CN214134324U - 一种齿形工件回转变位机和齿形工件加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种齿形工件回转变位机和齿形工件加工设备，回转变位机包括多个沿径向延伸的支臂；各支臂上设有第一导轨，第一导轨上设有工件支撑座，工件支撑座上设有滚筒组件，滚筒组件用于工件的支撑和定位；各支臂内设有第一驱动组件，用于驱动各齿形工件支撑座在第一导轨上平移，从而实现齿形工件的定位；至少一个支臂的一侧设有第二导轨和第二驱动组件，第二导轨上设有回转驱动座，回转驱动座上设有回转驱动组件，回转驱动组件用于驱动齿形工件旋转，第二驱动组件用于驱动回转驱动座在第二导轨上平移。该齿形工件回转变位机可实现大范围直径工件的支撑、固定及驱动旋转，并且对驱动电机扭矩输出的要求低。

Description

一种齿形工件回转变位机和齿形工件加工设备

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，特别涉及一种齿形工件回转变位机和齿形工件加工设备。

背景技术

在大型齿形工件加工制造时，需要对齿形工件进行水平旋转，便于对其加工。然而现有的旋转平台是通过驱动整个平台旋转，进而带动工件旋转，这就需要驱动电机提供很大的扭矩输出。并且平台和工件的总体质量大，旋转惯性也大，导致无法实现工件旋转速度的均匀把控。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型公开了一种齿形工件回转变位机和齿形工件加工设备，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一方面公开一种齿形工件回转变位机，所述回转变位机包括多个沿径向延伸的支臂；

各所述支臂上设有第一导轨，所述第一导轨上设有工件支撑座，所述工件支撑座上设有滚筒组件，所述滚筒组件用于齿形工件的支撑和定位；各所述支臂内设有第一驱动组件，用于驱动各所述工件支撑座在所述第一导轨上平移，从而实现所述齿形工件的定位；

至少一个所述支臂的一侧设有第二导轨和第二驱动组件，所述第二导轨上设有回转驱动座，所述回转驱动座上设有回转驱动组件，所述回转驱动组件用于驱动所述齿形工件旋转，所述第二驱动组件用于驱动所述回转驱动座在所述第二导轨上平移。

进一步地，所述滚筒组件包括一个垂直滚筒和两个水平滚筒组；

所述垂直滚筒垂直设置在所述工件支撑座上，用于对所述齿形工件的对中固定；两个所述水平滚筒组径向对称设置在所述垂直滚筒两侧，用于支撑所述齿形工件在各所述支臂上旋转，各所述水平滚筒组上设有若干个水平滚筒，所述若干个水平滚筒间平行设置，且各所述水平滚筒的轴平行于所述支臂方向。

进一步地，所述第一驱动组件包括第一电机和第一丝杆，所述第一电机驱动所述第一丝杆旋转，所述工件支撑座套设在所述第一丝杆上，所述第一丝杆与所述工件支撑座上的螺纹孔接合；

所述第二驱动组件包括第二电机和第二丝杆，所述第二电机驱动所述第二丝杆旋转，所述回转驱动座套设在所述第二丝杆上，所述第二丝杆与所述回转驱动座上的螺纹孔接合；或

所述第二驱动组件包括第二电机、平移齿条和平移齿轮，所述平移齿条设置在所述支臂上，所述第二电机和所述平移齿轮设置在所述回转驱动座上，所述第二电机驱动所述平移齿轮旋转从而带动所述回转驱动座平移。

进一步地，所述回转驱动组件包括第三电机、减速器和驱动齿轮，所述回转驱动座包括机械快插装置；

所述第三电机通过所述减速器与所述驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮通过与所述齿形工件上的齿啮合，驱动所述齿形工件旋转；所述机械快插装置用于实现所述驱动齿轮的装夹与更换。

进一步地，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机为伺服电机，所述第一丝杆和所述第二丝杆为滚珠丝杆。

