一种游标卡尺热处理自动化系统的制作方法

本实用新型涉及自动设备领域，特别是一种游标卡尺热处理自动化系统。

背景技术：

游标卡尺主、副尺的内、外爪常用来测量工件或零部件尺寸，需要具有较好的耐磨损性能，必要的表面处理不可或缺，热处理是经济的可选方案之一。

人工热处理是热处理的一大途径，然而人们进行大量的、机械性的重复工作，劳动强度大，时间不容易控制，工艺不稳定，热处理的持续时间也不好控制，另外，在热处理的环境下长时间工作，或多或少影响身心健康。所以，开发一种自动化热处理系统，替代人工劳动,具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供一种游标卡尺热处理自动化系统，通过使用自动化结构替代人工对游标卡尺进行热处理时的操作动作，通过对游标卡尺尺身抓起，然后切换夹持其尾部，对并移动到热处理装置处对游标卡尺主、副尺的内、外爪进行热处理。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种游标卡尺热处理自动化系统，包括固定座、热处理装置和工件摆放台，热处理装置和工件摆放台相对设置在固定座两侧；其特征在于：所述固定座包括上下相对且平行设置的上横梁和下横梁，所述热处理装置和工件摆放台相对设置在下横梁两端部处；所述上横梁上设有与其滑动连接的上滑动件，上滑动件能够沿上横梁水平滑动；所述上滑动件上设有第一夹爪，第一夹爪能够相对上滑动件上下移动并抓取放置在工件摆放台内的工件；所述下横梁上设有与其滑动连接的下滑动件，下滑动件能够沿下横梁水平滑动，且下滑动件上设有第二夹爪；所述第一夹爪和第二夹爪设置在同一平面上，且第一夹爪和第二夹爪能够相向移动到同一水平轴线上；所述第一夹爪朝向工件摆放台工件垂直设置，所述第二夹爪朝向热处理装置设置。

本方案重点在于公开一种自动结构完成对游标卡尺主和副尺的内、外爪进行热处理，具体是通过对夹持游标卡尺一端，并伸入热处理装置中进行热处理，在热处理完成后将其送入下一工序，并抓取下一个工件。通常工件摆放台中为方便放置游标卡尺，一般采用叠加摆放，同时热处理的重点在于对游标卡尺主和副尺的内、外爪进行热处理，这样热处理时可对游标卡尺一端夹持并伸入热处理装置中，这个过程需要保证夹持效果同时不损害游标卡尺。本方案中，通过在设置两组可切换的夹持抓取结构，包括第一夹爪和第二夹爪；第一夹爪垂直工件摆放台设置，对应游标卡尺中部夹起游标卡尺，具体夹持部位是非工作部位的主尺尺身中部侧边，这样可以保证不损坏尺身同时保证抓取过程稳定；第一夹爪移动到第二夹爪前方两者切换夹持，第二夹爪对应夹持游标卡尺尺主尺身尾部，保证夹持效果及需热处理的部位全部伸入热处理装置中。通过第一夹爪和第二夹爪完成抓起-切换夹持-移送(热处理装置)、取出(放入下工序)一整个热处理所需工作动作，整个过程动作可以自动完成。

优选地，所述上滑动件一端与上横梁通过滑动副连接，另一端相对上横梁垂直向下设置；所述第一夹爪与上滑动件平行设置且与其通过滑动副连接；所述下滑动件一端与下横梁通过滑动副连接，另一端相对下横梁垂直向上设置；所述第二夹爪相对下滑动件垂直设置且与其通过滑动副连接；所述上滑动件和下滑动件之间互不接触。为方便第一夹爪和第二夹爪之间动作切换及对游标卡尺抓起、夹紧；第一夹爪可垂直对应游标卡尺，这样方便抓起操作；第一夹爪抓起游标卡尺后可由上滑动件带动其移动到第二夹爪与热处理装置之间或者第二夹爪由下滑动件带动移动到第一夹爪之后，这时使第一夹爪和第二夹爪同一水平轴线方便夹持动作切换；动作切换后第一夹爪回返抓取下一个游标卡尺工件。第一夹爪和第二夹爪之间可以在同一平面上平行移动，且相不干涉。

优选地，所述固定座为垂直设置的矩形框架结构，所述上滑动件和下滑动件设置在固定座同一侧面。这样大部分功能元件都可以集中到固定座上，保证结构紧凑，减少空间占用，同时方便在现有工艺生产线上进行改进安装。

