一种铣打机自动上下料设备的制作方法

本实用新型属于铣打机辅助设备领域，涉及铣打机加工过程中金属棒料的自动上下料，更具体地说，涉及一种铣打机自动上下料设备。

背景技术：

轴类零件是机械设备中必不可少的传动部件，通常采用金属棒料加工而成。在洗衣机中，转轴是支撑滚筒、传递动力、完成洗衣功能的重要零部件，洗衣机轴的工作时具有高速旋转和传递扭矩的特点，并且工作环境恶劣，一般有水气、灰尘，此外，既要正反旋转，承受交变力矩，还要保证回转精度，以减少噪音、达到要求的疲劳极限。因此，对洗衣机转轴的尺寸精度、几何精度要求高，对加工要求也较高。

通过申请人此前申请过有关洗衣机转轴的生产工艺的专利文献(cn109623298a)可知，其需经过下料、磨削去皮、冷挤压、铣削端面和打中心孔，以及车削和辊压成型。其中，铣削端面和打中心孔是在铣打机上完成的，操作工将冷挤压后的坯料夹装在铣打机的工作台上进行加工，完成后再人工从工作台取下工件，因此，上下料操作完全由人工操作，自动化程度较低，劳动量大，生产效率较为低下，无法与前后工序形成自动生产线。当然，对于一般的轴件，现有技术中采用铣打机进行铣削端面和打中心孔，也基本采用人工上下料，并不局限于洗衣机转轴。

现有技术中对于轴件铣端面和打中心孔操作主要集中在能够一次性加工的机床本身改进，而很少考虑上下料，例如，中国专利文献cn104097068a公开了一种数控立式铣端面钻中心孔机床，它通过将左右滑鞍分别安装在床身的左右前侧，左右复合伸缩式双主轴动力头分别安装在左右两侧滑鞍上，轴向内伸缩式定位装置安装于右侧主轴箱上，钻、铣削刀具分别安装于左、右动力头主轴上，中间立柱垂直安置于床身中间后侧，整体式夹钳滑鞍垂直安装在中间立柱上，在整体式夹钳滑鞍上安装了一套可根据零件长短而任意调整的自定心夹爪，在整体式夹钳滑鞍上安装了一套可方便上下料的托料装置，从而实现一次夹装即可完成铣端面和钻中心孔操作，但其上下料依然需要人工操作。

当然，也有带辅助定位和卸料的机床，例如，中国专利文献cn105436893a公开了一种销轴自动铣两端面钻中心孔机床，通过在机床上集成、自动定位装置、自动夹紧装置、自动进给装置、自动双面铣装置、自动钻中心孔、套车装置和自动卸料装置，将铣两端端面，钻中心孔和套车一端的外圆组合成一道工序，自动喂料和自动卸料，提高生产效率。但是，该方案也存在一定的弊端：首先，需要人工逐个进行上料，操作工无法离开，上料连续性较差；其次，自动卸料也只是简单的将料从夹紧装置上顶出，掉落到卸料槽中滚落进行收集，卸料相对较为暴力，易损伤工件表面，且若有后续工序，无法较好的衔接；再者，适用于较长轴件加工，像洗衣机转轴此类短轴件不太适用，当然，其也不是采用铣打机进行加工。

综上可知，目前针对金属轴件铣端面和打中心孔，尤其是洗衣机转轴，采用铣打机进行加工时，上下料基本由人工操作，自动化程度较低，生产效率较为低下，不利于形成自动化生产线。

技术实现要素：

本实用新型提供一种铣打机自动上下料设备，其目的在于解决现有轴件采用铣打机进行铣端面和打中心孔操作加工过程中，需要人工逐个上下料，导致的劳动强度较大，自动化程度较低，生产效率低下的问题。

