专利名称：定杆类零件激光淬火装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工设备技术，特别涉及定杆类零件激光淬火装置。
背景技术：
激光淬火由于具有淬火零件不变形，激光淬火的热循环过程快；几乎不破坏表面粗糙 度；激光淬火不开裂；可对局部、沟、槽淬火；激光淬火清洁、高效，不需要水或油等冷 却介质；淬火硬度比常规方法高，淬火层组织细密、强韧性好等特点，应用越来越广泛。 而且，激光淬火不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈，对零件 的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制，因此，激光淬火正逐步取代 感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽 略，表面粗糙度基本不变，不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求，并有利于实 现自动化加工。激光淬火是以高能量密度的激光束对工件加工面快速扫描，使金属表面加 热到相变温度以上，然后以极高的速度冷却，达到表面硬化的热处理过程。激光是一种不 可见的远红外线，对人体有极大的危害性，因此从安全考虑，加工中一般要求激光垂直向 下扫描。
在纺织机械中，定杆是其中的关键零件，对于被加工对象定杆，因其长度为325毫米， 长径比大于10的双向多锥体；淬火表面是一端d)4.5亳米的60°锥面，淬火工艺要求工 件以锥面定位，垂直安装。因此，定杆结构特点及激光淬火工艺要求，都给定杆激光淬火 过程中的自动上料、下料带来特别的困难。目前，尚无激光淬火装置，特别是自动生产线， 也无可供参考的资料。与一般圆柱体工件相比主要存在以下几方面突出的困难(1)工件 在储料器中轴线互相平行，或呈扇形分开，或无规律的相互交叉，造成抓料困难。(2)因 工件轴线相互交叉，若采用重力抓料方式，则在出料口上方用以形成拱形，影响抓料的顺
利进行。(3)工件双向多锥不对称，自动定向比较困难。(3)靠重力在滚道上输送，当工
件到位时在长度方向上只有局部接触，因冲击波动的影响，工件轴线位置不稳定，造成隔
料困难。(4)工件细长，又要求较高的加工效率，因此，不宜采用机械手供料。
实用新型内容
针对细长定杆锥面淬火加工的特殊要求，本实用新型的目的是提供一种能够实现定杆 激光淬火及其自动上料、下料，保证定杆淬火质量和效率的定杆类零件激光淬火装置。 实现本实用新型目的的技术方案是
一种定杆类零件激光淬火装置，其特征在于包括自动上下料装置及定杆激光淬火加工 设备两大部分，其电动部份由控制系统控制；
1)自动上下料装置由抓料提升装置、摆动隔料机构和转位送料装置组成；其中，
A、 抓料提升装置包括抓料器、链条和滚道；抓料器由依次排列于链条上的平行的直 角钢板组成，通过螺钉安装于链条架上并穿过料箱，链条由电机带动；
B、 摆动隔料机构由隔料爪、固定轴、连杆和磙轮构成；隔料爪相间设于滚道的上方， 并安装于机架上；隔料爪和悬挂连杆通过控制装置控制；悬挂连杆一端设有磙轮，另一端 通过固定轴与机架连接；
C、 转位送料装置主要由转位锥轮和顶料器组成；转位锥轮为锥角为90度的圆盘结构， 由三层安装在一起的圆盘组成，轴线呈45度安装，其上相间设有用于安放定杆的固定槽； 顶料器固定在转位锥轮的支撑架上；
2)定杆激光淬火加工设备 定杆激光淬火加工由激光淬火装置和回转工作台构成；其中，
回转工作台由弹簧夹头、定位圆环、上料器、导向杆和端面凸轮盘构成；回转工作台 (定位圆环)沿圆周等分成120个工位，共有120个上料器，每个上料器有一个弹性夹头； 120个弹性夹头分别与定位圆环上的120个锥孔对应；上料器与导向杆和弹簧夹头连接成 为一个整体，在导向杆上面安装有一个弹簧。端面凸轮盘厚度为渐变结构，与转位锥轮相 邻处为最低面，正对激光淬火装置11处为最高面，端面凸轮盘形状保证定杆按要求依次 实现通过、上料、淬火、下料等工位。上料器、导向杆、弹簧夹头与工作台的定位圆环一 起转动，导向杆下端在弹簧作用下保证定杆5始终与固定的端面凸轮盘接触，使上料器在 回转的同时作垂直升降运动。上升时定杆被送进定位圆环的锥孔内实现上料安装。经激光 束扫描后，上料器的弹簧夹头带动工件下降，退出定位圆环的锥孔之后，再由卸料器实现 卸料。
