运动系统和切齿机的制作方法

文档序号:19416370发布日期:2019-12-14 00:57阅读:241来源:国知局
运动系统和切齿机的制作方法

本发明涉及一种运动系统,其用于将为了切齿加工而设于工件主轴上并且具有工件旋转轴的工件从输入工件时所处于的第一位置送入因工件旋转轴与工件主轴轴线的间距减小而不同于第一位置的第二位置,包含第一运动单元,其使得工件被沿第一运动轨道从第一位置送入不同于第一及第二位置的第三位置,并且包含第二运动单元,其使得工件被沿第二运动轨道从第三位置送入第二位置,其中所述运动系统还适于将经加工的工件重新从第二位置出发进行输送,以及将一个以上工件同时保持和使其运动,以及,本发明还涉及一种配设有这种运动系统的切齿机。



背景技术:

作为切齿机的装载及卸载系统的组成部分,这类运动系统已为吾人所知,其有助于将待加工的工件送至切齿机的工件主轴,以及重新以背离工件主轴的方式输送经加工的工件。如果切齿机例如是滚齿机或插齿机或剃齿机,则将形式为未经切齿的坯件的工件输入,而在切齿再加工(如磨齿)的情况下则是采用已经预切齿的工件。

这类运动系统常包括所谓的环式装载器,其将工件从一个工件旋转轴与工件主轴轴线不一致的位置通过偏转运动送入一个件旋转轴与工件主轴轴线一致的位置。这种环式装载器通常同时将经加工的工件从后述位置送入前述位置,其中两个运动的运动矢量组成一个圆。

通常有形式例如为输送带的输入及输出系统与这类环式装载器共同起作用,数个分别设于一工件托盘上的工件在该输入及输出系统上环绕。例如就竖直的工件主轴轴线而言,输送带通常位于环式装载器旋转时所处于的高度水平面的下方,故在环式装载器的输入侧和输出侧使用升降工位,其将工件托盘抬升一定程度,使得工件到达环式装载器的高度水平面。

此外已知具有抓臂的装载机器人,其具备足够多的运动自由度,用以将运送的工件送至工件主轴。然而,在装载新的工件前,机器人必须先将刚经过加工的工件重新卸载。尽管这类装载机器人能够胜任个性化程度较高的用途,但卸载运动所需的辅助处理时间增加。



技术实现要素:

本发明的目的在于,在维持令人满意的短运动时间的情况下,以简单的方式构造本文开篇所述类型的运动系统。

为达成上述目的,本发明提出对本文开篇所述类型的运动系统的改进,其特征大体在于,所述工件在其在第一和第二运动轨道上运动期间被同一将工件直接保持的保持单元保持,而第二运动单元所造成的运动不涉及第一运动单元的运动。

借助本发明的解决方案能够实现工件的迅速且简单的运动,具体方式为,通过保持单元将第一和第二运动轨道上的工件运动整合,并且在避免增设工位的情况下通过运动单元侧的去耦实现简单的结构,其中第二运动轨道的运动具有令人满意的低惯性。

在一个优选实施方式中,所述第一运动单元和/或所述第二运动单元具有仅一个运动自由度。这使得系统简化。

在一个特别优选的实施方式中,所述第二运动单元是旋转式运动单元。除沿第二运动轨道的运动以外,借此简单地实现从第二位置至第三位置的工件运动。

在一个优选实施方式中,所述第一运动单元是尤其针对竖直运动的线性运动单元。这样便能特别简单地对水平面差别进行补偿,特别是无需增设独立的升降工位。

在一个特别优选的实施方式中,所述第二运动轨道是弯曲的并且优选具有圆弧段、特别是半圆的形状。借此能够沿一个包含所述第二运动轨道的闭合轨道实现数个工件的多重运动。

在另一优选实施方式中,并非在所述第二位置中,而是在不同于第二位置的第四位置中进行工件加工。为此可以设有第三运动单元,其使得仍由所述保持单元直接保持的工件被从第二位置沿第三运动轨道送入第四位置。优选地,第二运动单元所造成的运动也不涉及第三运动单元的运动。在一个优选的简单情形下,所述第三运动轨道的轴线平行于第一运动轨道的轴线延伸,所述轴线优选与第二运动轨道所处于的平面正交。在竖直的工件主轴轴线配设有直立式工件主轴的特别优选的情形下,所述沿第三运动轨道的运动对应将工件放置至与工件主轴耦合的用于容置工件的夹紧装置。

在运动系统的一个优选构造方案中,这个运动系统具有在第一运动轨道上的运动期间对所述保持单元进行导引的导引机构,其在沿第二运动轨道的运动过程中一起运动。这样便能可靠地遵循系统针对相应运动准许的空间区域。优选地,所述导引机构同时是沿第三运动轨道的运动期间的导引机构。

在一个优选实施方式中,所述运动系统具有滑轨,保持单元在沿第二运动轨道运动期间在所述滑轨上滚动或滑动。此外,所述滑轨以及保持单元与保持轨的耦合系统优选具有抵抗重力作用的保持功能。