进一步地，所述支臂上设有位移传感器，用于测控所述工件支撑座的位移，从而控制所述齿形工件实现精确对中。

进一步地，所述工件支撑座上设有两组测距仪，两组所述测距仪分别设置在两个所述水平滚筒组上，用于辅助所述齿形工件吊装定位。

本实用新型另一方面公开一种齿形工件加工设备，所述齿形工件加工设备包括六轴机器人和根据上述所述的回转变位机；

所述六轴机器人下方设有地轨，所述六轴机器人在所述地轨上沿X轴向和Y轴向移动，所述六轴机器人的机械手上设置有加工设备，用于对所述齿形工件进行机械加工；

所述回转变位机用于根据所述齿形工件机械加工的位置控制所述齿形工件旋转。

进一步地，所述齿形工件加工设备还包括如下的至少一种装置：3D轮廓扫描装置、回转驱动组件更换装置、机械加工刀具和控制装置；所述3D轮廓扫描装置、所述回转驱动组件更换装置和所述机械加工刀具可设置在所述机械手上；

所述3D轮廓扫描装置用于扫描所述齿形工件的3D轮廓，并把扫描产生的轮廓数据发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述轮廓数据控制所述回转驱动组件更换装置更换所述回转驱动组件的型号，然后控制所述机械加工刀具对所述齿形工件进行加工。

进一步地，所述机械加工包括打磨和/或倒角，且所述回转变位机下方设有废料收集机构，用于收集齿形工件打磨倒角产生的废料。

本实用新型的优点及有益效果是：

本实用新型的齿形工件回转变位机中，通过设置滑动的滚筒组件和回转驱动组件，可实现大范围直径工件的支撑、固定及驱动旋转；并且该变位机中只需驱动工件旋转，减小了对驱动电机扭矩输出的要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型的实施例中回转变位机的立体结构图；

图2为本实用新型的实施例中回转变位机负载齿形工件时的立体结构图；

图3为本实用新型的实施例中回转变位机的仰视图；

图4为本实用新型的实施例中回转变位机负载齿形工件时的仰视图；

图5为本实用新型的实施例中回转变位机的正视图；

图6为本实用新型的实施例中回转变位机负载齿形工件时的正视图；

图7为本实用新型的实施例中齿形工件加工设备的立体结构图；

图8为本实用新型的实施例中齿形工件加工设备的俯视图；

图9为本实用新型的实施例中齿形工件加工设备的正视图；

图10为本实用新型的实施例中齿形工件加工设备的右视图；

图11为本实用新型的实施例中六轴机器人的立体结构图；

图12为本实用新型的实施例中六轴机器人的右视图；

图13为本实用新型的实施例中六轴机器人的正视图；

图14为本实用新型的实施例中六轴机器人的俯视图。

图中：1、支臂，2、第一导轨，3、工件支撑座，4、第二导轨，5、回转驱动座，6、垂直滚筒，7、水平滚筒，8、第一丝杆，9、第二电机，10、第二丝杆，11、第三电机，12、减速器，13、驱动齿轮，14、废料收集机构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

实施例1

本实用新型实施例中公开一种齿形工件回转变位机，如图1-6所示，该回转变位机包括多个沿径向延伸的支臂1，为了保证回转变位机的平衡性，多个支臂1在旋转平面上均匀设置。支臂1的数量可以根据需要进行设置，其数量优选为3个或4个。

各支臂1径向上设有第一导轨2，第一导轨2上设有工件支撑座3，工件支撑座3可以在第一导轨2径向移动，工件支撑座3上设有滚筒组件，滚筒组件用于齿形工件的支撑和定位，当齿形工件放置在回转变位机上时，各支臂1上的工件支撑座3在第一导轨2径向移动，进行位置调整，通过滚筒组件实现对齿形工件支撑以及对中定位，使齿形工件与回转变位机同轴心；各支臂1内设有第一驱动组件，用于驱动各工件支撑座3在第一导轨2上平移，从而实现齿形工件的定位。

如图1所示，至少一个支臂1的一侧设有第二导轨4和第二驱动组件，第二导轨4上设有回转驱动座5，回转驱动座5可以在第二导轨4上径向移动，回转驱动座5上设有回转驱动组件，回转驱动组件用于驱动齿形工件旋转，第二驱动组件用于驱动回转驱动座5在第二导轨4上平移。当齿形工件对中定位完成后，根据齿形工件的位置，第二驱动组件驱动回转驱动座5移动，实现回转驱动组件与齿形工件驱动连接。

