芯轴自动滚齿装置的制作方法

本发明涉及一种机械加工领域，尤其涉及一种自动滚齿装置。

背景技术：

现有技术中，芯轴滚齿装置有的是通过人工上料的，其自动化程度不高，影响芯轴滚齿加工作业效率。另外，现有技术中也有能实现自动上料的装置，但是由于滚齿作业的过程中，滚齿刀对芯轴的作用力较大，所以滚齿装置必须要对芯轴进行可靠和高效的夹持，而现有技术中的自动上料机构，由于上料位置的控制精度不够，容易导致滚齿装置对芯轴的夹持不牢固，或者为了牢固夹持需要使用较复杂的结构来夹持芯轴。另外，现有技术中的芯轴自动上料装置采用刚性上料，在精度不够的情况下，容易导致料件和夹头的磨损，甚至有可能导致上料失败。再者，现有技术中的芯轴自动上料装置的上料效率也较低，不能满足自动化生产高效上料的需求。

因此，有必要针对上述问题，提供一种新的芯轴自动滚齿装置。

技术实现要素：

本发明提供一种新的芯轴自动滚齿装置，该滚齿装置能够满足自动化生产高效上料、精度高、稳定性好、通用性强的要求。

本发明提供了一种芯轴自动滚齿装置，包括：上料装置和滚齿装置，所述滚齿装置包括滚齿座，以及连接至所述滚齿座的油压夹头、顶针和滚齿刀，所述油压夹头和顶针同轴设置用于夹持所述芯轴，所述油压夹头和所述顶针的轴线为夹持轴线；所述上料装置包括可拆卸连接至所述滚齿装置的上料装置主体和设置在所述上料装置主体上的出料机构、备料机构和上料机构；所述出料机构包括储料仓、出料导轨、出料气缸和出料活动板；所述备料机构包括第一备料区域、第二备料区域和备料气缸和备料挡板；所述上料机构包括横向上料机构、纵向上料机构和料件夹持部；所述储料仓用于存储所述芯轴，且固定连接至所述出料导轨，所述储料仓的仓底和所述出料导轨之间形成出料口，所述出料气缸设置在所述储料仓下方，所述出料活动板连接至所述出料气缸，且至少部分收容在所述出料导轨的出料通道中，且可以沿所述出料通道上下移动，所述出料活动板在所述出料通道中的行程最低点位于所述出料口的下方，所述出料活动板在所述出料通道中的行程最高位置与所述第一备料区域平齐；所述备料挡板设置在所述第一备料区域和所述第二备料区域之间用于可选择地止挡或不止挡位于所述第一备料区域中的芯轴输送至所述第二备料区域，所述备料气缸用于驱动所述备料挡板在止挡所述芯轴的位置和不止挡所述芯轴的位置之间移动；所述横向上料机构包括固定连接至所述上料装置主体的横向上料气缸，所述横向上料气缸包括横向杆部和横向缸体，所述横向杆部两端固定连接至所述上料装置主体，所述横向缸体可以沿所述横向杆部水平往复移动，所述横向杆部的纵长轴线和所述夹持轴线平行，所述纵向上料机构包括固定连接至所述横向缸体的纵向杆部和活动连接至所述纵向杆部的纵向缸体，所述纵向缸体可以相对所述纵向杆部纵向往复移动，所述料件夹持部，且可活动地连接至所述纵向缸体，并且所述料件夹持部和所述纵向缸体之间通过弹簧柔性连接。

本发明的有益效果在于：该芯轴自动滚齿装置能够实现高效上料，并且通过柔性上料避免了芯轴和夹具的磨损，提高了装置的寿命，并且具有较高的作业精度。

优选的，所述储料仓包括仓底和仓壁，所述仓底倾斜设置，且所述仓底靠近上料装置主体的部位较低，远离所述上料装置主体的部位较高。如此设置，便于芯轴从储料仓移出，不易卡死。

优选的，所述仓壁围设所述仓底的三边，其中所述仓底靠近所述上料装置主体的一边未围设所述仓壁，所述仓壁远离所述上料装置主体一边为外仓壁，设置在所述外仓壁两边的为侧仓壁，所述两个侧仓壁平行设置，且所述两个侧仓壁之间的距离等于所述芯轴的长度，且所述两个侧仓壁之间距离可以调节。如此设置，可以适应不同长度的芯轴，提高了装置的通用性。