本实用新型还进一步提供了上述铣打机自动上下料设备的使用方法，完成轴件采用铣打机加工时自动上下料操作，且尤其适于应用到洗衣机转轴加工中。

为了解决铣打机加工过程中上下料问题，本实用新型的一种铣打机自动上下料设备包括输料装置和设置在输料装置输送方向一侧的取料机械手；所述输料装置包括带输送机构，以及位于带输送机构上的定位控制机构；所述带输送机构用于输送工件，其在输送方向上具有取料位，且沿输送方向在取料位的上侧为待加工区，下侧为成品区；所述定位控制机构用于控制将待加工区立放的工件放倒，并逐个送往取料位；所述取料机械手用于抓取位于所述带输送机构的取料位上的待加工工件，并送入铣打机，或将铣打机中已加工完成的工件送回所述带输送机构的取料位上。

采用上述方案，通过输料装置和取料机械手的协同配合完成工件的自动上下料，即输料装置将工件逐个送入取料位，取料机械手将取料位的工件抓取送入铣打机进行加工，并将加工完成的工件取回取料位，再由输料装置送出进入下一工序，此种方式，无需人工手持工件上下料，只需批量将工件摆放至输料装置上，即可在无人看护状况下实现自动加工，有效降低劳动强度，提高生产效率，便于自动化生产。

作为定位控制机构的一种结构形式，它包括位于所述带输送机构的待加工区的刹车组件、进料感应开关、放倒杆和到料感应开关；所述进料感应开关用于感应来料；所述刹车组件根据进料感应开关的来料信息控制允许单个工件往前输送，阻挡其它工件继续往前输送；所述放倒杆设置于带输送机构输送方向的上方，并位于刹车组件和取料位之间，其距离输送面的高度低于工件立于输送面上的高度；所述到料感应开关位于放倒杆和取料位之间，并靠近取料位设置，用于感应即将进入取料位的工件。在带输送机构上批量输送加工工件，并由定位控制机构控制逐个将待加工工件送入取料位，配合取料机械手可将工件抓取送入铣打机，铣端面和打中心孔后再抓回取料位，再由带输送机构输送至下一工序，从而完成工件的自动输送过程

作为带输送机构的一种结构形式，它包括输送架，以及通过带轮安装在输送架上的输送带；所述定位控制机构安装在输送架上沿输送带输送方向的一侧。采用带传输，相对比较平稳，也便于刹车组件对单个工件进料的控制。

在上述带输送机构结构基础上，所述输送带沿输送方向的两侧设置有侧挡边，以防止输送带上的工件掉落，并在取料位留有取料豁口，方便取放工件。

作为上述方案中刹车组件的一种优选方式，所述刹车组件包括安装在带输送机构上的刹车支座，以及安装在刹车支座上的刹车气缸和刹车挡块，刹车气缸驱动连接刹车挡块。所述刹车挡块具有可插入相邻两个工件之间的挡块端头。通过接受进料感应开关的感应信号，刹车气缸驱动刹车挡块伸缩移动，插入相邻两个工件之间的间隙中，允许单个工件进入取料位进行加工，阻挡后续工件继续前进，保证进料的有序性。

在上述刹车组件结构基础上，所述刹车挡块向着所述取料位的一侧安装有滚轮，滚轮滚动支撑在所述刹车支座的侧壁上。在刹车挡块阻挡带输送机构上的工件时会受到一定的推力，通过滚轮对刹车挡块进行支撑在刹车支座的侧壁上，可抵消推力，防止刹车气缸受力，延长刹车气缸使用寿命。

在上述定位控制机构的基础上，所述定位控制机构还可以包括位于所述带输送机构成品区的定位缸和出料感应开关，定位缸靠近取料位，出料感应开关远离取料位。定位缸可使得每次进入取料位的工件位置准确且相同，确保在铣打机上夹装的准确性，出料感应开关则可以检测被送出的加工完工件，便于错误纠正，以及计数。

作为上述输料装置的优选方式，所述放倒杆为电磁铁，从而可对工件进行吸附，工件可缓慢放倒，对带输送机构的冲击较小。

作为上述铣打机自动上下料设备中取料机械手的一种实现方式，它包括箱架、主轴、转臂、取料轴和夹爪部分；所述主轴通过轴承支撑安装在箱架上，其一端传动连接安装在箱架上的旋转驱动件；所述转臂的一端固定连接主轴的另一端，其另一端可转动连接取料轴的一端；所述取料轴的另一端安装夹爪部分；所述取料轴与所述主轴两者的旋转轴线平行，并位于水平面内。其中，旋转驱动件为电机、旋转气缸、旋转油缸，或其他能够驱动主轴的结构都可，优选采用旋转气缸，简单易行。采用此种取料机械手结构，配合输料装置使用，能够逐个抓取输料装置上放置的待加工工件，送入铣打机的工作台上夹持加工，并将加工后工件抓取送回输料装置上，从而实现自动化上下料操作。