优选地，还包括接近开关：对应上滑动件设置且对应安装在上横梁两端的第一接近开关和第二接近开关，对应第一夹爪设置并安装在上滑动件上端的第三接近开关，对应工件摆放台且安装在第一夹爪上的第四接近开关；对应下滑动件设置且对应安装在下横梁两端的第五接近开关和第六接近开关，对应第二夹爪设置并安装在下滑动件上端的第七接近开关，对应第二夹爪且安装在下滑动件下端的第八接近开关。接近开关可以对应本系统中各个移动部件，用于控制其移动，仅通过接近开关实现移动部件移动位置及动作控制，减少精密传感器的使用，减少制作成本，但能够高效完成需要动作。

优选地，所述第五接近开关设置在下横梁对应热处理装置一端，所述第六接近开关设置在下横梁中部。这样可以使得下滑动件的起始位置和上滑动件的起始位置相互错开，保证两者动作流畅性，避免相互干扰情况。

优选地，所述上滑动件包括呈直角设置的安装端和上导向板，所述安装端呈倒U形结构，并与上横梁前后侧面上的滑槽对应安装，上导向板相对朝下设置；所述下滑动件包括呈直角设置的安装端和下导向板，所述安装端呈倒U形结构，并与下横梁前后侧面上的滑槽对应安装，下导向板相对朝上设置；所述上导向板和下导向板设置在同一平面上，且上导向板长度大于下导向板长度；所述上导向板在其安装方向上设有滑槽，并对应通过滑动副连接第一夹爪；所述下导向板在其安装方向上设有滑槽，并对应通过滑动副连接第二夹爪。通过滑动副连接可以实现第一夹爪和第二夹爪在水平方向和垂直方向上移动，其中上滑动件和下滑动件结构设置可方便操作动作的进行，其安装端呈倒U形结构保证对应下横梁或上横梁前后侧面上的滑槽，保证滑动稳定性，避免晃动。

优选地，所述第二夹爪包括伺服电机、转杆、气动夹爪和滑动座，所述滑动座与下滑动件滑动副连接，所述气动夹爪通过转杆与伺服电机连接，所述转杆与滑动座旋转连接；所述气动夹爪为气动夹爪。热处理装置为螺旋加热管时，工件并不需要伸入螺旋加热管中，这时只需要先对单面加热即可，即逐一侧面进行表面热处理，通过伺服电机可以对第二夹爪旋转操作，从而旋转夹持的工件，实现不同处理面之间的切换，保证工件各工作面均进行热处理。

优选地，所述上滑动件、上滑动件、第一夹爪和第二夹爪分别通过气动元件驱动。气动结构驱动可以减少结构难度，方便安装。

优选地，还包括传送装置，所述传送装置对应设置在固定座下方。第二夹爪完成热处理动作后，可以移动到传送装置上方，并松开夹持，工件掉落传送装置，传送到下一个工序。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型通过设置组可以切换的移动抓取结构，即第一夹爪和第二夹爪，第一夹爪完成工件抓起操作，第一夹爪和第二夹爪可以进行夹持部位变换，这样方便第二夹爪将工件夹持并移动到热处理装置中；整个过程自动完成，替代了人工劳动，提高了工作效率。

2.本实用新型采用的元件少，容易组装；运动件的运动方式简单，均为滑动副或转动副为主；且运动件位置控制简单，均可以用接近开关控制导轨的初始位置或工作的极限位置；

3.本实用新型中驱动方式简单，导轨的驱动均为气动，工件夹爪的控制使用到的伺服电机仅为1台。

附图说明

图1是本实用新型立体结构示意图。

图2是本实用新型第一夹爪夹持工件示意图。

图3是本实用新型第一夹爪与第二夹爪动作切换示意图。

图4是本实用新型第二夹爪夹持工件示意图。

图5是本实用新型第二夹爪夹持工件进行热处理示意图。

附图中，1-固定座、2-上横梁、3-下横梁、4-立柱、5-上滑动件、6-第一夹爪、7-安装端、8-下导向板、9-下滑动件、10-第二夹爪、11-伺服电机、12-转杆、13-夹爪、14-滑动座、15-工件摆放台、16-工件、17-热处理装置、18-传送装置、K1-第一接近开关、K2-第二接近开关、K3-第三接近开关、K4-第四接近开关、K5-第五接近开关、K6-第六接近开关、K7-第七接近开关、K8-第八接近开关。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型的具体实施进一步说明。