优选的，所述出料导轨包括止挡部和出料部，所述出料导轨为两个，所述两个出料导轨的出料部之间形成所述出料通道，所述两个出料部之间的距离大于所述芯轴的长度，所述两个出料导轨的止挡部之间的距离小于所述两个侧仓壁之间的距离，所述止挡部之间的距离也小于所述芯轴的长度，所述两个出料导轨之间的距离也可以调节。如此设置，可以适应不同长度的芯轴，提高了装置的通用性。

优选的，所述出料导轨和所述仓底之间倾斜设置，且两者之间的夹角小于90度。

优选的，所述出料机构还包括设置在所述储料仓和所述上料装置主体之间的倾斜板，所述倾斜板通过倾斜垫相对所述上料装置主体倾斜地固定连接至所述上料装置主体，所述倾斜板307的上部相对所述上料装置主体向外侧倾斜。如此设置有利于减小上料装置的整体尺寸。

优选的，所述出料活动板的上表面相对所述倾斜板倾斜设置，且与所述倾斜板的夹角呈锐角。如此设置，可以防止芯轴滑脱，同时也便于该芯轴出料后能够顺利进入备料区域。

优选的，所述横向上料气缸为无杆气缸。采用无杆气缸能够使得其运动更加稳定，上料的过程更加平稳，提高芯轴输送的位置精准度。

优选的，所述弹簧设置为两个，分别位于所述料件夹持部的两端，且所述两个弹簧均设置为压簧。如此设置，实现了芯轴的柔性上料，保护了芯轴和夹头，使其不易磨损。

优选的，上料装置还包括调整机构，调整机构60用于调节芯轴70的起始位置使其相对滚齿装置保持固定。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的芯轴自动滚齿装置的立体示意图；

图2是图1所示的芯轴自动滚齿装置的另一角度的立体示意图；

图3是图1所示的芯轴自动滚齿装置的第三个角度的立体示意图；

图4是图3所示的芯轴自动滚齿装置A区域的局部放大图；

图5是图1所示的芯轴自动滚齿装置的局部剖面图；

图6是图1所示的芯轴自动滚齿装置另一个状态下的局部剖面图；

图7是图1所示的芯轴自动滚齿装置的储料仓的立体示意图；

图8是图1所示的芯轴自动滚齿装置的上料机构的立体示意图；

图9是图1所示的芯轴自动滚齿装置的纵向上料机构的立体示意图。

其中，

1.芯轴自动滚齿装置 10.滚齿装置 20.上料装置

30.出料机构 40.备料机构 50.上料机构

60.调整机构 70.芯轴 100.滚齿装置主体

101.油压夹头 103.顶针 105.滚齿刀

107.油压夹头座 109.顶针座 111.夹持气缸

113.滚齿刀座 115.滚齿导轨 201.上料装置主体

203.主台面 301.储料仓 303.仓底

305.仓壁 305a.外仓壁 305b.侧仓壁

306.出料口 307.倾斜板 309.倾斜垫

311.出料导轨 311a.止挡部 311b.出料部

311c.出料通道 315.出料气缸 315a.活塞杆

313.出料活动板 313a.出料活动板上表面 307a.倾斜板上表面

401.备料气缸 403.备料挡板 405.横向连杆

407.备料斜面 409.备料座 409a.凹陷

501.纵向上料机构 503.横向上料机构 505.横向上料气缸

507.横向缸体 509.横向杆部 511.纵向支撑板

513.纵向上料气缸 515.纵向杆部 517.纵向缸体

519.料件夹持部 519a、b.夹持臂 519c.夹紧气缸

519d.柔性连接件 521.弹簧 523.横向支撑板

525.横向导轨 527.传送链

具体实施方式

以下将结合说明书附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的简单变换均包含在本发明的保护范围内。