在上述取料机械手结构基础上，所述主轴通过轴承安装在支撑套筒内，支撑套筒固定于所述箱架上，所述主轴端部伸出支撑套筒后连接所述转臂。这样可以提高主轴的支撑稳定性，也对主轴具有较好的保护。

在上述采用支撑套筒的结构基础上，铣打机辅助取料机械手还包括同步组件；所述同步组件包括两个同步轮，以及套在两个同步轮之间的同步带；两个同步轮中，其中一个固定套装在所述支撑套筒上，另一个固定套装于所述取料轴上。通过增加同步组件，可保证主轴无论旋转何种角度，夹爪部分的抓取反向始终保持向下，并且在转动过程中夹爪部分不会发生抖动，抓取工件稳定可靠，保证上料精度。

作为夹爪部分的进一步改进，夹爪部分包括气动手指和两对夹爪，气动手指通过连接座连接所述取料轴，气动手指驱动连接两对夹爪，能够简单可靠的实现对工件的抓取。更进一步地，在所述气动手指上对应夹爪夹持物料的位置设置取料感应开关，可检测夹爪是否夹取工件，以便控制系统有效控制气动手指动作。

作为进一步改进，所述主轴和取料轴均为中空轴，所述转臂沿长度方向开设槽，且所述转臂的槽两端通过孔分别连通所述主轴和取料轴的中空腔体。这样设计，便于线路和管路从箱架侧穿入接至夹爪部分位置，路线相对隐蔽，不仅美观，且较好保护线路和管路。

作为进一步改进，所述箱架的一外侧安装控制柜，内部可安装电路控制元件，以及相应操控按钮。

本实用新型提供上述铣打机自动上下料设备的使用方法，对轴件采用铣打机加工时的上下料操作，其操作步骤为：

①将多个待加工工件立起，并排放置在输料装置的带输送机构上，并处于定位控制机构之前；

②带输送机构向前输送工件，当工件输送至进料感应开关位置，并有一个工件通过时，进料感应开关产生感应信号，控制系统接收感应信号，并控制刹车气缸驱动刹车挡块伸出，插入刚通过的的一个工件与其后相邻的工件之间，阻挡后续工件继续前进；

③带输送机构带动以上通过进料感应开关的工件继续前进，当送至放倒杆位置时，被阻挡，工件倒下，并继续向前输送；

④被放倒的工件被输送至到料感应开关位置时被感应，带输送机构停止动作，取料机械手动作，处于带输送机构的取料位上方，准备进行取料；

⑤当取料机械手准备完毕后，带输送机构动作将工件送入取料位，且工件被伸出的定位缸限制定位；取料机械手抓取工件，并送入铣打机进行加工；

⑥铣打机加工完成的工件，由取料机械手抓取放回取料位；

⑦定位缸缩回，带输送机构带动加工完的工件进入成品区，并被出料感应开关感应，完成一个工件的加工；

⑧重复上述步骤即可对工件进行连续加工。

上述的铣打机自动上下料设备尤其适于在洗衣机转轴加工中的应用，用于铣打机对洗衣机转轴铣端面和打中心孔加工的自动上下料操作。

附图说明

图1为实用新型铣打机自动上下料设备的立体结构示图；

图2为图1的局部放大图；

图3为铣打机自动上下料设备中输料装置的立体结构视图；

图4为输料装置的俯视结构视图；

图5为图4中定位控制机构部分的局部放大视图；

图6为铣打机自动上下料设备中取料机械手的立体结构视图；

图7为取料机械手从一端面观察视图；

图8为取料机械手中夹爪部分的立体结构视图；

图9为实用新型铣打机自动上下料设备工作状态示意图。

附图中的标号分别表示为：

100、输料装置；110、支架；120、带输送机构；121、输送带；122、取料位；123、侧挡边；130、定位控制机构；131、刹车组件；1311、刹车支座；1312、刹车气缸；1313、刹车挡块；1314、挡块端头；132、进料感应开关；133、放倒杆；134、到料感应开关；135、定位缸；136、出料感应开关；