为如图1-图5所示，本自动化系统包括传送装置18、固定座1、热处理装置17和工件摆放台15，热处理装置17和工件摆放台15相对设置在固定座1两侧；传送装置18对应设置在固定座1下方，用于输送完成热处理的工件16。固定座1上装设有可自动运行的部件，用于将工件摆放台15上的工件16抓取到热处理装置17中进行热处理并取出放入传送装置18中。固定座1为垂直水平面设置的矩形框架结构，包括上下相对设置且平行的上横梁2和下横梁3，并通过立柱4构成矩形框架结构。热处理装置17和工件摆放台15相对设置在下横梁3两端，传送装置18设置在下横梁3正下方。上横梁2上设有与其滑动连接的上滑动件5，上滑动件5能够沿上横梁2水平滑动；上滑动件5上设有第一夹爪6，第一夹爪6能够相对上滑动件5上下移动并抓取放置在工件摆放台15内的工件16。具体的，上滑动件5一端与上横梁2通过滑动副连接，另一端相对上横梁2垂直向下设置；第一夹爪6与上滑动件5平行设置且与其通过滑动副连接。上滑动件5包括呈直角设置的安装端7和上导向板，安装端7呈倒U形结构，并与上横梁2前后侧面上的滑槽对应安装，上导向板相对朝下设置。上导向板在其安装方向上设有滑槽，即其垂直向下方向上设置滑槽，并对应通过滑动副连接第一夹爪6。第一夹爪6为气动驱动的二爪夹爪13，且第一夹爪6相对上滑动件5、上滑动件5相对上横梁2均为气动驱动滑动，相关气动系统采用现有气动装置。

下横梁3上同样设有与其滑动连接的下滑动件9，下滑动件9能够沿下横梁3水平滑动，且下滑动件9上设有第二夹爪10。下滑动件9一端与下横梁3通过滑动副连接，另一端相对下横梁3垂直向上设置；第二夹爪10相对下滑动件9垂直设置且与其通过滑动副连接；上滑动件5和下滑动件9之间互不接触。第二夹爪10与下横梁3呈水平设置且指向热处理装置17。具体的，下滑动件9包括呈直角设置的安装端和下导向板8，安装端呈倒U形结构，并与下横梁3前后侧面上的滑槽对应安装，下导向板8相对朝上设置。这里，下滑动件9的下导向板8和上滑动件5的上导向板设置在同一平面上，且上导向板长度大于下导向板8长度、上导向板和下导向板8之间并不能接触，并且上导向板长度大于上横梁2与下横梁3之间距离的二分之一，保证上导向板有足够滑槽长度，以便第一夹爪6抓取工件16。下导向板8在其安装方向上设有滑槽，即其垂直向上方向上设置滑槽，并对应通过滑动副连接第二夹爪10。

这里，第二夹爪10包括伺服电机11、转杆12、夹爪13和滑动座14，滑动座14与下滑动件9滑动副连接，夹爪13通过转杆12与伺服电机11连接，转杆12与滑动座14旋转连接。通过伺服电机11可以对第二夹爪10旋转操作，从而旋转夹持的工件16，这样对应不同热处理装置17时，均可以保证工件16各工作面对应热处理装置17，保证热处理效果。第二夹爪10同样为气动驱动的二爪夹爪13，且第二夹爪10相对下滑动件9、下滑动件9相对上横梁2均为气动驱动滑动，本自动化系统采用统一气动系统，并通过处理器连接控制各气动元器件，完成各部件的运动动作，实现本方案自动化。

如图2至图4所示，为第一夹爪6和第二夹爪10之间动作切换：第一夹爪6垂直对应工件摆放台15上的工件16游标卡尺，具体对应游标卡尺主尺尺身中部抓取。第一夹爪6抓起游标卡尺后可由上滑动件5带动其移动到第二夹爪10与热处理装置17之间。这时第二夹爪10运动到与第一夹爪6同一水平轴线上，第二夹爪10对应夹紧游标卡尺主尺尺身尾部，第一夹爪6松开夹持、两者完成夹持动作切换。动作切换后第一夹爪6原路返回抓取下一个游标卡尺工件16。

如图1所示，这里还公开一种具体通过若干接近开关完成自动化的方案，包括朝向上滑动件5设置且分别安装在上横梁2两端的第一接近开关K1和第二接近开关K2，朝向第一夹爪6设置且安装在上滑动件5上端的第三接近开关K3，朝向工件摆放台15且安装在第一夹爪6上的第四接近开关K4；朝向下滑动件9设置且分别安装在下横梁3两端的第五接近开关K5和第六接近开关K6，朝向第二夹爪10设置且安装在下滑动件9上端的第七接近开关K7，朝向第二夹爪10且对应热处理装置17高度、并安装在下滑动件9上的第八接近开关K8。这里，第五接近开关K5设置在下横梁3对应热处理装置17一端，所述第六接近开关K6设置在下横梁3中部。这样可以使得下滑动件9的起始位置和上滑动件5的起始位置相互错开，保证两者动作流畅性，避免相互干扰情况。通过接近开关可以实现部件移动位置及动作控制，减少精密传感器和复杂处理器的使用，减少制作成本，简化控制方式、便于安装和维修保养。

