精密磨床自动上下料装置及上下料方法与流程

本发明属于精密磨床加工技术领域，具体涉及一种精密磨床自动上下料装置以及上下料方法。

背景技术：

手术刀是外科手术中最常用的医疗器械之一，手术刀由刀柄和安装在刀柄上的刀片两部分组成，通常情况下，刀柄为多次重复使用的部件，而刀片为一次性使用品，因此需求量比较大。但一直以来，手术刀片的生产被认为是劳动密集型加工领域，特别是刀片的尺寸较小，刀口一致性要求高，不易进行自动上下料，因而生产效率低下。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种精密磨床自动上下料装置以及上下料方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种精密磨床自动上下料装置以及上下料方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一实施例中，提供了一种精密磨床自动上下料装置，包括：

基座；

横向移动组件，架设于所述基座上；

取料组件，设于所述横向移动组件上且能在横向移动组件的作用下相对于所述基座在x轴方向上移动，所述取料组件包括第一动力机构以及连接所述第一动力机构的夹持机构，所述夹持机构在所述第一动力机构的作用下能实现在x轴与z轴之间旋转；

纵向进料组件，设于所述基座上且位于所述横向移动组件下方，所述纵向进料组件用于实现物料在y轴方向的进料。

作为本发明的进一步改进，所述横向移动组件包括：

第一铸件底座，架设于所述基座上，所述第一铸件底座上设置有并列的第一组直线导轨；

支座，通过滑台设于所述直线导轨上；

第二动力机构，设于所述基座上且连接所述支座，驱动所述支座相对于所述第一铸件底座在x轴方向移动。

作为本发明的进一步改进，所述第二动力机构包括伺服电机一、第一电机法兰座，第一联轴器、第一滚珠丝杠、第一丝杠支撑座以及第一丝杠固定座；

所述伺服电机一通过所述第一电机法兰座固定于所述第一铸件底座上；

所述第一滚珠丝杠通过所述第一丝杠支撑座和所述第一丝杠固定座固定于所述第一铸件底座上，所述第一滚珠丝杠通过所述第一联轴器与所述伺服电机一连接；

所述第一滚珠丝杠的螺帽转接螺帽支架，所述螺帽支架与所述滑台共同承载所述支座。

作为本发明的进一步改进，所述第一动力机构包括：

伺服电机二，设于所述支座上且连接所述夹持机构，实现对所述夹持机构在x轴与z轴之间的周期性往复摆动；

行星减速机，设于所述伺服电机二与所述夹持机构之间，用于对所述伺服电机二进行降速。

作为本发明的进一步改进，所述支座包括底板以及与所述底板垂直设置的侧板，所述侧板中心开设有通孔，所述通孔与所述行星减速机的输出轴之间的间隙为2mm。

作为本发明的进一步改进，所述夹持机构包括：

支撑板，安设于所述行星减速机的输出轴上；

气缸组件，设于所述支撑板上；

夹爪座，连接于所述气缸组件的输出轴；

平行气动手指，固定设置于所述夹爪座上；以及

夹爪组件，连接于所述平行气动手指，且能在所述平行气动手指的作用下实现物料的抓取。

作为本发明的进一步改进，所述行星减速机的输出轴穿过所述通孔，与所述支撑板进行螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，所述夹爪组件包括平行设置于所述平行气动手指上的若干组夹爪结构，每组所述夹爪结构能实现一个物料的夹取。

作为本发明的进一步改进，所述纵向进料组件包括：

第二铸件底座，架设于所述基座上，所述第二铸件底座上设置有并列的第二组直线导轨；

连接板，通过滑台设于所述直线导轨上；

治具板，固定设置于所述连接板上，用于承载物料；

第三动力机构，设于所述基座上且连接所述连接板，驱动所述连接板相对于所述第二铸件底座在y轴方向移动。

作为本发明的进一步改进，所述第三动力机构包括伺服电机三、第二电机法兰座，第二联轴器、第二滚珠丝杠、第二丝杠支撑座以及第二丝杠固定座；

所述伺服电机三通过所述第二电机法兰座固定于所述第二铸件底座上；

所述第二滚珠丝杠通过所述第二丝杠支撑座和所述第二丝杠固定座固定于所述第二铸件底座上，所述第二滚珠丝杠通过所述第二联轴器与所述伺服电机三连接；

所述第二滚珠丝杠的螺帽转接螺帽支架，所述螺帽支架与所述滑台共同承载所述连接板。

在上述技术方案中，所述第一和第二滚珠丝杠安装于第一和第二丝杠固定座上时，通过轴端挡圈进行进一步限位，所述第一和第二滚珠丝杠安装于第一和第二丝杠支撑座上时，通过锁紧螺母进行限位，使其与且丝杠支撑座之间预留有4mm游离空间；所述螺帽支架的承载面与所述滑台的承载面处于同一水平面上。