200、取料机械手；210、箱架；211、支撑套筒；220、主轴；230、转臂；240、取料轴；250、夹爪部分；251、气动手指；252、夹爪；253、v型槽口；254、连接座；260、同步组件；261、同步轮；262、同步带；270、旋转驱动件；280、取料感应开关；290、控制柜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

图1展示了本实施例铣打机自动上下料设备的整体结构视图，主要由两部分组合而成，包括输料装置100和设置在输料装置100输送方向一侧的取料机械手200。其中，输料装置100用于布置并输送工件，即将待加工的工件逐个输送至指定位置，便于取料机械手200抓取，并将加工完的工件送至下一工序；取料机械手200则用于将输料装置100上指定位置的待加工工件抓取送入铣打机进行加工，并将加工完的工件从铣打机取回至输料装置100。两者的配合形式见图2的局部放大视图，通过输料装置100和取料机械手200的协同配合完成工件的自动上下料，无需人工手持工件上下料，只需批量将工件摆放至输料装置100上，即可在无人看护状况下实现自动加工，有效降低劳动强度，提高生产效率，便于自动化生产。下面对它们的具体结构和使用方法进行详细说明。

如图3、图4和图5所示，展示了本实施例输料装置100的一种实现方式。该输料装置100包括支架110、安装在支架110上的带输送机构120，以及位于带输送机构120上的定位控制机构130。其中，支架110作为支撑基础，设置三个，从带输送机构120的两端和中间对其进行支撑；带输送机构120用于输送工件，其在输送方向上具有取料位122，且沿输送方向在取料位122的上侧为待加工区，下侧为成品区；而定位控制机构130用于控制将待加工区立放的工件放倒，并逐个送往取料位122。

带输送机构120可采用现有较为常规的皮带输送结构，当然，也可以采用其他的输送形式，比如链传动，但此处轴件的传动加工而言，采用皮带输送结构较为适宜，输送更加平稳，对轴件的支撑也较好，也不易损伤工件表面，也便于定位控制机构130对单个工件进料的控制。为此，带输送机构120包括输送架，以及通过带轮安装在输送架上的输送带121；其中，输送架作为带轮的支撑部件，两端各安装一个带轮，并通过电机驱动，而输送带121套在两个带轮之间。为了更好的对输送带121进行支撑，在两个带轮之间安装多个支撑轮，对输送带121进行有效支撑。

为了保证工件在输送带121的稳定可靠，结合图2和图5所示，在输送带121沿输送方向的两侧设置有侧挡边123，以防止输送带121上的工件掉落，并在取料位122留有取料豁口，方便取料机械手200抓取工件。

定位控制机构130安装在带输送机构120的输送架上沿输送带121输送方向的一侧，对带输送机构120上输送的工件进行有序控制进给。如图5所示，给出了本实施例所采用的结构形式，它包括位于带输送机构120的待加工区的刹车组件131、进料感应开关132、放倒杆133和到料感应开关134，以及位于带输送机构120成品区的定位缸135和出料感应开关136。其中，进料感应开关132用于感应待加工工件的来料；刹车组件131则根据进料感应开关132的来料信息控制允许单个工件往前输送，阻挡其它工件继续往前输送；放倒杆133则用于将立起来料的工件放倒，便于取料机械手200抓取工件；到料感应开关134则感应即将进入取料位122的待加工工件；定位缸135则用于对进入取料位122的工件进行定位，使得每次工件在取料位122的位置相同，保证取料机械手200上料的准确性；出料感应开关136则感应被送出的加工完成的工件。

