冲压钢字模自动调配编码系统的制作方法

本发明涉及一种冲压钢字模自动调配编码系统，具体涉及一种自动更换冲压式打标机的字模的调配系统，属于装备制造技术领域。

背景技术：

打标机广泛应用于钢结构、汽车配件、建材、食品及药品包装等行业，用于打出工位号、流水号、产品序列号等标记，打标机按原理可分为电化学、气动、激光、划刻、冲压几大类型。在钢结构零部件的生产过程中，采用打标深度在2-3mm的冲压式打标机，打标完成后经过除锈、抛光、电镀等工艺流程，标记不会被填平。

目前国内大多数企业使用的冲压式打标采用钢字模形式，具有投资成本低，环保绿色的特点，但其字模的更换完全由人工操作，还没有实现全自动调配编码。

技术实现要素：

本发明为解决目前技术中存在的问题，为角钢打标提供一种结构紧凑、自动化程度高的字模自动调配编码装置。

本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钢字头自动调配编码设备，它包括字头库、直角坐标机器人、字头编排工作台、字头夹具紧固输送装置和字头夹具调配装置；所述字头库位于中间部，所述直角坐标机器人位于字头库的右后方，所述字头编排工作台位于字头库的左前方，所述字头夹具紧固输送装置位于字头编排工作台的前方，所述字头夹具调配装置位于字头编排工作台的后方。

所述字头库为方形，其内排放待取用的阵列式排列的钢字头，字头库位于直角坐标机器人的左前方。

所述直角坐标机器人包括线性模组一、伺服电机一、伺服电机二、线性模组二、伺服电机三、线性模组三、连接板、第一连接件、第一线缆拖链、第二连接件、第二线缆拖链、辅助导轨、支撑块和气动抓手；线性模组一、线性模组二、和线性模组三上都设有滑块；线性模组一位于字头库的右侧，它的前部连接支撑块，它的后部安装在线性模组三的滑块上，并与线性模组三十字交叉；支撑块置于辅助导轨右端，可在辅助导轨上左右滑动；辅助导轨安装在底部支架上，用于支撑线性模组一；线性模组三安装在字头库的后方的底架上，线性模组二为垂直方向，位于线性模组一和线性模组三的内侧，线性模组一上设有滑块(无图示)，所述线性模组二通过连接板固定，连接板的下方通过第一连接件与线性模组一上设有的滑块连接；第一线缆拖链一端设置在第一连接件上，另一端设置在线性模组一后部的上表面，它内置信号线和动力线；第二线缆拖链一端设置在线性模组三上表面，另一端设置在线性模组一后方的第二连接件上，它内置信号线和动力线；所述气动抓手位于安装在线性模组二的侧部；

所述伺服电机一通过联轴器安装在线性模组三的右端，伺服电机二通过联轴器安装在线性模组一的后端，伺服电机三通过联轴器安装在线性模组二的上端；伺服电机一驱动线性模组三上的滑块移动，从而带动线性模组一在线性模组三上左右滑动；在伺服电机三的驱动下，安装在线性模组二的气动抓手可上下滑动；伺服电机二驱动线性模组一的滑块前后移动，从而带动线性模组二及其上面的伺服电机三和气动抓手前后移动。

所述字头编排工作台包括十字滑台和字头夹具夹紧装置；所述十字滑台位于字头库的左侧，它包括线性模组四、滑台、线性模组五、伺服电机四、联轴器一、联轴器二、伺服电机五；所述伺服电机四的输出轴与联轴器一连接，位于线性模组四的后端；所述伺服电机五的输出轴与联轴器二连接，位于线性模组五的左端；所述滑台安装在线性模组五上方，可通过伺服电机五的驱动在线性模组五上左右移动；所述线性模组五安装在线性模组四的滑块上，可在伺服电机四的驱动下前后移动；所述线性模组四固定在底架上。

所述字头夹具夹紧装置安装在滑台上部，它包括双轴气缸一、双轴气缸二、保持架一、轴承支架一、凸轮轴承一、轴承支架二；所述双轴气缸一置于滑台右端，轴承支架一位于双轴气缸一的左侧，且与双轴气缸一的两个活塞杆连接；双轴气缸二置于滑台左端，轴承支架二位于双轴气缸二的右侧，且与双轴气缸二的两个活塞杆连接，所述凸轮轴承一设有若干，最佳10个，分别在轴承支架一和轴承支架二上均匀排列5个；所述保持架一为H形状的支架，通过螺钉安装在滑台上表面的中部，用于放置字头夹具。