作为本发明的进一步改进，还包括控制机构，所述控制机构分别连接所述横向移动组件，取料组件以及纵向进料组件，至少用于实现移动距离和旋转角度的精确控制。

本发明还提供了上述精密磨床自动上下料装置的上下料方法，包括：

控制系统控制取料组件以及治具板的移动距离，并控制夹持机构的旋转角度，实现对待磨工件的夹取点定位；

夹持机构夹持待磨工件并旋转复位，使待磨工件对准下一步研磨工艺所需的磨刀机三爪卡盘中心；

控制系统控制取料组件前推，进行待磨工件的研磨。

与现有技术相比，本发明的优点在于能实现尺寸较小的手术刀片的精确上下料研磨，提高生产效率，上下料效率高、安全性能好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式中精密磨床自动上下料装置的立体图；

图2是本申请一实施方式中精密磨床自动上下料装置的主视图；

图3为本申请一实施方式中横向移动组件及取料组件的俯视图；

图4为本申请一实施方式中横向移动组件及取料组件的主视图；

图5为本申请一实施方式中纵向进料组件的俯视图；

图6为本申请一实施方式中纵向进料组件的侧视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参考图1和图2所示，本申请一实施例提供了一种精密磨床自动上下料装置，包括基座0，横向移动组件1，取料组件2，纵向进料组件3以及控制机构；横向移动组件1架设于基座0；取料组件2设于横向移动组件1上且能在横向移动组件1的作用下相对于基座0在x轴方向上移动；纵向进料组件3设于基座2上且位于横向移动组件1下方，纵向进料组件3用于实现物料在y轴方向的进料，控制机构分别连接横向移动组件1，取料组件2以及纵向进料组件3，用于实现移动距离和旋转角度的精确控制。

横向移动组件1包括第一铸件底座11，支座12，伺服电机一13，第一电机法兰座14，第一联轴器15、第一滚珠丝杠16、第一丝杠支撑座17以及第一丝杠固定座18；第一铸件底座11架设于基座0上，第一铸件底座11上设置有并列的第一组直线导轨111；支座12通过滑台设于第一组直线导轨111上，支座12包括底板121以及与底板121垂直设置的侧板122，侧板122中心开设有通孔；伺服电机一13通过第一电机法兰座14固定于第一铸件底座11上；第一滚珠丝杠16通过第一丝杠支撑座17和第一丝杠固定座18固定于第一铸件底座11上，并与第一丝杠固定座18之间通过轴端挡圈进行固定；第一滚珠丝杠16通过第一联轴器15与伺服电机一13连接；第一滚珠丝杠16的螺帽转接螺帽支架，螺帽支架与滑台共同承载支座12。

取料组件2包括第一动力机构以及连接第一动力机构的夹持机构，夹持机构在第一动力机构的作用下能实现在x轴与z轴之间旋转。

第一动力机构包括连接设置的伺服电机二211和行星减速机212，伺服电机二211设于支座12上，行星减速机212设于伺服电机二211与夹持机构之间，用于对伺服电机二211进行降速，伺服电机二211用于实现对夹持机构在x轴与z轴之间0～90°的周期性往复摆动，行星减速机212的输出轴穿过支座12的通孔，与支撑板221进行螺纹连接，输出轴与支座12的通孔之间的间隙为2mm。

夹持机构包括支撑板221、第一连接板222、机械接合式无杆气缸223、滑台气缸224、第二连接板225、延伸板226、夹爪座227、平行气动手指228、第一夹爪及第二夹爪；行星减速机212与机械接合式无杆气缸223安装在支撑板221上，机械接合式无杆气缸的滑台面安装第一连接板222，以提供足够空间来安装滑台气缸224，延伸板226设于滑台气缸224的输出端，平行气动手指228通过夹爪座227安装在延伸板226上，第一夹爪及第二夹爪分别连接平行气动手指228且能在平行气动手指228的作用下实现物料的抓取。

纵向进料组件3包括第二铸件底座31，第三连接板32，伺服电机三33，第二电机法兰座34，第二联轴器35、第二滚珠丝杠36、第二丝杠支撑座37以及第二丝杠固定座38以及治具板39；第二铸件底座31架设于基座0上，第二铸件底座31上设置有并列的第二组直线导轨311；第三连接板32通过滑台设于第二组直线导轨311上，伺服电机三33通过第二电机法兰座34固定于第二铸件底座31上；第二滚珠丝杠36通过第二丝杠支撑座37和第二丝杠固定座38固定于第二铸件底座31上，并与第二丝杠固定座38之间通过轴端挡圈进行固定；第二滚珠丝杠36通过第二联轴器35与伺服电机三33连接；第二滚珠丝杠36的螺帽转接螺帽支架，螺帽支架与滑台共同承载第三连接板32，治具板39安设于第三连接板32上，治具板39上开设有用于放置物料的若干定位槽。

在上述技术方案中，第一和第二滚珠丝杠安装于第一和第二丝杠固定座上时，通过轴端挡圈进行进一步限位，第一和第二滚珠丝杠安装于第一和第二丝杠支撑座上时，通过锁紧螺母进行限位，使其与且丝杠支撑座之间预留有4mm游离空间；螺帽支架的承载面与滑台的承载面处于同一水平面上。

