀，完成齿轮的初步冷却处理。

喷油环管51向淬火舱5内部喷射雾状淬火油期间，外接的保护气体输送设备分别通过下部喷气环管52和上部喷气环管53向淬火舱5内部喷射保护气体，从上部喷气环管53喷出的保护气体向下喷出到齿轮上表面，将齿轮上表面与氧气隔绝同时，引导雾状淬火油向齿轮上表面覆盖，防止雾状淬火油从淬火舱5上方逃逸，从下部喷气环管52的喷气孔522喷出的保护气体沿导气槽521向淬火舱5底部聚拢，保护气体在淬火舱5底部形成保护层，有效隔绝外界空气进入淬火舱5内同时，引导雾状淬火油向齿轮下表面覆盖，防止雾状淬火油从淬火舱5下方逃逸，避免雾状淬火油进入到高频感应加热器10中，导致高频感应加热器10着火损坏。

随后驱动马达34的输出轴带动主花键轴37转动，主花键轴37带动卡设机构及其所夹持的齿轮快速转动，同时主花键轴37带动轴套36连接的扇叶39旋转，扇叶39转动过程中将齿轮与淬火油接触时产生的烟雾及时从淬火舱5中向上抽离。

本齿轮加工智能调控机械手的完全冷却处理：

多轴机械手21通过卡设机构带动齿轮从高频感应加热器10中抽出后转移到固定板74的上方，让固定板74插入淬火舱5底部，由固定板74代替保护气体对淬火舱5的底部进行空气隔绝，避免外界空气进入淬火舱5内。

完成齿轮的初步冷却处理后，电动推杆33的伸缩端再次推动竖向滑块32沿安装筒31向下移动，竖向滑块32带动插杆41通过花键槽411插接下方的副花键轴81，并推动副花键轴81带动固定板74、支撑杆73和底塞71向下移动，底塞71带动第二弹簧72向下压缩，让竖向滑块32通过卡设机构将齿轮推入冷却池9的冷却液中，由冷却液对齿轮进行完全冷却处理。

副花键轴81带动固定板74、支撑杆73和底塞71向下移动过程中，副花键轴81随插杆41快速转动，副花键轴81带动桨叶82在冷却液中搅动形成向下流动的漩涡，当固定板74向下经过第一侧槽61时，第一L形通孔711连通L形废液管6的下部管道，冷却液流经L形废液管6排出到外接的废液回收设备中，同时外接的冷却液输送设备及时向冷却池9内补充冷却液，保证冷却池9内的冷却液液面始终保持漫过补液管91，实现齿轮浸泡在冷却液瞬间，齿轮外表面残留的淬火油快速浸出到冷却液中，淬火油随冷却液直接从第一侧槽61向下流走，避免混有淬火油的冷却液长时间聚集在齿轮底部，在向下移动的固定板74离开第一侧槽61，并让固定板74的第二L形通孔741接通第二侧槽62时，底塞71完全向下离开L形废液管6的下部管道，电动推杆33停止工作，此时冷却液需要流经第二L形通孔741才能向下流走，让冷却液更多的流经齿轮底部，有效提高对齿轮的冷却效率。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化，如图1-图11所示，淬火舱5的底部螺栓连接有一圈挡环54，挡环54的内表面设置有若干个与第二L形通孔741结构相适应的封塞结构，该封塞结构为弹性材质的凸起，且该凸起的边缘为斜面，便于压入及退出第二L形通孔741的孔口。

多轴机械手21通过卡设机构带动齿轮从高频感应加热器10中抽出后转移到固定板74的上方，让固定板74插入淬火舱5底部，并让挡环54遮盖在第二L形通孔741外表面，挡环54的封塞结构堵住相邻的第二L形通孔741，由固定板74代替保护气体对淬火舱5的底部进行空气隔绝，避免外界空气进入淬火舱5内，并且淬火舱5内的保护气体仅能通过上方排出，让掺杂在保护气体中的少量淬火油只能从淬火舱5上方排出，避免在齿轮的初步冷却处理工作中，保护气体中掺杂的少量淬火油直接向下喷出到冷却池9的冷却液内，减少冷却液与淬火油混合的现象发生。