所述字头夹具紧固输送装置包括螺钉拧紧装置和气缸一；所述螺钉拧紧装置和气缸一安装在线性模组五的前方的底架的左前方，所述气缸一平行设置在螺钉拧紧装置的左侧，所述螺钉拧紧装置包括依次连接的伺服电机六、减速器、联轴器三、轴承、外六角轴装配体，所述外六角轴装配体的另一端工作时顶入内六角螺钉，在伺服电机六的驱动下转动，从而拧紧六角螺钉；所述外六角轴装配体包括外六角轴、圆柱体、弹簧、锁紧螺母、第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔、外六角形空腔、套管；外六角轴依次连接圆柱体、锁紧螺母，外六角轴未露出的部分、圆柱体和锁紧螺母都被套管包裹，套管为空心套管，它的上部安装在轴承内部，下部安装在联轴器三内部，它的空腔包括第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔、外六角形空腔；弹簧的顶部卡在外六角轴的底端，弹簧的底部卡在外六角形空腔的底端，弹簧贯穿整个外六角形空腔；锁紧螺母的顶部卡在第一圆柱形空腔的顶部，用于固定外六角轴；

所述字头夹具调配装置安装在十字滑台的左后侧，它包括倾斜装配台和电磁铁取送机构，倾斜装配台包括夹紧装置、钢板、带座滑动轴承、气缸二、脚座一、鱼眼接头、脚座二；带座滑动轴承安装在钢板下表面的中部，并固定在底架上；脚座一固定在钢板的底部，其销轴穿入与气缸二有杆侧顶端连接的鱼眼接头；脚座二固定在底部支架上，其销轴穿入气缸二的有杆侧底部；夹紧装置安装在钢板上，夹紧装置与字头夹具夹紧装置结构相同，它包括双轴气缸三、轴承支架三、凸轮轴承二、轴承支架四、双轴气缸四、保持架二；双轴气缸三安装在钢板的右端，双轴气缸四安装在钢板的左端；轴承支架三和轴承支架四分别与双轴气缸三、双轴气缸四的两个活塞杆连接。凸轮轴承二设有若干，最佳10个，分别在轴承支架三和轴承支架四上均匀排列5个；保持架二为H形状支架，安装在钢板上表面的中部，用于放置字头夹具。

所述电磁铁取送机构包括导轨、气缸三、连杆、电磁铁、支座一、支座二、I形接头、Y形接头、滑块、第三连接件；气缸三的无杆侧与支座一连接，有杆侧的缸体上表面与支座二连接，支座一和支座二通过支架固定在底架上；I形接头连接在气缸三的活塞杆顶部，Y形接头固定在连杆的一端，I形接头与Y形接头连接，连杆的另一端固定在滑块上；滑块通过连接件与电磁铁连接；工作时，气缸三的活塞杆伸出，Y形接头绕其销轴的中心轴线转动，带动滑块在导轨上移动，从而带动电磁铁平移。