定位控制机构130中刹车组件131距离取料位122最远，以控制工件的逐个进给。放倒杆133设置于带输送机构120输送方向的上方，并位于刹车组件131和取料位122之间，其距离输送面的高度低于工件立于输送面上的高度，从而带输送机构120带动立放的工件碰到放倒杆133，由于工件上端被阻挡，下端在运动，即可被放倒。并且放倒杆133优选采用电磁铁，通电具有磁性，从而可对工件进行吸附，工件可缓慢放倒，对带输送机构120的冲击较小。到料感应开关134距离取料位122最近，紧靠取料位122设置，也就是位于放倒杆133和取料位122之间，以便于控制工件何时进入取料位122。进料感应开关132与刹车组件131上下并行设置，这样，进料感应开关132刚一个工件通过，控制系统即可控制刹车组件131在规定时间阻挡后续工件继续前进，实现逐个给料。

对于成品区的定位缸135和出料感应开关136，定位缸135靠近取料位122，出料感应开关136远离取料位122。定位缸135可使得每次进入取料位122的工件位置准确且相同，确保在铣打机上夹装的准确性，出料感应开关136则可以检测被送出的加工完工件，便于错误纠正，以及便于实现计数。

为实现刹车组件131的功能，本实施例提供刹车组件131的一种实现方式，它包括安装在带输送机构120上的刹车支座1311，以及安装在刹车支座1311上的刹车气缸1312和刹车挡块1313，刹车气缸1312驱动连接刹车挡块1313。其中，刹车支座1311采用板折弯成u型而成，并具有盖，可盖合，将刹车气缸1312和刹车挡块1313装在内；刹车挡块1313具有在刹车气缸1312驱动下可插入带输送机构120上输送的多个工件中相邻两个工件之间的挡块端头1314，从而可阻挡工件继续向前输送，且挡块端头1314呈三角尖形，方便插入两个工件之间。这样，通过接受进料感应开关132的感应信号，刹车气缸1312驱动刹车挡块1313伸缩移动，插入相邻两个工件之间的间隙中，允许单个工件进入取料位122进行加工，阻挡后续工件继续前进，保证进料的有序性。

当刹车挡块1313阻挡工件继续前行时，工件对刹车挡块1313具有推力，间接造成刹车气缸1312受力，因此，本实施例在刹车挡块1313向着取料位122的一侧安装有滚轮，滚轮滚动支撑在刹车支座1311的侧壁上，通过滚轮对刹车挡块1313进行支撑，可抵消推力，延长刹车气缸1312使用寿命。

如图6和图7所示，本实施例给出了取料机械手200的一种实现结构，以实现其抓取位于带输送机构120的取料位122上的待加工工件，并送入铣打机，然后再将铣打机中已加工完成的工件送回带输送机构120的取料位122上。该取料机械手200包括箱架210、主轴220、转臂230、取料轴240和夹爪部分250。其中，箱架210作为其他部件的安装基础，其固定于输料装置100中三个支架110的中间一个支架110位置处，且面向输料装置100一侧安装控制柜290，内部可安装电路控制元件，以及相应操控按钮，便于对设备进行操控。

在箱架210上安装旋转驱动件270和支撑套筒211，旋转驱动件270驱动连接主轴220的后端，主轴220通过轴承可转动支撑安装在支撑套筒211，提高主轴220的支撑稳定性，也对主轴220具有较好的保护，且主轴220的前段伸出支撑套筒211，以通过销固定连接转臂230的后端；转臂230的前段通过轴承可转动连接取料轴240靠近后端，而取料轴240的前段则安装夹爪部分250。

旋转驱动件270作为动力元件，需要对主轴220提供旋转动力，因此，可采用现有技术中的多种结构，例如，采用电机、旋转气缸、旋转油缸等，这里优选采用旋转气缸，简单易行。为保证抓取工件时，工件始终向下便于送入铣打机进行夹装，取料轴240与主轴220两者的旋转轴线平行，并位于水平面内，从而转臂230在竖直平面内进行转动，将工件在输料装置100和铣打机之间交换。