在一个特别优选的实施方式中,所述旋转式运动单元采用360°/n的节拍,其中n优选为2、3或4,特别是为2。就此而言,所述运动系统优选具有n≥2个特别是构造相同的保持单元。所有n个保持单元特别是可以如此暂时同时布置,使得经这些保持单元保持的工件能够沿一个包含所述第二运动轨道的闭合轨道运动。因此,将第二运动轨道补充成闭合轨道的轨道部分适于平行地将工件从第二位置送回第三位置。

在第一和/或第三运动单元、例如第一运动单元的作用下,使得将工件保持在第三位置中的保持单元从这个轨道移出或移入这个轨道。在一个优选实施方式中,所述滑轨为此具有中断部。

在一个特别优选的技术方案中,所述运动系统如此经其控制器控制,使得在第二运动单元的作用下,经一个保持单元保持的工件和经另一保持单元保持的工件以耦合且同时的方式离开第三位置和第二位置。因此,在这些工件的沿闭合运动轨道的运动过程中,无需对保持单元进行单独控制。

在另一优选实施方式中,在第一和/或第三运动轨道上运动期间,除仅用于支撑的耦合以外,所述保持单元不具有与第一和/或第三运动单元的需要解除的耦合。原则上也可以采用以下方案:通过夹紧或止动机构实现例如第一运动单元与保持单元的耦合,在沿第二运动轨道的运动开始前该耦合解除。但前述方案更加易于实施,并且无需增设致动器或者机械脱开装置。

在另一优选实施方式中,所述运动系统具有旋转笼架,其平行于第二运动单元旋转轴起作用的支撑结构由所述导引机构的滑杆构成。借此能够将阻碍沿第二运动轨道的运动的惯性保持在尽可能低的程度。沿周向起作用的支撑结构可以具有齿部,其可具有形式为与第二运动单元的耦合的双重功能。

在另一优选实施方式中,所述运动系统在构造方面具有柱状载体,在所述载体上设有所述运动单元,以及,特别是旋转笼架以可围绕所述载体旋转的方式布置。这样便产生紧凑的总系统,并且省去诸如升降工位的额外工位所需的机构空间。所述立柱特别是也可以承载尾座机构。

在一个优选实施方式中,针对每个运动单元设有一个驱动器。例如,针对第二运动单元可设有通过齿轮耦合来驱动所述旋转笼架的旋转驱动器。所述第一和/或第三运动单元例如可以通过活塞-气缸装置以液压或气动方式驱动。

第一和/或第三运动轨道的长度是可通过相应的驱动控制调节。第三运动轨道的长度通常小于第一运动轨道。但第三运动轨道的可调节的最大长度优选大于典型的夹紧装置的常见轴向尺寸。

所述保持单元优选是抓持式保持单元。

在一个优选实施方式中,所述、特别是所有保持单元具有两个相互距离可改变的保持臂。所述保持臂能够将工件夹紧式保持。为此,所述保持臂特别是可以为了抓持而经过预紧。其中,所述预紧是可针对选择的保持臂之间的保持距离调节。

就此而言,所述保持臂优选具有以可分离的方式安设在保持臂上的保持爪,其面向工件的一侧特别是与工件轮廓匹配。在工件批次改变的情况下,仅需要在必要时更换保持爪,并且视情况而定将保持臂系统调节至期望的新的保持距离。

所述运动系统既适用于圆盘状轮盘,也适用于轴体状工件。

在另一实施方式中,所述运动系统还可以具有输入及输出装置,其特别是构建为环式给料器或者环带,并且将工件送入第一位置(并且优选将经加工的工件从第一位置移走)。其中,所述输入及输出装置优选在一个高于地面的高度上将工件输入,在所述输入及输出装置的面向地面的末端上测量的情况下,该高度至少为75cm,优选至少为90cm,并且优选小于135cm,特别是小于120cm。

可以借助所述输入及输出装置通过承载工件的工具托盘来将工件输入。就圆盘状的工件而言,这些工件借助钻孔例如以有间隙的方式套设在位于托盘上的定心销上,并且铺设在托盘的支承面上。就轴体状的工件而言,将这些工件以有间隙的方式插入托盘的容置口,并且视情况而定也将其铺设至托盘的支承面。所述保持单元不抓持托盘,而是直接抓持工件。

本发明还主张一种切齿机,其包含至少一个用于容置工件的工件主轴,并且包含工件装载及卸载系统,其具有根据上述方面中任一项所述的运动系统。

附图说明

下面结合附图对本发明的更多特征、细节和优点进行说明,图中:

图1为运动系统的透视图,

图2为运动系统的从另一视角视之的透视图,

图3为图1中的一个分区的放大图,

图4以轴向剖面图示出针对第一运动轨道的运动机构,以及

图5为工件位置的阐释性抽象示意图。

具体实施方式

如图1所示,运动系统100具有立柱30,在其下部区域内以可围绕立柱30旋转的方式设有旋转笼架20。所述旋转笼架具有充当上部周向支撑结构的齿圈24和充当下部周向支撑结构的环件22(图3)。此外,旋转笼架20具有充当轴向支撑结构的杆部,其还构成针对保持单元10、10'的导杆26。安设在立柱30上的驱动器35能够通过与齿圈24的齿轮耦合使得旋转笼架20发生旋转。其中针对旋转笼架20的旋转运动设有180°节拍,使得在一次运动后,对应保持单元10的导杆26与对应保持单元10'的导杆26'交换位置。

在立柱30的下部区域内设有沿立柱方向的轴向滑轨32(参阅图4),一个与驱动器36耦合的传动件34能够沿所述滑轨运动。驱动器36例如可以是形式为活塞-气缸装置的气动或液压驱动器。传动件34在其背离滑轨32的一侧上具有剖面呈u形的容置区域。在这个容置区域内可以容置有滚轮18,所述滚轮在保持单元10的面向立柱30的一侧上以允许滚轮围绕其轴线旋转的方式固定。在图4中,滚轮18的旋转轴从左向右水平延伸(在相对立柱30的极坐标中这对应径向)。如果滚轮18容置在传动件34中,则保持单元在传动件34的运动中跟随传动件的运动,并且通过其将导杆26环扣的区域16对运动进行导引。

如图1所示,这种竖直运动使得将工件2保持在如图1所示位置中的保持单元10竖直向上运动,从而将经保持的工件2送入更高的位置。在图1中,处于这个更高的位置中的工件2是用2+表示。其中,工件2的如图1所示的被保持于的位置对应所述第一位置,以及,用2+表示的工件的位置对应所述第三位置。

在立柱30上在处于齿圈24下方的高度上固定有呈圆弧状的滑轨38。然而,在滑轨32的区域内滑轨38是不连贯的,确切言之,设有空隙38l,在滚轮被传动件34带动的情况下,滚轮18能够在其竖直运动过程中穿过所述空隙。在保持单元10的竖直运动(其中工件2沿将工件从第一位置送入第三位置的运动轨道运动)后,可如同在实施例中揭示的那样(180°节拍)通过旋转笼架20的180°旋转运动将保持单元10转入图1中保持单元10'所处于的位置。借此,工件2沿第二运动轨道从第三位置移入第二位置。在这个第二位置中,工件2在图2中可见,并在这个位置中用2+rot表示(图2)。

在立柱30的这个加工侧设有另一竖直运动单元,其具有与前述位于立柱30的背离加工侧的一侧上的竖直运动单元大体相同的构造。借助这个(第三)运动单元能够将工件2附接至图2未绘示的夹紧装置,所述夹紧装置是以不能相对转动的方式安设在工件主轴200上。在这个对工件2进行加工的位置中,工件2是用2w表示(第四位置)。

在图5中,针对工件2以不绘示机器组件的方式再次示出在运动系统100的运动过程中经过的位置。通过第一运动单元使工件2从位置a抬升至位置b,且随后通过第二运动单元使工件偏转至位置c,且随后通过第三运动单元使工件下降至位置d(装载操作)。为了实现卸载,将经加工的工件2从位置d抬升至位置c,随后将工件重新偏转至位置b和重新下降至位置a。在经加工的工件2从位置c移入位置b期间,已同时将下一待加工的工件(由另一保持单元10'保持)从位置b偏转至位置c。

从图5可以清楚地看出,在使用数个(未绘示)的保持单元10”、10”'等的情况下,也可以采用不同于180°旋转的节拍,例如120°节拍或者90°节拍。在此情形下,工件2也在经过一个闭合的圆形轨迹(一整个周期)以及在此期间的加工后重新回到位置b。在采用120°节拍的情况下,立柱30的工件输入及输出侧与立柱30的加工侧并非位于相对的侧上,而是以错开120°的方式布置。存在另一位置,在该位置中将工件保持在闭合的运动轨道上,并且在该位置中例如可在工件上进行二次加工。在采用90°节拍的情况下,存在另两个位置,输入侧与加工侧在此可错开90°,但也可以如图1所示错开180°。

图1还示出在此示意性地配备环带81的输入及输出单元80,承载工件2的工具托盘82在所述环带上环绕。可以看出,保持单元10直接抓持工件2。为此设有的两个保持臂11在其抓持区域内具有内部保持爪12,其与工件2的外轮廓匹配。

工件可以如图1所示那样是圆盘状的齿轮或齿轮坯件,但也可以设想用于装载和卸载轴体状工件的运动。在此情形下,立柱30还可用作针对切齿机的尾座机构240的承载柱,通过运动系统100为所述尾座机构或其工件主轴200装载工件2以及将经加工的工件2卸载。

但示出的与尾座机构240的耦合仅为运动系统100的一种可行技术方案及耦合,所述运动系统也可以是独立的。

此外,本发明的前述实施例不构成对本发明的限制。确切而言,说明书和权利要求书中的各特征可以在其不同实施方式中对实现本发明具有重要意义。

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