优选的，所述线性模组一、线性模组二和线性模组三为半封闭式丝杆传动线性模组。

优选的，所述线性模组四和线性模组五为敞开式丝杆传动线性模组。

优选的，所述倾斜装配台与水平面的夹角为20～60度角。

优选的，所述倾斜装配台与水平面的夹角为45度角。

本发明与现有技术相比显著的优点为：

①该钢字头自动调配编码系统整体结构紧凑，自动化程度高，能够满足冲压式打标机进行连续高效作业；

②螺钉拧紧装置的外六角轴装配体底部弹簧变形配合伺服电机的精确控制，实现与字头夹具内六角螺钉的动态认扣；

③电磁铁取送机构通过气缸、连杆和电磁铁相互配合实现字头夹具的灵活取送，机构占用空间小、工作效率高。

附图说明

图1是冲压钢字模自动调配编码系统的立体结构图；

图2是气动抓手的结构示意图；

图3是字头编排工作台的俯视图；

图4是螺钉拧紧装置的俯视图；

图5是外六角轴装配体的剖面图；

图6是字头夹具调配装置的主视图；

图7是字头夹具调配装置的立体结构图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见图1至图7。

图中标号说明：

字头库1、线性模组一2、伺服电机一3、伺服电机二4、线性模组二5、伺服电机三6、线性模组三7、伺服电机四8、联轴器一9、双轴气缸一10、双轴气缸二11、联轴器二12、伺服电机五13、气缸一14、伺服电机六15、减速器16、线性模组四17、字头夹具18、保持架一19、滑台20、线性模组五21、导轨22、钢板23、带座滑动轴承24、气动抓手25、轴承支架一26、凸轮轴承一27、轴承支架二28、内六角螺钉29、外六角轴装配体30、联轴器三31、气缸二32、双轴气缸三33、轴承支架三34、凸轮轴承二35、轴承支架四36、双轴气缸四37、气缸三38、连杆39、电磁铁40、保持架二41、脚座一42、鱼眼接头43、脚座二44、支座一45、支座二46、I形接头47、Y形接头48、滑块49、第三连接件50、连接板51、第一连接件52、第一线缆拖链53、第二连接件54、第二线缆拖链55、辅助导轨56、支撑块57、轴承58、外六角轴301、圆柱体302、弹簧303、锁紧螺母304、底部空腔305、中部空腔306、上部空腔307、套管308。

附图1中，箭头a、b、c、d所指示的方向分别为前、左、右、后。

本发明一种钢字头自动调配编码设备，它包括字头库1、直角坐标机器人、字头编排工作台、字头夹具紧固输送装置和字头夹具调配装置；所述字头库1位于中间部，所述直角坐标机器人位于字头库1的右后方，所述字头编排工作台位于字头库1的左前方，所述字头夹具紧固输送装置位于字头编排工作台的前方，所述字头夹具调配装置位于字头编排工作台的后方；所述字头库1为方形，其内排放待取用的阵列式排列的钢字头，字头库1位于直角坐标机器人的左前方。

所述直角坐标机器人包括线性模组一2、伺服电机一3、伺服电机二4、线性模组二5、伺服电机三6、线性模组三7、连接板51、第一连接件52、第一线缆拖链53、第二连接件54、第二线缆拖链55、辅助导轨56、支撑块57和气动抓手25；线性模组一2、线性模组二5、和线性模组三7上都设有滑块；线性模组一2位于字头库1的右侧，它的前部连接支撑块57，它的后部安装在线性模组三7的滑块上，并与线性模组三7十字交叉；支撑块57置于辅助导轨56右端，可在辅助导轨56上左右滑动；辅助导轨56安装在底部支架上，用于支撑线性模组一2；线性模组三7安装在字头库1的后方的底架上，线性模组二5为垂直方向，位于线性模组一2和线性模组三7的内侧，线性模组一2上设有滑块(无图示)，所述线性模组二5通过连接板51固定，连接板51的下方通过第一连接件52与线性模组一2上设有的滑块连接；第一线缆拖链52一端设置在第一连接件52上，另一端设置在线性模组一2后部的上表面，它内置信号线和动力线；第二线缆拖链54一端设置在线性模组三7上表面，另一端设置在线性模组一2后方的第二连接件54上，它内置信号线和动力线；所述气动抓手25位于安装在线性模组二5的侧部。所述伺服电机一3通过联轴器安装在线性模组三7的右端，伺服电机二4通过联轴器安装在线性模组一2的后端，伺服电机三6通过联轴器安装在线性模组二5的上端；伺服电机一3驱动线性模组三7上的滑块移动，从而带动线性模组一2在线性模组三7上左右滑动；在伺服电机三6的驱动下，安装在线性模组二5的气动抓手25可上下滑动；伺服电机二4驱动线性模组一2的滑块前后移动，从而带动线性模组二5及其上面的伺服电机三6和气动抓手25前后移动。

所述字头编排工作台包括十字滑台和字头夹具夹紧装置；所述十字滑台位于字头库1的左侧，它包括线性模组四17、滑台20、线性模组五21、伺服电机四8、联轴器一9、联轴器二12、伺服电机五13；所述伺服电机四8的输出轴与联轴器一9连接，位于线性模组四17的后端；所述伺服电机五13的输出轴与联轴器二12连接，位于线性模组五21的左端；所述滑台20安装在线性模组五21上方，可通过伺服电机五13的驱动在线性模组五21上左右移动；所述线性模组五21安装在线性模组四17的滑块上，可在伺服电机四8的驱动下前后移动；所述线性模组四17固定在底架上。

