CN111055150A - 一种零件的自动上下料装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零件的自动上下料装置及使用方法，该装置包括工作台，所述工作台上自左向右依次设计动力机构、执行机构、信号机构及夹持机构，所述动力机构包括气缸及气缸安装架，所述执行机构包括料斗、料斗支架、推杆、联轴器、导杆、接料挡块、前挡板、挡板弹簧、后挡板、定位柱、本体、卡扣、卡扣左轨道、卡扣右轨道，所述夹持机构包括数控四轴加工中心的电动分度头，所述信号机构为外购行程开关、自制的信号压板及压板安装座，还包括该装置的使用方法，该方法包括预上料、退料、上料、加工及退料。本发明可以自动上下料的装置与机床配合使用后，可实现待加工零件的自动上料、装夹、定位、分度加工、退料等动作。

Description

一种零件的自动上下料装置及使用方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种零件的自动上下料装置及使用方法。

背景技术

近年来，随着生产工艺水平的提升，零件的加工效率和质量都在明显提升，目前，小批量的零件加工主要以人工上下料的方式进行，该方式下工人劳动强度大，加工效率低，长期疲劳加工还存在一定安全隐患。因此，需要一种灵活的自动装夹装置应用于工件的生产加工。

发明内容

为解决手工装夹工件效率低、劳动强度大等问题，本发明提供了一种可以自动上下料的装置，该装置由三十多种零部件构成，与机床（四轴加工中心）配合使用后，可实现待加工零件的自动上料、装夹、定位、分度加工、退料等动作。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种零件的自动上下料装置，包括工作台，所述工作台上自左向右依次设计动力机构、执行机构、信号机构及夹持机构，所述动力机构包括气缸及气缸安装架，所述执行机构包括料斗、料斗支架、推杆、联轴器、导杆、接料挡块、前挡板、挡板弹簧、后挡板、定位柱、本体、卡扣、卡扣左轨道、卡扣右轨道、轨道螺钉、卡扣销轴、卡扣弹簧、卡扣压板、卡扣螺栓、拉簧、拉簧固定架，所述夹持机构包括数控四轴加工中心的电动分度头，所述电动分度头上设有卡盘，所述信号机构为外购行程开关、自制的信号压板及压板安装座，所述压板安装座固定在靠近电动分度头的工作台上，所述信号压板固定在压板安装座上，信号压板即信号输入装置，所述信号压板旋转时能与行程开关接触，所述行程开关能够控制气缸伸缩；所述气缸固定在气缸安装架上，其通过联轴器连接推杆，所述料斗支架与尾座一端连接，所述料斗支架上设有料斗，所述料斗下部设有接料挡块，所述推杆一端穿过尾座与导杆连接，且位于接料挡块上部，所述导杆上自左向右依次设有前挡板、后挡板及本体，所述前挡板和后挡板之间设有挡板弹簧，所述本体下部设有定位柱，所述定位柱一端与卡盘固定，卡盘转动时，定位柱也随着转动，所述本体上下两侧设有卡扣，所述卡扣两侧设有卡扣左轨道和卡扣右轨道。

进一步的，所述卡扣左轨道、卡扣右轨道上方分别设有轨道螺钉、卡扣销轴、卡扣弹簧、卡扣压板、卡扣螺栓，所述卡扣左轨道、卡扣右轨道通过轨道螺钉固定在本体上，所述卡扣塞入到卡扣左轨道和卡扣右轨道内，所述卡扣一端设有卡扣销轴，所述卡扣左轨道和卡扣右轨道内设有与卡扣销轴配合的销轴槽，所述卡扣销轴塞进销轴槽内，能随着卡扣在卡扣左轨道和卡扣右轨道上运动而运动。

进一步的，所述卡扣靠近卡盘的一端设有拉簧，所述拉簧固定在拉簧固定架上，所述拉簧固定架固定在本体上。

进一步的，所述推杆的两侧与导杆固定，所述导杆分为导杆小端和导杆大端，所述导杆小端自左向右依次穿过前挡板、后挡板，所述前挡板和后挡板之间设有挡板弹簧，所述导杆大端位于后挡板之后，且导杆大端插入到本体内，能在本体内前后运动。

进一步的，所述卡扣一端上部设有卡扣压板、卡扣弹簧及卡扣螺栓，所述卡扣压板压在卡扣上，所述卡扣压板上设有卡扣弹簧，所述卡扣螺栓将卡扣弹簧、卡扣压板固定在卡扣左轨道和卡扣右轨道上。

本发明还提供了如上述一种零件的自动上下料装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：预先在料斗内装入一定数量的待加工零件后，直接按数控加工中心控制面板上的循环启动按键，启动机床；