综上，本实用新型的齿形工件回转变位机中，通过设置滑动的滚筒组件和回转驱动组件，可实现大范围直径工件的支撑、固定及驱动旋转；并且该变位机中只需驱动工件本身旋转，减小了对驱动电机扭矩输出和电机转动惯量的要求。

优选地，如图1和图5所示，滚筒组件包括一个垂直滚筒6和两个水平滚筒组。

垂直滚筒6垂直设置在工件支撑座3上，当齿形工件置于回转变位机上时，垂直滚筒6与齿形工件的非齿形面抵接，用于对齿形工件的对中固定；由于齿形工件可能是外齿形工件或内齿形工件，所以本实施例中设置了两个水平滚筒组件，两个水平滚筒组径向对称设置在垂直滚筒6两侧，用于支撑齿形工件在各支臂1上旋转。当工件为外齿工件时，垂直滚筒6与工件的内圆面抵接，外侧的水平滚筒组实现对工件的支撑；当工件为内齿工件时，垂直滚筒6与工件的外圆面抵接，内侧的水平滚筒组实现对工件的支撑。各水平滚筒组上设有若干个水平滚筒7，若干个水平滚筒7间平行设置，且各水平滚筒7的轴平行于支臂1方向，水平滚筒组上的水平滚筒7的数量优选为两个。

本实施例中，回转变位机通过垂直滚筒6和水平滚筒7实现齿形工件的对中定位和支撑，由于滚筒可以进行滚动，使齿形工件可以在回转变位机上相对于回转变位机旋转。

在一个实施例中，如图1所示，第一驱动组件包括第一电机和第一丝杆8，第一电机驱动第一丝杆8旋转，第一电机可以通过齿轮或者传动带实现与第一丝杆8的传动连接，工件支撑座3套设在第一丝杆8上，第一丝杆8与工件支撑座3上的螺纹孔接合；当第一电机转动时，带动第一丝杆8旋转，进而实现工件支撑座3的移动，通过改变第一电机转动的方向，改变工件支撑座3移动的方向。为了增加第一驱动组件的输出扭矩，可以在第一电机和第一丝杆8之间设置一个减速机，使各支臂1上的垂直滚筒6均与齿形工件牢固抵接，实现齿形工件对中固定。

第二驱动组件包括第二电机9和第二丝杆10，第二电机9驱动第二丝杆10旋转，第二电机9通过齿轮或者传动带实现与第二丝杆10的传动连接，回转驱动座5套设在第二丝杆10上，第二丝杆10与回转驱动座5上的螺纹孔接合。当第二电机9转动时，带动第二丝杆10旋转，进而实现回转驱动座5的移动，使回转驱动组件与齿形工件的齿面传动连接，通过改变第二电机9转动的方向，改变回转驱动座5移动的方向。

在一个实施例中，第二驱动组件包括第二电机、平移齿条和平移齿轮，平移齿条径向设置在支臂1上，第二电机和平移齿轮设置在回转驱动座5上，第二电机和平移齿轮间可以通过设置变速器实现传动连接，第二电机驱动平移齿轮旋转从而带动回转驱动座5在第二导轨4上平移。

在一个实施例中，如图1所示，回转驱动组件包括第三电机11、减速器12和驱动齿轮13，回转驱动座5包括机械快插装置。

第三电机11通过减速器12与驱动齿轮13传动连接，减速器12的设置是为了增加回转驱动组件的输出扭矩，便于驱动大重型工件的旋转，驱动齿轮13通过与齿形工件上的齿啮合，驱动齿形工件旋转，其中驱动齿轮13上的齿形和齿形工件上的齿形一致，便于两者啮合驱动，并且防止驱动齿轮13对齿形工件上的齿产生损伤；本实施例中的回转变位机可针对不同的齿形工件，更换成对应齿形的驱动齿轮13，为了便于驱动齿轮13型号的更换，在减速器12和驱动齿轮13之间设置了机械快插装置，机械快插装置具体为在减速器12输出端设置导向槽，导向槽上设有驱动键，当导向槽和驱动齿轮13底部的导向轴插合连接时，驱动键与驱动齿轮13底部的限位盘卡合固定，进而实现减速器12和驱动齿轮13的传动连接，机械快插装置用于实现驱动齿轮13的快速固定与更换。