所述字头夹具夹紧装置安装在滑台20上部，它包括双轴气缸一10、双轴气缸二11、保持架一19、轴承支架一26、凸轮轴承一27、轴承支架二28；所述双轴气缸一10置于滑台20右端，轴承支架一26位于双轴气缸一10的左侧，且与双轴气缸一10的两个活塞杆连接；双轴气缸二11置于滑台20左端，轴承支架二28位于双轴气缸二11的右侧，且与双轴气缸二11的两个活塞杆连接，所述凸轮轴承一27设有若干，最佳10个，分别在轴承支架一26和轴承支架二28上均匀排列5个；所述保持架一19为H形状的支架，通过螺钉安装在滑台20上表面的中部，用于放置字头夹具18；所述字头夹具紧固输送装置包括螺钉拧紧装置和气缸一14；所述螺钉拧紧装置和气缸一14安装在线性模组五21的前方的底架的左前方，所述气缸一14平行设置在螺钉拧紧装置的左侧，所述螺钉拧紧装置包括依次连接的伺服电机六15、减速器16、联轴器三31、轴承58、外六角轴装配体30，所述外六角轴装配体30的另一端工作时顶入内六角螺钉29，在伺服电机六15的驱动下转动，从而拧紧六角螺钉29；所述外六角轴装配体30包括外六角轴301、圆柱体302、弹簧303、锁紧螺母304、第一圆柱形空腔305、第二圆柱形空腔306、外六角形空腔307、套管308；外六角轴301依次连接圆柱体302、锁紧螺母304，外六角轴301未露出的部分、圆柱体302和锁紧螺母304都被套管308包裹，套管308为空心套管，它的上部安装在轴承58内部，下部安装在联轴器三31内部，它的空腔包括第一圆柱形空腔305、第二圆柱形空腔306、外六角形空腔307；弹簧303的顶部卡在外六角轴301的底端，弹簧303的底部卡在外六角形空腔307的底端，弹簧303贯穿整个外六角形空腔307；锁紧螺母304的顶部卡在第一圆柱形空腔305的顶部，用于固定外六角轴301。

所述字头夹具调配装置安装在十字滑台的左后侧，它包括倾斜装配台和电磁铁取送机构，倾斜装配台包括夹紧装置、钢板23、带座滑动轴承24、气缸二32、脚座一42、鱼眼接头43、脚座二44；带座滑动轴承24安装在钢板23下表面的中部，并固定在底架上；脚座一42固定在钢板23的底部，其销轴穿入与气缸二32有杆侧顶端连接的鱼眼接头43；脚座二44固定在底部支架上，其销轴穿入气缸二32的有杆侧底部；夹紧装置安装在钢板23上，夹紧装置与字头夹具夹紧装置结构相同，它包括双轴气缸三33、轴承支架三34、凸轮轴承二35、轴承支架四36、双轴气缸四37、保持架二41；双轴气缸三33安装在钢板23的右端，双轴气缸四37安装在钢板23的左端；轴承支架三34和轴承支架四36分别与双轴气缸三33、双轴气缸四37的两个活塞杆连接。凸轮轴承二35设有若干，最佳10个，分别在轴承支架三34和轴承支架四36上均匀排列5个；保持架二41为H形状支架，安装在钢板23上表面的中部，用于放置字头夹具18；所述电磁铁取送机构包括导轨22、气缸三38、连杆39、电磁铁40、支座一45、支座二46、I形接头47、Y形接头48、滑块49、第三连接件50；气缸三38的无杆侧与支座一45连接，有杆侧的缸体上表面与支座二46连接，支座一45和支座二46通过支架固定在底架上；I形接头连接在气缸三38的活塞杆顶部，Y形接头48固定在连杆39的一端，I形接头47与Y形接头48连接，连杆39的另一端固定在滑块49上；滑块49通过连接件50与电磁铁40连接；工作时，气缸三38的活塞杆伸出，Y形接头48绕其销轴的中心轴线转动，带动滑块49在导轨22上移动，从而带动电磁铁40平移。