步骤2：机床启动后，各个伺服轴在数控程序的控制下运动，当第四轴电动分度头执行数控程序旋转到一定角度时，信号压板与行程开关接触，此时气缸收缩，开始回退动作，并带动上下料装置实现退料动作；当退料动作结束时，推杆也向尾座方向回退至行程的终点，此时，在料斗下方会留出相应的空间，待加工件会在自身重力作用下，下落至接料挡板上，至此整个退料过程结束；

步骤3：电动分度头继续旋转，当电动分度头旋转到信号压板与行程开关脱离的角度时，气缸膨胀，带动上下料机构实现上料，并持续对工件施压；此时，工件已定位，当分度头旋转至工件所需的加工角度时，并不触发行程开关，机床直接运行数控程序加工工件；

步骤4：工件加工结束后，电动分度头继续旋转，当电动分度头旋转到信号输入压板再次与行程开关接触时，重复执行步骤2中退料动作，开始新的循环过程。

本发明的有益效果：一种自动上下料装置及使用方法，该方法是在数控加工中心的电动分度头（第四轴）上增加一套上下料装置，该装置在数控程序的控制下可实现自动上料、加工、下料等一连续动作。该种加工方式具有以下优点：1、自动化加工替代人工加工，在大幅降低工人劳动强度的同时显著提高了生产效率； 2、该装置结构简单，动作可靠，制作成本低，适合流水线大批量生产使用或相关单位进行自动化、半自动化改造，可实现机器人或机械手臂的部分功能； 3、节省人工成本，减少工人使用数量，适合企业用工成本过高或用工短缺等情况； 4、该套机构的自动化控制采用机械控制的方式，可靠性较高，可适应机床内部的恶劣加工环境，而无需使用专门的控制电路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是该装置的整体结构图；

图2是执行机构的局部放大图；

图3是执行机构的剖视图；

图4是执行机构剖视图中料斗部分的局部放大图；

图5是执行机构剖视图中本体部分的局部放大图；

图6是触发装置及触发起始角度示意图；

图7是上料示意图；

图8是触发装置及触发终止角度示意图；

图9是上料途中防掉料示意图；

图10是挡板越过卡扣示意图；

图11是工件上料完成示意图；

图12是推杆离开工件示意图；

图13是落料示意图；

图14是挡板解锁示意图；

图15是挡板自由状态及卡扣归位示意图；

图16是再次上料示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行详细的描述：

参看图1-16所示，一种零件的自动上下料装置，包括工作台29，所述工作台29上自左向右依次设计动力机构、执行机构、信号机构及夹持机构，所述动力机构包括气缸1及气缸安装架2，所述执行机构包括料斗6、料斗支架7、推杆4、联轴器3、导杆8、接料挡块9、前挡板10、挡板弹簧11、后挡板12、定位柱13、本体14、卡扣15、卡扣左轨道16、卡扣右轨道17、轨道螺钉18、卡扣销轴19、卡扣弹簧20、卡扣压板21、卡扣螺栓22、拉簧23、拉簧固定架24，所述夹持机构包括数控四轴加工中心的电动分度头28，所述电动分度头28上设有卡盘25，所述信号机构为外购行程开关、自制的信号压板26及压板安装座27，所述压板安装座27固定在靠近电动分度头28的工作台29上，所述信号压板26固定在压板安装座27上，信号压板26即信号输入装置，所述信号压板26旋转时能与行程开关接触，所述行程开关能够控制气缸1伸缩；所述气缸1固定在气缸安装架2上，其通过联轴器3连接推杆4，所述料斗支架7与尾座5一端连接，所述料斗支架7上设有料斗6，所述料斗6下部设有接料挡块9，所述推杆7一端穿过尾座5与导杆8连接，且位于接料挡块9上部，所述导杆8上自左向右依次设有前挡板10、后挡板12及本体14，所述前挡板10和后挡板12之间设有挡板弹簧11，所述本体14下部设有定位柱13，所述定位柱13一端与卡盘25固定，卡盘25转动时，定位柱13也随着转动，所述本体14上下两侧设有卡扣15，所述卡扣15两侧设有卡扣左轨道16和卡扣右轨道17。

如图2所示，所述卡扣左轨道16、卡扣右轨道17上方分别设有轨道螺钉18、卡扣销轴19、卡扣弹簧20、卡扣压板21、卡扣螺栓22，所述卡扣左轨道16、卡扣右轨道17通过轨道螺钉18固定在本体14上，所述卡扣15塞入到卡扣左轨道16和卡扣右轨道17内，所述卡扣15一端设有卡扣销轴19，所述卡扣左轨道16和卡扣右轨道17内设有与卡扣销轴19配合的销轴槽，所述卡扣销轴19塞进销轴槽内，能随着卡扣15在卡扣左轨道16和卡扣右轨道17上运动而运动。所述卡扣15的一端设有拉簧23，所述拉簧23固定在拉簧固定架24上，所述拉簧固定架24固定在本体14上。

