一种设置在数控机床上的自动装料机构的制作方法

本发明属于专门适用于自动或半自动车床的工件输送，上料，调整，换向，装卡或卸料的装置的技术领域，具体是涉及一种小工件加工使用的全自动数控车床上的上料装置。

背景技术：

随着机床加工节奏的提高及人工成本的增加，越来越多的企业要求机床实现全自动化或半自动化生产；上下料是工件加工的必要环节之一，目前上下料方式有三种：

第一种：人工手动上下料：以往数控车床加工长轴件时，需要人工上下料；操作时，工人脚踩卡盘脚踏开关，一手拿工件、一手按尾座移动按钮，尾座套筒顶尖缓慢顶紧工件，同时工人脚底需要不断踩脚踏开关；但人工手动上下料操作繁琐，需要人与机器的配合默契，效率较低，而且工人劳动强度大，加工节拍受操作者熟练程度的影响很大，加之人工成本的增加，这种上下料方式正在逐渐减少。

第二种：托料架上下料：目前数控车床普遍采用托料架上下料；托料架的左端固定在主轴箱上，通过一个v型块上下调节位置，不能轴向移动；托料架的右端固定在尾座上，通过另一个v型块上下调节位置但不能轴向移动；这种托料架结构简单，操作较为方便，适用于液压尾座。由于托料架结构的限制，其刚性较差，使用一段时间后会出现下垂的现象，需要重新调节，而且轴向方向通常不可调节，在径向调整过程中v型块易产生旋转现象，适应性和可靠性较低，并且对于伺服驱动的尾座，由于结构的限制，这种托料架并不适用。

第三种；全自动化上下料：机床连成自动线，桁架机械手上下料；这种上下料方式的优点显而易见，其采用全机械化生产，加工节拍快，效率高，尤其适用于单一品种工件的大批量生产；全自动化上下料的缺点也较突出，一套自动线大多需要两台以上主机，再加上料仓、桁架、机械手、专用夹具等等，均造价不菲，很多小企业无力承受，而且设备占地面积大，调试困难，更换零件品种时需要对整条生产线进行系统性调整，因此全自动化上下料在多品种小批量加工的场合优势并不明显。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种设置在数控机床上的自动装料机构，该一种设置在数控机床上的自动装料机构通过1对伺服电机带动齿轮转动，分别驱动带有齿条的z向支撑臂沿x向和z向精确移动，利用z向支撑臂底部的旋转气缸、直角块和夹持气缸，利用夹持气缸上的夹持手指进行自动控制夹持工件，在数控机床上达到自动取料、上料工序，能够连续完成几十个、几百个工件加工，提高加工效率，降低加工成本。

为了达到上述目的，本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构，包括设置在数控车场床身上的x向支撑臂和z向支撑臂，所述x向支撑臂上沿水平方向滑动设置有滑动座，所述滑动座上设置有伺服电机i，所述伺服电机i连接有齿轮i，所述z向支撑臂沿竖直方向在滑动座上下滑动，所述z向支撑臂底部设置有机械手，所述z向支撑臂侧部设置有与齿轮i啮合的竖直齿条，

所述机械手包括安装在z向支撑臂底部的安装座以及安装在安装座底部且倾斜设置的旋转气缸，所述旋转气缸上安装有转动盘和直角块，所述转动盘与水平方向形成45°夹角，在所述直角块两直角边上对称安装有夹持机构，所述夹持机构沿水平方向和竖直方向设置，所述夹持机构包括夹持气缸和3个均布在夹持气缸端部用于夹持工件的夹持手指，所述夹持手指沿夹持气缸径向来回移动。

进一步，所述z向支撑臂与竖直齿条对应的另一侧侧部设置有v型或矩型凸棱，所述滑动座上设置有与凸块对应的滑槽。

进一步，所述滑动座上设置有伺服电机ii，所述伺服电机ii连接有齿轮ii，所述x向支撑臂上表面设置有与齿轮ii啮合的水平齿条；所述x向支撑臂侧壁上设置有用于滑动座滑动的滑槽i。