采用上述技术方案后，可以实现定杆类零件的激光淬火生产自动化，操作者只需按要 求把定杆零件放入储料箱中，激光淬火生产设备及自动上、下料装置即可自动完成整个生 产过程，能够实现定杆激光淬火及其自动上料、下料，保证定杆淬火的质量和效率的定杆 激光淬火装置。该实用新型的生产效率高，人为因素影响小，淬火质量高并且稳定。
图l:转位送料装置和回转工作台结构简图2:本实用新型的平面布置示意图3:抓料提升装置和摆动隔料机构结构简图。
具体实施方式
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以下结合附图和具体方式对本实用新型作进一步说明。
本实用新型定杆类零件激光淬火装置，主要包括自动上下料装置及定杆激光淬火加工 设备两大部分，其电动部份由控制系统控制。 1、自动上下料装置
自动上下料装置的作用是实现定杆激光淬火的自动供料，其生产效率主要决定于抓料 器的抓料效率，为保证高效自动供料，在进行了大量的分析研究后，设计出该方案。根据 零件加工要求，自动上下料装置由抓料提升装置和摆动隔料机构组成。如图2和图3所示， 抓料提升装置把按一定方式放在储料箱1中的定杆5通过抓料器2输送至储料框1上沿的 滚道4上。摆动隔料机构把储料框1内沿滚道4上的定杆5分装到转位锥轮15的水平位 置固定槽中，转位锥轮15经旋转180度后，定杆5的轴线由水平位置转变为垂直位置状 态，从而实现定杆激光淬火的自动供料。其中，
1) 抓料提升装置(参见图3右侧)
抓料提升装置主要包括抓料器2、链条3和滚道4构成，抓料器2是由依次排列于链 条上的平行的直角钢板组成，通过螺钉安装于链条3架上并穿过料箱1，链条3由电机带 动使抓料器2作逆时针转动，由抓料器2把工件定杆5输送至储料框的滚道4上。自动供 料系统的生产效率主要决定于抓料器的抓料效率，为保证高效自动供料，定杆5由人工按 要求的方向放于储料箱1中，链条3带动抓料器2作逆时针转动把定杆5输送至储料框的 滚道4上。该供料装置具有搅拌、消拱及剔料等作用，采用了刚性传动系统。
2) 摆动隔料机构(参见图3的中部)
摆动隔料机构由隔料爪6、隔料爪7、固定轴8、连杆9和磙轮10构成；隔料爪6和 隔料爪7相间设于滚道4的上方并安装于机架上；隔料爪6、隔料爪7和悬挂连杆9通过 控制装置控制其协调运动，完成分料作业。摆动隔料机构绕固定轴8摆动，两隔料爪6、 7 分隔滚道4输送定杆5并分装到转位送料装置处于水平位置的固定槽中；转位锥轮15顺 时针转动时，隔料爪7放过定杆5落到转位锥轮15顶面的固定槽上，并由滚道4的端面 推进，同时转位锥轮15使连杆9下端的磙轮10作升降运动，把定杆5压入下方的转位锥
轮15固定槽中；反时针摆动时，定杆5进入隔料爪6，而被隔枓爪7拖住，悬挂连杆9一 端连接磙轮IO，另一端通过固定轴8安装于机架上。 3)转位送料装置(参见图1的右侧)
转位送料装置主要由转位锥轮15和顶料器16组成，转位锥轮15为锥角为90度的圆 盘结构，由三层安装在一起的圆盘组成，轴线呈45度安装，其上相间设有用于安放定杆5 的固定槽；转位锥轮15的固定槽处于水平位置时输入隔料机构分料的定杆5 (工件)，经 旋转180度后，工件轴线由水平位置转变为垂直位置状态；顶料器16固定在转位锥轮15 的支撑架上(或转位锥轮15中间支撑圆套上)，不随转位锥轮15旋转。当转位锥轮15旋 转180度后，工件轴线由水平位置转变为垂直位置状态，在"啮合点"P处，由顶料器16 把工件横向顶入弹簧夹头12中，弹性夹头12夹持工件进入定杆激光淬火加工设备中。
该装置的作用是将工件位置从水平位置转变为垂直位置，在运动过程中将工件传送到 回转工作台。转位锥轮15以工件4)7. 5-0〉01mm圆柱部分中点所在位置的直径为计算直径。 转位锥轮计算直径处与回转工作台保持对滚运动，工件在"啮合点"P由顶料器16的斜面 顶进回转工作台的上料夹头。
2、定杆激光淬火加工设备
定杆激光淬火加工设备由激光淬火装置11和回转工作台构成，其作用是将自动上下 料装置提供的工件输送到激光淬火的准确位置进行淬火；其过程是由回转工作台完成。激 光淬火装置11采用现有的二极管激光器。