所述推杆4的两侧与导杆8固定，所述导杆8分为导杆小端和导杆大端，所述导杆小端自左向右依次穿过前挡板10、后挡板12，所述前挡板10和后挡板12之间设有挡板弹簧11，所述导杆大端位于后挡板12之后，且导杆大端插入到本体14内，能在本体14内前后运动。

所述卡扣15一端上部设有卡扣压板21、卡扣弹簧20及卡扣螺栓22，所述卡扣压板21压在卡扣15上，所述卡扣压板21上设有卡扣弹簧20，所述卡扣螺栓22将卡扣弹簧20、卡扣压板21固定在卡扣左轨道16和卡扣右轨道17上。

本发明提供一种零件的自动上下料装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：预先在料斗6内装入一定数量的待加工零件后，直接按数控加工中心控制面板上的循环启动按键，启动机床；

步骤2：机床启动后，各个伺服轴在数控程序的控制下运动，当电动分度头28（第四轴）执行数控程序旋转到一定角度时，信号压板26（信号输入装置）与行程开关接触，行程开关打开，并向气缸发出收缩信号（如图6所示，即触发装置及触发起始角度示意图）。由于初始加工时，本体14、定位柱13上没有工件，当气缸1收到回退信号后，只是带动推杆4回到远离卡盘25的一端，为上料做准备(如图7所示)，推杆4后退到位后，留出上料空间，工件在自身重力的作用下，下落至上料挡块9上；

步骤3：分度头28继续旋转，当分度头28旋转到信号压板26与行程开关脱离的角度时，行程开关关闭，并向气缸1发出膨胀信号 (如图8所示，触发装置及触发终止角度示意图)。气缸1膨胀后，带动推杆4及接料挡块9上的工件一起向卡盘25方向运动，期间需确保工件不能掉落（如图9所示），推杆4带动工件向卡盘25方向运动，工件在前挡板10、后挡板12、弹簧11及导杆8的作用下，被固定在推杆4顶端，推杆4顶端将工件顶紧在前挡板10上，避免掉料情况的发生。推杆4带动工件继续向卡盘25方向运动，前挡板10、后挡板12依次越过卡扣15（如图10所示），推杆4带动工件继续运动，直至将工件顶紧在本体4下方的定位柱13上,由于行程开关处于常闭状态，气缸1将持续提供压力，并通过推杆4对工件持续施压，将工件压紧在定位柱13上，至此，工件完成定位，整个上料过程结束（如图11所示）；

步骤4：当分度头28旋转至工件所需的加工角度时，数控机床的旋转程序段结束，进而执行加工程序段。根据工件特点，该装置可在信号压板26的起始角和终止角之外的圆周内进行任意角度的定位及加工；