进一步，所述x向支撑臂悬置在床身上方，所述床身上设置有用于支承x向支撑臂的支撑机构。

进一步，所述支撑机构包括固定在床身侧壁上的横梁、固定在横梁上的竖梁和水平设置在竖梁上部且向床身上方延伸的安装柱，所述x向支撑臂固定在安装柱上。

进一步，所述横梁和竖梁的连接处下方设置有支撑脚，所述支撑脚上设置有可调螺母。

进一步，所述夹持手指底部设置有滑块i，所述夹持气缸端部表面径向设置有3条且用于容纳滑块的滑槽，所述夹持气缸内活塞杆连接有楔块，所述滑块i内侧端部设置有与楔块靠接的斜面，所述滑块i内侧底部延伸至夹持气缸内靠接有复位弹簧，所述复位弹簧套装在活塞杆上。

进一步，所述夹持气缸上设置有用于对工件进行定位的限位机构，所述限位机构包括设置在夹持手指之间的定位板和3块设置在夹持气缸侧壁上且位于相邻的夹持手指之间的固定块，所述定位板与夹持气缸端部平行设置，所述固定块上设置有与夹持气缸轴向平行的螺杆，所述定位板通过弹簧和螺母连接在螺杆上。

本发明的有益效果在于：

本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构通过1对伺服电机带动齿轮转动，分别驱动带有齿条的z向支撑臂沿x向和z向精确移动，利用z向支撑臂底部的旋转气缸、直角块和夹持气缸，利用夹持气缸上的夹持手指进行自动控制夹持工件，在数控机床上达到自动取料、上料工序，能够连续完成几十个、几百个工件加工，提高加工效率，降低加工成本。

附图说明

图1为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构的侧视图；

图2为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构的立体图；

图3为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构的正视图；

图4为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构中夹持手的侧视图；

图5为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构中夹持手的正视图；

图6为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构中夹持手的剖视图。

附图标记：1-床身；2-横梁；3-支撑脚；4-竖梁；5-安装柱；6-x向支撑臂；7-滑动座；8-z向支撑臂；9-伺服电机i；10-竖直齿条；11-伺服电机ii；12-水平齿条；13-加强筋；14-机械手；15-导轨；16-滑块；17-安装座；18-旋转气缸；19-转动盘；20-直角块；21-夹持气缸；22-夹持手指；23-固定块；24-定位板；25-螺杆；26-弹簧；27-螺母；28-滑块i；29-滑槽；30-活塞杆；31-楔块；32-复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1-6所示为本发明一种设置在数控机床上的自动装料机构的结构示意图；本发明公开了一种设置在数控机床上的自动装料机构，所述转运机构包括x向支撑臂6和z向支撑臂8，所述x向支撑臂6一端延伸至托料盘17上方，另一端延伸至工件装夹处上方，所述x向支撑臂6上沿水平方向滑动设置有滑动座7，所述滑动座7上设置有伺服电机i9，所述伺服电机i9连接有齿轮i，所述z向支撑臂8沿竖直方向在滑动座7上下滑动，所述z向支撑臂8底部设置有机械手14，所述z向支撑臂8侧部设置有与齿轮i啮合的竖直齿条10，

所述机械手14包括安装在z向支撑臂8底部的安装座17以及安装在安装座17底部且倾斜设置的旋转气缸18，所述旋转气缸18上安装有转动盘19和直角块20，所述转动盘19与水平方向形成45°夹角，在所述直角块20两直角边上对称安装有夹持机构，所述夹持机构沿水平方向和竖直方向设置，所述夹持机构包括夹持气缸21和3个均布在夹持气缸21端部用于夹持工件的夹持手指22，所述夹持手指22沿夹持气缸21径向来回移动。

本实施例中滑动座7在x向支撑臂6上沿x向滑动，z向支撑臂8在伺服电机i9和竖直齿条10的作用下沿x向上下移动，有利于工件夹具14只需要沿x向和z向移动，提高移动精度，方便转运工件夹具，其中z向支撑臂8一部分重力作用在齿轮i上，本实施例伺服电机i9设置有锁定装置，避免z向支撑臂8自动滑落。