之后，电动推杆33的伸缩端推动竖向滑块32沿安装筒31向下移动，竖向滑块32带动插杆41通过花键槽411插接下方的副花键轴81，并推动副花键轴81带动固定板74、支撑杆73和底塞71向下移动，同时固定板74向下离开挡环54，让第二L形通孔741从挡环54中漏出，由冷却液对齿轮进行完全冷却处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮加工智能调控机械手，包括有：

固定台（1）；固定台（1）的上侧安装有多轴机械手（21）；多轴机械手（21）的右侧固接有防火板（22）；

其特征是：还包括有升降驱动机构；

多轴机械手（21）的移动端连接有升降驱动机构；升降驱动机构的下侧连接有卡设机构；升降驱动机构的下侧连接有淬火舱（5），卡设机构包裹在淬火舱（5）内；淬火舱（5）内安装有温度传感器（50）；淬火舱（5）的中部固接有喷射雾状淬火油的喷油环管（51）；淬火舱（5）的内下侧固接有向齿轮下表面喷射保护气体的下部喷气环管（52），防止雾状淬火油从淬火舱（5）下方逃逸出；淬火舱（5）的内上侧固接有向齿轮上表面喷射保护气体的上部喷气环管（53），防止雾状淬火油从淬火舱（5）上方逃逸出；固定台（1）的右侧固接有L形废液管（6）；L形废液管（6）内连接有油液引流机构，卡设机构将淬火后的齿轮浸入冷却液中，配合油液引流机构及时将混合的淬火油和冷却液抽离。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：升降驱动机构包括有安装筒（31）；

多轴机械手（21）的移动端固接有安装筒（31）；安装筒（31）的上侧滑动连接有竖向滑块（32）；多轴机械手（21）上安装有电动推杆（33）；电动推杆（33）的伸缩端固接竖向滑块（32）；竖向滑块（32）固接有驱动马达（34）；安装筒（31）固接有固定架（35）；固定架（35）固接淬火舱（5）；固定架（35）上转动连接有轴套（36）；轴套（36）内连接有主花键轴（37）；驱动马达（34）的输出轴带动主花键轴（37）转动，固定架（35）的下侧固接有楔形环（38）；主花键轴（37）和楔形环（38）均连接卡设机构。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：环绕轴套（36）的外表面固接有扇叶（39）。

4.根据权利要求2所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：卡设机构包括有插杆（41）；

主花键轴（37）的下端通过螺纹连接有插杆（41）；环绕插杆（41）滑动连接有单卡板（42）；单卡板（42）与插杆（41）之间固接有两个第一弹簧（43）；每个插杆（41）的上端各固接有一个楔形块（44）；每个楔形块（44）均紧贴楔形环（38）。

5.根据权利要求1所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：下部喷气环管（52）的内上侧开设有一圈向上方收拢的弧形导气槽（521）结构；下部喷气环管（52）内侧开设有喷气孔（522）结构，喷气孔（522）朝向导气槽（521）倾斜。

6.根据权利要求4所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：环绕L形废液管（6）的内壁开设有第一侧槽（61）结构；环绕L形废液管（6）的内壁开设有第二侧槽（62）结构，第二侧槽（62）位于第一侧槽（61）下方。

7.根据权利要求6所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：油液引流机构包括有底塞（71）；

L形废液管（6）的中部插设有底塞（71）；底塞（71）与L形废液管（6）之间固接有第二弹簧（72）；底塞（71）的上表面固接有支撑杆（73）；支撑杆（73）的上端之间固接有固定板（74）；固定板（74）上连接有引流件。

8.根据权利要求7所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：底塞（71）的侧环面开设有贯通上侧的第一L形通孔（711）结构；环绕固定板（74）的侧环面开设有贯通上侧的第二L形通孔（741）结构。

9.根据权利要求7所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：引流件由副花键轴（81）和桨叶（82）组成；固定板（74）的中部转动连接有副花键轴（81）；插杆（41）的下端开设有与副花键轴（81）相适应的花键槽（411）结构；环绕副花键轴（81）的下端固接有桨叶（82）。

10.根据权利要求8或9任意一项所述的一种齿轮加工智能调控机械手，其特征是：淬火舱（5）的底部固接有一圈挡环（54）。

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