图1是本发明一种实施方式的芯轴自动滚齿装置1。芯轴自动滚齿装置1包括滚齿装置10和上料装置20。滚齿装置10包括滚齿装置主体100。在本实施例中，上料装置20优选的可拆卸地连接至滚齿装置主体100上。其中，滚齿装置10用于对芯轴进行滚齿加工，上料装置20用于将芯轴自动输送至滚齿装置10上。进一步的，滚齿装置10包括油压夹头101和顶针103，其中油压夹头101通过油压夹头座107固定设置在滚齿装置主体100上。顶针103通过顶针座109可滑动地连接至滚齿装置主体100上。优选的，顶针103相对顶针座109可滑动地连接。进一步的，油压夹头101的轴线和顶针103的轴线重合，即油压夹头101和顶针103同轴设置，定义其轴线为夹持轴线X。优选的，该夹持轴线X水平设置。进一步的，参考图2所示，滚齿装置10还包括用于驱动顶针103运动的夹持气缸111。优选的，夹持气缸111固定设置于上料装置20上。夹持气缸111用于驱动顶针103相对顶针座109滑动，从而实现顶针103和油压夹头101之间的相对距离的改变，当芯轴70置于油压夹头101和顶针103之间时，通过顶针103的滑动实现对芯轴的夹紧和放松。继续参考图1所示，进一步的，滚齿装置10还包括滚齿刀105。滚齿刀105用于对芯轴进行滚齿加工。滚齿刀105具有滚齿刀轴线Y，优选的，该滚齿刀轴线Y水平设置且滚齿刀轴线Y和夹持轴线X互相垂直设置。进一步的，参考图3所示，滚齿装置10还包括滚齿刀座113，滚齿刀105设置于滚齿刀座113上。进一步的，滚齿刀座113通过滚齿导轨115可滑动地连接至滚齿装置主体100上。优选的，滚齿导轨沿与夹持轴线X平行的方向设置。也就是说，滚齿刀105可以沿与夹持轴线X平行的方向移动，以对芯轴不同的部位进行滚齿加工。

进一步的，参考图3所示，上料装置20包括上料装置主体201、出料机构30、备料机构40、上料机构50和调整机构60。其中，出料机构30、备料机构40、上料机构50和调整机构60均设置在上料装置主体201上。而上料装置主体201可拆卸地连接至滚齿装置10。其中，上料装置主体201呈大致的立方体框架结构，其包括位于上方的主台面203。

进一步的，参考图3至图6所示，出料机构30和备料机构40设置在上料装置主体201的外侧。进一步的，出料机构30包括储料仓301，储料仓301包括仓底303、仓壁305和出料口306。其中，仓底303倾斜设置。优选的，仓底303靠近上料装置主体201的部位较低，远离上料装置主体201的部位较高。如此设置，便于芯轴70从储料仓301移出，不易卡死。进一步的，仓壁305围设于仓底303上方，具体的，仓壁305围设仓底303的三边，其中仓底303靠近上料装置主体201的一边未围设仓壁，其中，仓壁305远离上料装置主体201一边为外仓壁305a，设置在外仓壁两边的为侧仓壁305b，两个侧仓壁305b平行设置，且两个侧仓壁305b之间的距离等于芯轴70的长度。优选的，两个侧仓壁305b之间距离可以调节，以适用不同长度的芯轴。出料机构30还包括设置在储料仓301和上料装置主体201之间的倾斜板307，倾斜板307通过倾斜垫309相对上料装置主体201倾斜地固定连接至上料装置主体201。优选的，倾斜板307的上部相对上料装置主体201向外侧倾斜，如此设置有利于减小上料装置20的整体尺寸。在倾斜板307和储料仓301之间还设置有出料导轨311。仓壁305连接至出料导轨311。优选的，出料导轨311为两个且平行设置。两个侧仓壁305b分别连接至这两个出料导轨311。

进一步的，参考图7所示，出料导轨311包括止挡部311a和出料部311b。所述出料导轨311为两个。出料导轨311的出料部311b之间形成出料通道311c。优选的，两个出料部311b之间的距离大于芯轴70的长度，以便于芯轴70通过。优选的，两个出料导轨311的止挡部311a之间的距离小于两个侧仓壁305b之间的距离。优选的，止挡部311a之间的距离小于芯轴70的长度，从而可以止挡芯轴70滑入出料通道311c。优选的，两个出料导轨311之间的距离也可以调节，以适用与不同长度的芯轴70。仓底303靠近出料导轨311的一端与出料导轨311的止挡部311a之间未抵接，也就是两者间隔设置，两者间隔的距离大于芯轴70的直径，并形成出料口306。