步骤5：当工件加工结束后，需要将工件从本体14下端的定位柱13上移除，此时，只需继续旋转分度头8至信号压板26的（信号输入装置）起始角度，确保信号压板26再次与行程开关接触即可，当行程开关打开后，气缸1收缩，带动推杆4、导杆8一起向卡盘25的反方向运动（如图12所示），推杆4回退并离开工件端面，前挡板10、后挡板12被卡扣15固定，不会同时运动，从而预留出工件后续落料的空间。推杆4带动导杆8继续向卡盘25反方向运动，当导杆8较粗的台阶面即导杆8大端接触后挡板12后，带动后挡板12、挡板弹簧11、前挡板10、工件、卡扣15及卡扣拉簧23一起向卡盘25反方向运动，随着运动的进行，工件将从本体14下端的定位柱13上脱离，直至落料（如图13所示）。落料后，推杆4带动导杆8、前挡板10、后挡板12及卡扣15机构继续向卡盘25反方向运动，当卡扣15下端运动至解锁坡道（即斜向上的导轨轨道，能够实现卡扣15张开）时，因为卡扣15上端被卡扣压板21、卡扣弹簧20固定，卡扣15就能向上压缩卡扣弹簧20而翘起，又因为卡扣15上的卡扣销轴19能随着卡扣15在卡扣左轨道16和卡扣右轨道17上运动而运动，当运到到本体14左端时，卡扣销轴19就类似杠杆的转轴一样，使卡扣15做圆周运动，卡扣15卡爪在杠杆力作用下向两侧张开，张开至一定角度后，卡扣15脱离与前挡板10、后挡板12的接触，挡板机构解锁（如图14所示）。挡板机构解锁后，挡板弹簧11弹力释放，前挡板10、后挡板12及挡板弹簧11均处于自由状态，卡扣机构则在拉簧23的作用下重新归位（如图15所示），此时，推杆4未完全归位，料斗6下方没有足够空间落料。当推杆4带动导杆8继续向卡盘25反方向运动时，前挡板10被料斗6及接料挡块9阻挡而停止运动，随着推杆4的继续运动，后挡板12及挡板弹簧11被导杆8大端再次压缩，当推杆4运动至行程终点后，料斗6下方再次留出了足够的上料空间，工件则在自身重力的作用下，下落至上料挡块9上，并为再次上料做好了准备（如图16所示）。至此，一个完整的上料、加工、下料的过程已经完成。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，在于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种零件的自动上下料装置，其特征在于：包括工作台，所述工作台上自左向右依次设计动力机构、执行机构、信号机构及夹持机构，所述动力机构包括气缸及气缸安装架，所述执行机构包括料斗、料斗支架、推杆、联轴器、导杆、接料挡块、前挡板、挡板弹簧、后挡板、定位柱、本体、卡扣、卡扣左轨道、卡扣右轨道、轨道螺钉、卡扣销轴、卡扣弹簧、卡扣压板、卡扣螺栓、拉簧、拉簧固定架，所述夹持机构包括数控四轴加工中心的电动分度头，所述电动分度头上设有卡盘，所述信号机构为外购行程开关、自制的信号压板及压板安装座，所述压板安装座固定在靠近电动分度头的工作台上，所述信号压板固定在压板安装座上，信号压板即信号输入装置，所述信号压板旋转时能与行程开关接触，所述行程开关能够控制气缸伸缩；所述气缸固定在气缸安装架上，其通过联轴器连接推杆，所述料斗支架与尾座一端连接，所述料斗支架上设有料斗，所述料斗下部设有接料挡块，所述推杆一端穿过尾座与导杆连接，且位于接料挡块上部，所述导杆上自左向右依次设有前挡板、后挡板及本体，所述前挡板和后挡板之间设有挡板弹簧，所述本体下部设有定位柱，所述定位柱一端与卡盘固定，卡盘转动时，定位柱也随着转动，所述本体上下两侧设有卡扣，所述卡扣两侧设有卡扣左轨道和卡扣右轨道，所述卡扣靠近卡盘的一端设有拉簧，所述拉簧固定在拉簧固定架上，所述拉簧固定架固定在本体上。

2.根据权利要求1所述的一种零件的自动上下料装置，其特征在于：所述卡扣左轨道、卡扣右轨道上方分别设有轨道螺钉、卡扣销轴、卡扣弹簧、卡扣压板、卡扣螺栓，所述卡扣左轨道、卡扣右轨道通过轨道螺钉固定在本体上，所述卡扣塞入到卡扣左轨道和卡扣右轨道内，所述卡扣一端设有卡扣销轴，所述卡扣左轨道和卡扣右轨道内设有与卡扣销轴配合的销轴槽，所述卡扣销轴塞进销轴槽内，能随着卡扣在卡扣左轨道和卡扣右轨道上运动而运动。

3.根据权利要求1所述的一种零件的自动上下料装置，其特征在于：所述推杆的两侧与导杆固定，所述导杆分为导杆小端和导杆大端，所述导杆小端自左向右依次穿过前挡板、后挡板，所述前挡板和后挡板之间设有挡板弹簧，所述导杆大端位于后挡板之后，且导杆大端插入到本体内，能在本体内前后运动。

4.根据权利要求1所述的一种零件的自动上下料装置，其特征在于：所述卡扣一端上部设有卡扣压板、卡扣弹簧及卡扣螺栓，所述卡扣压板压在卡扣上，所述卡扣压板上设有卡扣弹簧，所述卡扣螺栓将卡扣弹簧、卡扣压板固定在卡扣左轨道和卡扣右轨道上。

5.根据权利要求1所述的一种零件的自动上下料装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：预先在料斗内装入一定数量的待加工零件后，直接按数控加工中心控制面板上的循环启动按键，启动机床；

步骤2：机床启动后，各个伺服轴在数控程序的控制下运动，当第四轴电动分度头执行数控程序旋转到一定角度时，信号压板与行程开关接触，此时气缸收缩，开始回退动作，并带动上下料装置实现退料动作；当退料动作结束时，推杆也向尾座方向回退至行程的终点，此时，在料斗下方会留出相应的空间，待加工件会在自身重力作用下，下落至接料挡板上，至此整个退料过程结束；

步骤3：电动分度头继续旋转，当电动分度头旋转到信号压板与行程开关脱离的角度时，气缸膨胀，带动上下料机构实现上料，并持续对工件施压；此时，工件已定位，当分度头旋转至工件所需的加工角度时，并不触发行程开关，机床直接运行数控程序加工工件；

步骤4：工件加工结束后，电动分度头继续旋转，当电动分度头旋转到信号输入压板再次与行程开关接触时，重复执行步骤2中退料动作，开始新的循环过程。

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