需要特别说明的是，在转臂230旋转过程中，夹爪部分250抓取方向虽然始终朝下，但是晃动较为厉害，容易造成工件移位、掉落，难以精准抓取，为此，取料机械手200上增加同步组件260。同步组件260包括两个同步轮261，以及套在两个同步轮261之间的同步带262；两个同步轮261中，其中一个固定套装在支撑套筒211上，另一个固定套装于取料轴240后端上，通过增加同步组件260，可保证主轴220无论旋转何种角度，夹爪部分250的抓取反向始终保持向下的同时，在转动过程中夹爪部分250不会发生抖动，抓取工件稳定可靠，保证抓料精度。

夹爪部分250用于抓取工件，可采用现有技术中常用的机械夹爪。如图8所示，本实施例的夹爪部分250包括气动手指251和两对夹爪252，气动手指251通过连接座254连接取料轴240的前端。连接座254上具有吊耳，吊耳套在取料轴240上，吊耳两侧通过销紧圈限位紧固，气动手指251通过螺栓安装在连接座254底部。气动手指251驱动连接两对夹爪252，每个夹爪252具有一个v型槽口253，这样一对夹爪252可形成一个夹持空间，能够简单可靠的实现从工件轴向进行两点可靠抓取。为了使夹爪部分250能够准确感应是否抓取工件，在气动手指251上对应夹爪252夹持物料的位置设置取料感应开关280，可检测夹爪252是否夹取工件，以便控制系统有效控制气动手指251动作。

夹爪部分250的工作需要连接气路和电路，因此，主轴220和取料轴240均为中空轴，转臂230沿长度方向开设槽，且转臂230的槽两端通过孔分别连通主轴220和取料轴240的中空腔体。这样设计，便于线路和管路从箱架210侧穿入接至夹爪部分250位置，路线相对隐蔽，不仅美观，且较好保护线路和管路。

以上对本实施例的铣打机自动上下料设备的组成结构进行了较为详细的说明，其可用于轴件的输送和上料，当然，发明人主要针对铣打机进行的设计，便于轴件在铣打机上铣两端面和钻中心孔。下面以该设备用于铣打机对洗衣机转轴铣端面和打中心孔加工的自动上下料操作为例，对加工方法进行说明。如图9所示，具体操作如下：

①将冷拔成型后的多个洗衣机转轴坯料竖直并排立放在输料装置100中带输送机构120的输送带121上，当然，工件都位于定位控制机构130之前，以进行逐个进料；

②带输送机构120工作，输送带121向前输送工件，当工件输送至进料感应开关132位置，并有一个工件通过时，进料感应开关132产生感应信号，控制系统接收感应信号，并控制刹车气缸1312驱动刹车挡块1313伸出，挡块端头1314插入刚通过的的一个工件与其后相邻的工件之间，阻挡后续工件继续前进，也就是后续工件等待进料；

③带输送机构120的输送带121带动以上通过进料感应开关132的工件继续前进，当送至放倒杆133位置时，被阻挡，工件倒下，并继续向前输送；

④被放倒的工件被输送至到料感应开关134位置时被感应，带输送机构120停止动作，取料机械手200动作，转臂230向输料装置100侧转动，夹爪部分250处于带输送机构120的取料位122上方，准备进行取料；

⑤当取料机械手200准备完毕后，带输送机构120动作将工件送入取料位122，且工件被伸出的定位缸135阻挡限制定位；取料机械手200工作，气动手指251驱动夹爪252抓取工件，然后转臂230向铣打机侧转动，将工件送入铣打机进行铣端面和钻中心孔加工；

⑥铣打机加工完成工件后，取料机械手200工作，夹爪252从铣打机中抓取工件，并将工件放回输料装置100上的取料位122；

⑦定位缸135缩回，带输送机构120的输送带121带动加工完的工件进入成品区，并被出料感应开关136感应，确认出料，以及系统计数，完成一个工件的加工；

⑧重复上述步骤即可对工件进行连续加工。

由此加工过程可以看出，采用本实施例的铣打机自动上下料设备辅助铣打机的加工，只需初始时批量放入工件，或直接连接上一工序，即可自动完成工件的上下料操作，无需人工介入，可有效降低劳动强度，提高生产率，实现自动化生产。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。