参考图5至图7所示，出料导轨311和倾斜板307平行设置。优选的，出料导轨311和仓底303之间倾斜设置，且两者之间的夹角小于90度。从而使得芯轴70可以在自身重力的作用下从出料口306中滚出。出料机构30还包括固定连接在倾斜板307上的出料气缸315。出料气缸315设置在储料仓301的下方。出料气缸315的活塞杆315a沿倾斜板307外侧面可以上下活动。出料机构30还包括固定连接至活塞杆315a上的出料活动板313。出料活动板313至少部分收容在出料导轨311的出料通道311c中，出料活动板313的一个侧面贴靠倾斜板307，另一个侧面贴靠出料轨道的止挡部311a，并且出料活动板313可以沿着出料通道311c上下移动。出料活动板313在出料通道311c中的行程最低点位于所述出料口306的下方。当芯轴70在自身重力的作用下从出料口306滚出时，正好落到出料活动板313的上表面313a上。优选的，出料活动板313的上表面313a相对倾斜板倾斜设置，与倾斜板的夹角呈锐角，如此设置可以防止芯轴70滑脱，同时也便于该芯轴70出料后能够顺利进入备料区域，这一点将在后面进一步详细描述。进一步的，活动出料板313在出料通道311c中的行程最高位置位于倾斜板307的最上端。倾斜板307的上表面307a也倾斜设置，优选的，倾斜板307的上表面307a和出料活动板313的上表面313a互相平行。当出料活动板313运动至其行程的最高位置时，出料活动板313的上表面313a和倾斜板307的上表面307a平齐。所述倾斜板307的上表面307a为第一备料区域。当出料活动板313运动至其行程的最高位置时，位于出料活动板313的上表面313a上的芯轴70自动滚到倾斜板307的上表面307a，进入备料状态。此时，倾斜设置的出料活动板上表面313a使得芯轴70可以顺利滚动。

进一步的，参考图4所示，备料机构40包括设置在上料装置主体201上的备料气缸401。倾斜板307的上方设置有备料挡板403。备料挡板403通过横向连杆405连接至备料气缸401的活塞杆上。优选的，横向连杆405上设置有多个备料挡板403的安装位，从而可以适应不同规格的芯轴。备料气缸401的活塞杆可以上下运动从而带动备料挡板403上下运动。备料挡板403具有可以阻挡芯轴70从倾斜板307的上表面307a上滚落的第一位置和允许芯轴70从倾斜板307的上表面307a上滚落的第二位置。进一步的，备料机构40还包括连接至倾斜板307上的备料斜面407和设置在主台面203上的备料座409。备料座409中间具有容纳芯轴70的凹陷409a。当备料挡板403在备料气缸401的活塞杆的带动下向上运动至其第二位置后，芯轴70自动从倾斜板307的上表面307a滚落至备料斜面407，并进一步地沿着备料斜面407滚落至备料座409上的凹陷409a中，然后等待机械手的抓取，该凹陷409a为第二备料区域。芯轴在第一备料区域至第二备料区域的输送过程由备料挡板控制，如此设置，能够有效提升芯轴的上料效率，当前一个位于第二备料区域中的芯轴尚未被抓取时，即可通过出料机构输送芯轴至第一备料区域等待，当第二备料区域中的芯轴被抓取后，第一备料区域的芯轴即可立刻输送至第一备料区域，从而平衡了各个输送阶段时间，实现了芯轴上料效率的优化设置。优选的，凹陷409a设置为由两个向下倾斜的斜面构成的。这样设置，使得滚落至凹陷409a中的芯轴更加稳固，不易晃动，便于机械手的抓取。