优选地，为了使齿形工件的对中定位和旋转驱动更为精准，第一电机、第二电机9和第三电机11选用伺服电机，第一丝杆8和第二丝杆10选用滚珠丝杆。其中，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确；滚珠丝杆具有高精度、可逆性、高效率和摩擦阻力小的特点。

在一个优选实施例中，支臂1上设有位移传感器，用于测控工件支撑座3的位移，并把工件支撑座3的位移信息反馈给第一驱动组件，便于第一驱动组件进行调整，从而控制齿形工件精确对中。位移传感器可以为磁栅尺位移传感器、激光位移传感器或编码器。

优选地，工件支撑座3上设有两组测距仪，两组测距仪分别设置在两个水平滚筒组上，用于辅助齿形工件吊装定位。当齿形工件吊装在回转变位机上方时，两组测距仪分别测出其与齿形工件之间的距离，然后把距离信息反馈给第一驱动组件，第一驱动组件调整工件支撑座3的位置，实现对齿形工件更好的定位。

本实施例中，为了增加回转变位机的承载能力，减少自身重量，各支臂1可为刚结构骨架。并且，在各支臂1下端可均匀设置若干个地脚螺栓，便于回转变位机与其他结构进行固定连接。

实施例2

本实用新型实施例公开一种齿形工件加工设备，如图7-10所示，该齿形工件加工设备包括六轴机器人和上述的回转变位机，六轴机器人可实现对工件多角度进行加工，具有结构紧凑、占地面积小和工作范围大等特点。

如图11-14所示，为了便于六轴机器人更好的活动，在六轴机器人下方设有地轨，六轴机器人在地轨上沿X轴向和Y轴向移动，扩大其活动范围，执行不同的工作任务。六轴机器人的机械手上设置有加工设备，用于对齿形工件进行机械加工。

回转变位机用于根据齿形工件机械加工的位置控制齿形工件旋转，便于六轴机器人加工齿形工件的不同位置。

在一个实施例中，齿形工件加工设备还包括如下的至少一种装置：3D轮廓扫描装置、回转驱动组件更换装置、机械加工刀具和控制装置；3D轮廓扫描装置、回转驱动组件更换装置和机械加工刀具可设置在机械手上，可同时设置在机械手上，或者可替换设置在机械手上。其中，控制装置用于齿形工件加工设备的信息采集、数据运算和动作执行。

当齿形工件对中固定在回转变位机后，六轴机器人机械手上的3D轮廓扫描装置开始扫描齿形工件的3D轮廓，并把扫描产生的轮廓数据发送给控制装置，轮廓数据包括齿形工件的直径、厚度、齿的形状和齿的大小等。控制装置根据轮廓数据进行数据运算，并控制回转驱动组件更换装置更换回转驱动组件的型号，使回转驱动组件的型号与齿形工件的型号相对应，回转驱动组件更换装置可以是气动的三爪抓取机构。控制装置根据齿形工件的轮廓数据计算出机械加工刀具的加工路径和角度，然后控制回转变位机上的回转驱动组件驱动齿形工件进行旋转，并控制机械加工刀具对齿形工件进行加工。机械加工刀具可为打磨刀具，用于实现对齿形工件的打磨倒角。

优选地，如图7所示，机械加工包括打磨和/或倒角，且回转变位机下方设有废料收集机构14，用于收集齿形工件打磨倒角产生的废料，及时实现废料的清理，防止废料影响工件的加工。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种齿形工件回转变位机，其特征在于，所述回转变位机包括多个沿径向延伸的支臂；

各所述支臂上设有第一导轨，所述第一导轨上设有工件支撑座，所述工件支撑座上设有滚筒组件，所述滚筒组件用于齿形工件的支撑和定位；各所述支臂内设有第一驱动组件，用于驱动各所述工件支撑座在所述第一导轨上平移，从而实现所述齿形工件的定位；