回转工作台(参见图1和图2的左侧)由弹簧夹头12、定位圆环13、上料器14、导 向杆17和端面凸轮盘1S构成；回转工作台的定位圆环13沿圆周等分成120个工位，共 有120个上料器14，每个上料器14有一个弹性夹头12; 120个弹性夹头12分别与定位圆 环13上的120个锥孔对应；上料器14与导向杆17和弹簧夹头12连接成为一个整体，在 导向杆上面安装有一个弹簧；端面凸轮盘18的上面为渐变厚度面，与转位锥轮相邻处为 最低面，正对激光淬火装置处为最高面，其形状保证工件按要求依次实现通过、上料、淬 火、下料等工位。
其工作原理上料器14、导向杆17、弹簧夹头12与工作台的定位圆环13由控制系 统控制一起转动，导向杆17下端在弹簧作用下始终与固定的端面凸轮盘18接触，由于端 面凸轮盘18上面为渐变厚度可使上料器14在回转的同时作垂直升降运动。上升时定杆被 送进定位圆环13的锥孔内实现上料安装；经激光淬火装置ll的激光束扫描后，定杆被定 位圆环13带动转动并下降(由上料器14的弹簧夹头12带动定杆下降)，退出定位圆环13 的锥孔之后，再由卸料器实现卸料。
此外，由于加工过程可能出现不可预料的情况，因此，该设备设计了电控安全保险装 置，该装置位于供料系统的运动输入端，并与生产设备的控制系统相联，当供料系统的任 一功能装置出现阻挡、卡住等异常现象而过载时，全线立即停车，并自动关闭光闸，切断 激光束保护工件及设备不致因机械过载增加和激光连续照射而损坏，确保生产安全。
权利要求1、一种定杆类零件激光淬火装置，其特征在于主要由自动上下料装置及定杆激光淬火加工设备两大部分构成，其电动部份由控制系统控制；1)自动上下料装置由抓料提升装置、摆动隔料机构和转位送料装置组成；其中，A、抓料提升装置包括抓料器(2)、链条(3)和滚道(4)；抓料器(2)由依次排列于链条上的平行的直角钢板组成，通过螺钉安装于链条(3)架上并穿过料箱(1)，链条(3)由电机带动；B、摆动隔料机构由隔料爪(6、7)、固定轴(8)、连杆(9)和磙轮(10)构成；隔料爪(6、7)相间设于滚道(4)的上方，并安装于机架上；隔料爪(6、7)和悬挂连杆(9)通过控制系统控制；悬挂连杆(9)一端设有磙轮(10)，另一端通过固定轴(8)与机架连接；C、转位送料装置主要由转位锥轮(15)和顶料器(16)组成；转位锥轮(15)为锥角为90度的圆盘结构，由三层安装在一起的圆盘组成，轴线呈45度安装，其上相间设有用于安放定杆(5)的固定槽；顶料器(16)固定在转位锥轮(15)的支撑架上；2)定杆激光淬火加工设备定杆激光淬火加工设备由激光淬火装置(11)和回转工作台构成；其中，回转工作台由弹簧夹头(12)、定位圆环(13)、上料器(14)、导向杆(17)和端面凸轮盘(18)构成；回转工作台沿圆周等分成120个工位，共有120个上料器(14)，每个上料器(14)有一个弹性夹头(12)；120个弹性夹头(12)分别与定位圆环(13)上的120个锥孔对应；上料器(14)与导向杆(17)和弹簧夹头(12)连接成为一个整体，在导向杆上面安装有一个弹簧；端面凸轮盘(18)厚度为渐变结构，与转位锥轮相邻处为最低面，正对激光淬火装置(11)处为最高面。
2、根据权利要求1所述的定杆类零件激光淬火装置，其特征在于所述自动上下料装置的电机控制系统中设有电控安全保险装置，并与控制系统相联。
专利摘要一种定杆类零件激光淬火装置，其特征在于包括自动上下料装置及定杆激光淬火加工设备两大部分，其电动部份由控制系统控制；自动上下料装置由抓料提升装置、摆动隔料机构和转位送料装置组成；定杆激光淬火加工设备由激光淬火装置和回转工作台构成。采用上述技术方案后，可以实现定杆类零件的激光淬火生产自动化，操作者只需按要求把定杆零件放入储料箱中，激光淬火生产设备及自动上、下料装置即可自动完成整个生产过程，能够实现定杆激光淬火及其自动上料、下料，保证定杆淬火的质量和效率的定杆激光淬火装置。该实用新型的生产效率高，人为因素影响小，淬火质量高并且稳定。
文档编号C21D1/09GK201201958SQ20082009850
公开日2009年3月4日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者毅 张 申请人:重庆大学