进一步的，参考图8所示，上料机构50包括纵向上料机构501和横向上料机构503。纵向上料机构501用于带动芯轴70沿垂直于主台面203的方向运动。横向上料机构503用于带动芯轴70沿平行于夹持轴线X的方向运动。纵向上料机构和横向上料机构协同带动芯轴70运动至油压夹头101和顶针103之间并使芯轴的轴线和夹持轴线X重合。进一步的，横向上料机构503包括固定在上料装置主体201上的横向上料气缸505。优选的，横向上料气缸505为无杆气缸，包括横向缸体507和横向杆部509，横向缸体507套设在横向杆部509上并可以沿着横向杆部509作往复运动。优选的，横向杆部509的两端固定连接在上料机构主体201上。横向杆部509的纵长延伸方向和夹持轴线X平行。采用无杆气缸能够使得其运动更加稳定，上料的过程更加平稳，提高芯轴70输送的位置精准度。进一步的，纵向上料机构501包括固定连接在横向缸体507上的纵向支撑板511和设置在纵向支撑板511上的纵向上料气缸513。纵向上料气缸513包括纵向杆部515和纵向缸体517，纵向杆部515固定在支撑板511上，纵向缸体517相对纵向杆部515往复移动，所述纵向杆部515的纵长延伸方向和主台面203垂直。进一步的，参考图9所示，上料机构50还包括料件夹持部519。料件夹持部519用于夹持芯轴70。料件夹持部519连接至纵向缸体517。优选的，料件夹持部519和纵向缸体517之间通过弹簧柔性连接。料件夹持部519包括两个相对设置的夹持臂519a、b和设置在夹持臂519a、b上部的夹紧气缸519c，夹持臂519a、b可以在夹紧气缸519c的作用下彼此相向运动从而夹紧芯轴70。夹紧气缸519c的上部固定设置有柔性连接件519d，柔性连接件519d可滑动地连接至纵向缸体517。柔性连接件519d和纵向缸体517之间可相对滑动的方向和夹持轴线X平行。和柔性连接件519d的两端设置有弹簧定位件，弹簧定位件上套设有弹簧521。弹簧521一端抵接在柔性连接件上，另一端抵接在纵向缸体517的内侧壁上。优选的，所述两个弹簧为压簧。优选的，所述纵向缸体517的两个内侧壁之间的距离大于所述柔性连接件519两端的距离。当夹持臂519a、b在夹紧气缸519c的作用下夹紧芯轴70后，在纵向上料气缸的作用下向上运动，同时在横向上料气缸的作用下横向朝靠近滚齿装置10的方向移动，直至芯轴位于油压夹头和顶针之间，且芯轴70的轴线和夹持轴线X重合。此时，油压夹头和芯轴70尚未抵接，横向上料气缸还能继续驱动芯轴70朝向油压夹头移动至芯轴70和油压夹头抵接并带动柔性连接件519d相对纵向缸体517产生一定位移并是弹簧产生一定变形，此时再通过夹持气缸111驱动顶针夹紧芯轴。如此设置，实现了芯轴的柔性上料，保护了芯轴和夹头，使其不易磨损。

进一步的，参考图8所示，横向上料机构503的横向杆部509通过横向支撑板523固定连接至上料装置主体201。优选的，横向支撑板523上还设置有横向轨道525，纵向上料机构501的纵向缸体517可滑动地连接至该横向导轨525。如此设置，提高了横向上料机构503和纵向上料机构501在输送芯轴70时的相对稳定性，从而提高了对芯轴位置的控制精度。优选的，横向支撑板523和纵向支撑板511之间通过传送链527柔性连接。

进一步的，参考图3所示，上料装置20还包括调整机构60。调整机构60用于调整主台面203的位置，从而保证芯轴70的起始位置，使其相对滚齿装置保持固定，当由于装置的移动或其他原因该位置发生改变时，可以通过调整机构60进行调整，从而避免了上料时的误差，提高了装置整体的稳定性。

综合图1-图9所示，芯轴自动滚齿装置1的工作原理如下：储料仓301中可以收容大量待滚齿的芯轴70，芯轴70可以从储料仓301的仓底303和出料导轨311之间的间隙所形成的出料口306中滚出，芯轴70滚出后滚落至出料活动板313的上表面313a，出料活动板313在出料气缸315的驱动下可以沿着出料导轨311中的出料通道311c向上移动，直至芯轴70滚动至倾斜板307的上表面307a，被备料挡板403止挡，进入等待时间，待前一芯轴70被夹持臂519a、b抓取后，备料挡板403移开使得芯轴滚动进入备料座409等待被抓取。夹持臂519a、b在夹紧气缸519c的驱动下夹紧芯轴70后，在纵向上料机构501的驱动下向上运动，在横向上料机构503的驱动下朝向靠近油压夹头101的位置水平移动直至该芯轴70位于油压夹头101和顶针103之间，并且芯轴70的轴线和夹持轴线X重合，且芯轴70和油压夹头101抵接并使柔性连接件519d相对纵向缸体517运动产生一定位移并使弹簧521产生变形。此时，顶针103在夹持气缸的作用下朝向油压夹头101运动从而实现对芯轴70的夹紧。最后，通过滚齿刀在芯轴70上进行滚齿作业。以上所述便是芯轴自动滚齿装置的工作原理和作业过程。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应当以权利要求为准。