上述方案的目的是实现是游标卡尺热处理的自动化，游标卡尺热处理的重点是对游标卡尺主、副尺的内、外爪进行热处理，热处理主要是表面热处理；鉴于游标卡尺尺寸规格此热处理过程时间较短，且在工件16不全部放入热处理装置17情况下，只需要对游标卡尺尺主尺身一端进行夹持，并伸入热处理装置17中进行热处理。第一夹爪6垂直工件摆放台15设置对应游标卡尺中部夹起游标卡尺，第一夹爪6和第二夹爪10进行夹持切换，第二夹爪10对应夹持游标卡尺尺主尺身尾部，第二夹爪10将工件16伸入热处理装置17中，这样上保证需热处理的部件可以伸入热处理装置17中。

为了更好理解上述方案，这里结合图1-图5及坐标系对上述方案具体操作方式进行具体说明。定义固定座1靠热处理装置17为左，靠工件摆放台15一侧为右，相对第一夹爪6和第二夹爪10一侧为固定座1正面；在图1中建立以固定座1上横梁2右端为原点的三坐标系，其中与固定座1正面垂直方向为X轴方向，固定座1竖立方向为Y轴方向，其固定座1上横梁2水平方向为Z轴方向。以下具体实施将结合该三坐标系进行描述，仅用以本技术领域人员进行理解。

1.位置设置：上滑动件5初始位于上横梁2右端，第一夹爪6初始位于上滑动件5上端；上滑动件5初始位置由第一接近开关K1控制；工作的极限位置由第二接近开关K2控制；第一夹爪6初始位置由第三接近开关K3控制，工作的极限位置由第四接近开关K4控制。下滑动件9初始位于下横梁3中间，且第一夹爪6对应固定架下方设置传送装置18，第二夹爪10初始位于下滑动件9下端；下滑动件9初始位置由第六接近开关K6控制；工作的极限位置由第五接近开关K5控制；第二夹爪10初始位置由第七接近开关K7控制，工作的极限位置由第八接近开关K8控制。其中，工件摆放台15对应设置在第一夹爪6初始位置正下方，并与下横梁3相连；热处理装置17为螺旋管加热装置，设置在下滑动件9位于极限位置时，相对第二夹爪10的平行位置，并与下横梁3左端相连。

2.系统初始化，位置初始化。

3.第一夹爪6由初始位置向Y轴负运动，通过第四接近开关K4控制到达所要夹持的工件16上方，夹持工件16中部，并沿Y轴正运动到回到初始位置，这里通过第三接近开关K3控制。上滑动件5沿Z轴正向移动，到达工作的极限位置，极限位置由第二接近开关K2控制。

4.第二夹爪10沿Y轴正向滑动，其位置到达第二夹爪10沿Z轴正向正好可以夹住第一夹爪6持的工件16时，停止滑动，位置由第七接近开关K7控制。下滑动件9沿Z轴正向滑动到达第二夹爪10适合夹持工件16位置时，停止滑动，位置由第五接近开关K5控制，如图3所示。第二夹爪10夹持工件16游标卡尺主尺尺身尾部，第一夹爪6松开工件16，第一夹爪6和第二夹爪10完成动作切换，如图4所示。

5.下滑动件9沿Z轴正向运动，第二夹爪10沿着Y轴负向移动到达初始位置，位置由第七接近开关K7控制。上滑动件5Z轴负向运动，到达初始位置，位置由第一接近开关K1控制。

6.第二夹爪10的伺服电机11顺时针旋转90°，将工件16需热处理表面与螺旋管加热装置平行，下滑动件9沿Z轴正向移动，工件16进入热处理装置17附近，进入热处理的准备状态，运动的极限位置由第五接近开关K5控制，如图5所示。伺服电机11根据外部程序的定时器控制对工件16进行旋转90°，用于完成对工件16各表面进行热处理。

7.工件16热处理结束后，伺服电机11顺时针旋转恢复原始位置，下滑动件9沿着Z轴负向滑动，运动的极限位置由第六接近开关K6控制。伺服电机11顺时针旋转90°，第二夹爪10松开，已热处理完成的工件16掉落在传送装置18上，并通过传送装置18带走。伺服电机11逆时针旋转90°，回到伺服电机11的初始位置。

8.完成自动化热处理一个循环。当最后一块工件16被夹持走后，第三接近开关K3收到信号，待最后一个循环结束后，自动化热处理流程停止。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。