本实施例通过1对伺服电机带动齿轮转动，分别驱动带有齿条的z向支撑臂沿x向和z向精确移动，利用上料架上的电机控制原料架沿y向的移动，达到使z向支撑臂底部的工件夹具能够自动完成抓料、上料动作，使自动数控车床在一次装夹加工能够完成几十个，几百个零件加工，提高加工速度和加工效率。

本实施例中1对夹持气缸21，其中1个夹持气缸在取料后，利用旋转气缸17带动夹持机构转动，使另一个夹持气缸上的原料进行上料或者产品工件进行放料，方便自动进行取料、上料或放料，提高加工下效率。

进一步，优选的所述z向支撑臂8与竖直齿条10对应的另一侧侧部设置有v型或矩型凸棱，所述滑动座7上设置有与凸棱对应的滑槽，本实施例使z向支撑臂8在齿轮i的作用下进行上下滑动，减少齿轮i的阻力，避免z向支撑臂8的重力全部作用下齿轮i上，提高齿轮i的使用寿命。

进一步，优选的所述滑动座7上设置有伺服电机ii11，所述伺服电机ii11连接有齿轮ii，所述x向支撑臂6上表面设置有与齿轮ii啮合的水平齿条12，该结构有利于滑动座7在x向支撑臂6上沿x向移动，达到精确定位，自动抓取工件的目的。

进一步，优选的所述x向支撑臂6侧壁上设置有用于滑动座7滑动的导轨15，本实施例通过滑动座7侧壁上设置有支承在导轨上的滑块16，该结构不仅方便滑动座7移动，而且有利于使滑动座7重力支承在导轨上，方便伺服电机ii11驱动滑动座7沿x方向移动。

进一步，优选的所述x向支撑臂6悬置在床身1上方，所述床身1上设置有用于支承x向支撑臂6的支撑机构，本实施例该结构主要是用于提高工件夹具移动、定位精确度高，x向支撑臂6直接安装在床身1上，在数控车床加工过程中容易产生振动，不利于精确控制定位。

进一步，优选的所述支撑机构包括固定在床身侧壁上的横梁2、固定在横梁2上的竖梁4和水平设置在竖梁4上部且向床身上方延伸的安装柱5，所述x向支撑臂6固定在安装柱5上，该结构减小了在数控车床加工过程中产生振动带来的定位杆误差，有利于提高定位精确。

进一步，优选的所述x向支撑臂6底部设置有与安装柱连接的加强筋13，该结构有利于提高x向支撑臂6的强度。

进一步，优选的所述横梁2和竖梁4的连接处下方设置有支撑脚3，所述支撑脚3上设置有可调螺母，该结构不仅有利于提高x向支撑臂6的强度，而且有利于通过支撑脚3调整x向支撑臂6的定位精度。

进一步，优选的所述夹持手指22底部设置有滑块i28，所述夹持气缸21端部表面径向设置有3条且用于容纳滑块i28的滑槽29，所述夹持气缸21内活塞杆30连接有楔块31，所述滑块i28内侧端部设置有与楔块31靠接的斜面，所述滑块i28内侧底部延伸至夹持气缸21内靠接有复位弹簧32，所述复位弹簧32套装在活塞杆30上，本实施例该结构利用夹持气缸21的进气和出气，使活塞杆30来回移动，在活塞杆30收缩时，在楔块31和滑块i28的作用下，夹持手指22张开进行工件脱落，在活塞杆30伸出后，在楔块31、滑块i28和弹簧32的作用下，夹持手指22夹紧进行夹持工件，利用夹持气缸上的夹持手指进行自动控制夹持工件，在数控机床上达到自动取料、上料工序，能够连续完成几十个、几百个工件加工，提高加工效率，降低加工成本。

进一步，优选的所述夹持气缸21上设置有用于对工件进行定位的限位机构；优选的所述限位机构包括设置在夹持手指之间的定位板24和3块设置在夹持气缸21侧壁上且位于相邻的夹持手指22之间的固定块23，所述定位板24与夹持气缸21端部平行设置，所述固定块23上设置有与夹持气缸21轴向平行的螺杆25，所述定位板24通过弹簧26和螺母27连接在螺杆25上，该结构有利于工件进行夹紧、定位，方便进行自动加工，提高加工效率和加工精度。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。