本发明优选传动组件为滚珠丝杠和直线导轨。滚珠丝杠与伺服电机通过联轴器连接，并利用螺栓将伺服电机与电机法兰座固连，螺栓将电机法兰座固定在铸件底座上。滚珠丝杠一端通过丝杠支撑座进行限制，并用锁紧螺母进行限位，使滚珠丝杠只允许在极小的一段范围内因热膨胀产生偏移；另一端通过丝杠固定座和轴端挡圈进行轴向固定。本实施例中，优选螺帽支架通过螺栓连接在滚珠丝杠螺帽上，同滑块一起利用螺栓连接电机支座，进而承载整个取料组件。直线导轨通过铸件底座的安装面进行安装时的定位。丝杠固定座和丝杠支撑座底部安装有垫板，以保证滚珠丝杠上螺帽支架与直线导轨上滑块在同一安装平面内。

本发明优选伺服电机为夹持机构提供动力(0.75kw)和行星减速机进行降速，行星减速机的法兰底通过螺栓固定在电机支座上，以实现对夹持机构0-90°范围内的周期性往复摆动。

本发明优选机械接合式无杆气缸，通过螺栓固定在支撑板的安装面上。机械接合式无杆气缸的承载面与滑台气缸之间设有第一连接板，其主要提供坦克链的安装位置。第一连接板先通过螺栓固定在机械接合式无杆气缸的承载面上，并在滑台气缸带沉头孔一侧用螺栓固定。滑台气缸输出端连接延伸块，延伸块的尺寸可根据实际情况而定。为保证夹持端的稳定性，第二连接板固定在滑台气缸与延伸块外侧。由于夹爪座所承载的平行气动手指及加工件的质量较小，夹爪座与延伸块间只需两个螺栓即可实现稳定连接。

本发明优选平行气动手指，第一夹爪及第二夹爪通过螺栓固连在平行气动手指的执行端。本实施例中的第一夹爪及第二夹爪采用6063铝制成，具体结构可根据加工件的特征而进行设计，提高了上下料机构的适用性。

本发明的装置，工作前，待磨工件以特定间隔排列在治具板的定位槽中。进行上下料时，利用数控系统配合编码器(控制机构)控制伺服电机一以实现横向移动组件的取料装置对工件夹取点的横向定位，通过控制伺服电机三实现纵向进料组件对工件夹取点的纵向定位。待完成定位后，伺服电机二与相应的编码器(控制机构)控制夹持机构实现在x轴与z轴之间0°到90°的摆动，机械接合式无杆气缸充气，使平行气动手指下降至待磨工件的夹具两侧，平行气动手指充气，第一夹爪及第二夹爪将待磨工件夹紧后，切断机械接合式无杆气缸的气源，伺服电机二驱动夹持机构实现逆时针90°转动，带动夹持机构回复原位，使第一夹爪上的待磨工件正对下一工序中磨刀机三爪卡盘中心；同时接通机械接合式无杆气缸和滑台气缸上的气源，将待磨工件推送至三爪卡盘，三爪卡盘固定工件后断开平行气动手指的气源。断开机械接合式无杆气缸和滑台气缸的气源，待当前工件磨削完成后重新接通气源，第一夹爪取回已加工完工件，第二夹爪送出另一待磨工件；三爪卡盘完成工件固定后，上下料机构进行第二次操作，其状态为第一夹爪上无工件，第二夹爪夹持待磨工件。

本发明还提供了上述精密磨床自动上下料装置的上下料方法，包括：

控制系统控制取料组件以及治具板的移动距离，并控制夹持机构的旋转角度，实现对待磨工件的夹取点定位；

夹持机构夹持待磨工件并旋转复位，使待磨工件对准下一步研磨工艺所需的磨刀机三爪卡盘中心；

控制系统控制取料组件前推，进行待磨工件的研磨。

具体表现为：

将待磨工件用夹具安装好后以特定间隔排列在治具板的定位槽里；

利用数控系统配合编码器(控制机构)控制伺服电机，实现对待磨工件的夹取点定位，夹取待磨工件后，伺服电机控制夹持机构回复原位，使夹爪上的待磨工件正对磨刀机三爪卡盘中心；

接通机械接合式无杆气缸和滑台气缸上的气源，将待磨工件推送至三爪卡盘，三爪卡盘固定工件后断开平行气动手指的气源，断开机械接合式无杆气缸和滑台气缸的气源；

工件磨削完成后重新接通机械接合式无杆气缸和滑台气缸的气源，第一夹爪取回已加工完工件，第二夹爪送出另一待磨工件，三爪卡盘完成工件固定后，切断机械接合式无杆气缸和滑台气缸的气源，上下料机构进行第二次取料，此时状态为第一夹爪上无工件，第二夹爪夹持待磨工件。

与现有技术相比，本发明的优点在于能实现尺寸较小的手术刀片的精确上下料研磨，提高生产效率，上下料效率高、安全性能好。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。