至少一个所述支臂的一侧设有第二导轨和第二驱动组件，所述第二导轨上设有回转驱动座，所述回转驱动座上设有回转驱动组件，所述回转驱动组件用于驱动所述齿形工件旋转，所述第二驱动组件用于驱动所述回转驱动座在所述第二导轨上平移。

2.根据权利要求1所述的回转变位机，其特征在于，所述滚筒组件包括一个垂直滚筒和两个水平滚筒组；

所述垂直滚筒垂直设置在所述工件支撑座上，用于对所述齿形工件的对中固定；两个所述水平滚筒组径向对称设置在所述垂直滚筒两侧，用于支撑所述齿形工件在各所述支臂上旋转，各所述水平滚筒组上设有若干个水平滚筒，所述若干个水平滚筒间平行设置，且各所述水平滚筒的轴平行于所述支臂方向。

3.根据权利要求1所述的回转变位机，其特征在于，所述第一驱动组件包括第一电机和第一丝杆，所述第一电机驱动所述第一丝杆旋转，所述工件支撑座套设在所述第一丝杆上，所述第一丝杆与所述工件支撑座上的螺纹孔接合；

所述第二驱动组件包括第二电机和第二丝杆，所述第二电机驱动所述第二丝杆旋转，所述回转驱动座套设在所述第二丝杆上，所述第二丝杆与所述回转驱动座上的螺纹孔接合；或

所述第二驱动组件包括第二电机、平移齿条和平移齿轮，所述平移齿条设置在所述支臂上，所述第二电机和所述平移齿轮设置在所述回转驱动座上，所述第二电机驱动所述平移齿轮旋转从而带动所述回转驱动座平移。

4.根据权利要求3所述的回转变位机，其特征在于，所述回转驱动组件包括第三电机、减速器和驱动齿轮，所述回转驱动座包括机械快插装置；

所述第三电机通过所述减速器与所述驱动齿轮传动连接，所述驱动齿轮通过与所述齿形工件上的齿啮合，驱动所述齿形工件旋转；所述机械快插装置用于实现所述驱动齿轮的装夹与更换。

5.根据权利要求4所述的回转变位机，其特征在于，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机为伺服电机，所述第一丝杆和所述第二丝杆为滚珠丝杆。

6.根据权利要求1所述的回转变位机，其特征在于，所述支臂上设有位移传感器，用于测控所述工件支撑座的位移，从而控制所述齿形工件实现精确对中。

7.根据权利要求2所述的回转变位机，其特征在于，所述工件支撑座上设有两组测距仪，两组所述测距仪分别设置在两个所述水平滚筒组上，用于辅助所述齿形工件吊装定位。

8.一种齿形工件加工设备，其特征在于，所述齿形工件加工设备包括六轴机器人和根据权利要求1-7任一项所述的回转变位机；

所述六轴机器人下方设有地轨，所述六轴机器人在所述地轨上沿X轴向和Y轴向移动，所述六轴机器人的机械手上设置有加工设备，用于对所述齿形工件进行机械加工；

所述回转变位机用于根据所述齿形工件机械加工的位置控制所述齿形工件旋转。

9.根据权利要求8所述的齿形工件加工设备，其特征在于，所述齿形工件加工设备还包括如下的至少一种装置：3D轮廓扫描装置、回转驱动组件更换装置、机械加工刀具和控制装置；所述3D轮廓扫描装置、所述回转驱动组件更换装置和所述机械加工刀具可设置在所述机械手上；

所述3D轮廓扫描装置用于扫描所述齿形工件的3D轮廓，并把扫描产生的轮廓数据发送给所述控制装置，所述控制装置根据所述轮廓数据控制所述回转驱动组件更换装置更换所述回转驱动组件的型号，然后控制所述机械加工刀具对所述齿形工件进行加工。

10.根据权利要求8所述的齿形工件加工设备，其特征在于，所述机械加工包括打磨和/或倒角，且所述回转变位机下方设有废料收集机构，用于收集齿形工件打磨倒角产生的废料。

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