优选的，所述线性模组一2、线性模组二5和线性模组三7为半封闭式丝杆传动线性模组。

优选的，所述线性模组四17和线性模组五21为敞开式丝杆传动线性模组。

本发明实施例设有10个凸轮轴承一27，所述10个凸轮轴承一27分别在轴承支架一26和轴承支架二28上均匀排列5个。

优选的，所述倾斜装配台与水平面的夹角为20～60度角。最佳为45度角。

本发明中，滑台、滑块都为线性模组自带的部件，在相应伺服电机的驱动下可以在线性模组的导轨上面运动；线性模组三7、辅助导轨56、线性模组四17、螺钉拧紧装置、气缸一14、脚座二44、支座一45、支座二46都安装在底架上，底架是根据钢字头自动调配编码系统各个组成部分的位置关系设置的铝型材支架，用于固定和支撑设备。

线性模组一2、线性模组二5、和线性模组三7分别采用CCTL的TL100系列线性模组，TL60系列线性模组和TL135系列线性模组；伺服电机一3、伺服电机二4、和伺服电机三6采用台达伺服电机，它们的型号分别为ECMA-C20604RS、ECMA-C20602RS和ECMA-C20401FS；线性模组四17和线性模组五21采用CCTL的TL100系列线性模组；双轴气缸一10、双轴气缸二11、双轴气缸三33、双轴气缸四37采用AirTAC的TN系列双轴气缸；气缸一14、气缸二32、气缸三38采用AirTAC的MI系列气缸；伺服电机四8和伺服电机五13采用台达ECMA-C20602RS伺服电机；伺服电机六15采用台达ECMA-C10807RS伺服电机。

该钢字头自动调配编码系统的工作过程为，将钢字头排列在字头库1内，设备上电，直角坐标机器人和十字滑台复位，把字头夹具18放在保持架一19上，双轴气缸一10和双轴气缸二11的活塞杆伸长，推动轴承支架一26和轴承支架二28移动，直到凸轮轴承一27紧贴字头夹具18，将字头夹具18夹紧固定。直角坐标机器人由伺服电机一3、伺服电机二4和伺服电机三6驱动，实现三轴联动精确定位，按照生产需求，从字头库1中依次取出钢字头排放在字头夹具18内，字头排放完毕后，气动抓手25复位。滑台20由伺服电机五13驱动，在线性模组五21的导轨上向左侧移动，且线性模组五21在伺服电机四8的驱动下，在线性模组四17的导轨上向前移动，使得字头夹具18的内六角螺钉29缓慢接近螺钉拧紧装置的外六角轴装配体30，同时，伺服电机六15通过减速器16和联轴器三31带动外六角轴装配体30转动，外六角轴301顶端的外六角螺钉与字头夹具18一端的内六角螺钉29接触，弹簧302压缩，外六角轴301顶端的外六角螺钉滑入字头夹具18一端的内六角螺钉29，实现内六角螺钉29与外六角轴装配体30的动态认扣，认扣后，线性模组五21继续在线性模组四17上向前移动，内六角螺钉29跟随外六角轴装配体30转动，旋紧字头夹具18内的钢字头，在旋入的过程中，弹簧302逐渐伸展，旋紧后，线性模组五21在线性模组四17上向后移动1000mm，滑台20带动字头夹具18在线性模组五21上向左移动2000mm，直到内六角螺钉29与气缸一14的活塞杆在同一轴线上，此时，倾斜装配台的钢板23呈水平状态，气缸一14的活塞杆伸长，将字头夹具18推入轴承支架三34和轴承支架四36之间，字头夹具18在移动的过程中，带动凸轮轴承一27和凸轮轴承二35滚动。字头夹具18移动到位后，十字滑台复位，气缸二32的活塞杆伸长，通过脚座一42将钢板23顶起，钢板23绕带座滑动轴承24的中心轴线顺时针转动45°后停止，字头夹具18靠近电磁铁，此时，电磁铁40通电并吸住字头夹具18，随后，气缸三38的活塞杆伸出，Y形接头48绕其销轴的中心轴线转动，带动带动电磁铁40和字头夹具18向后平移至打标机，字头夹具18移动到位后，电磁铁40断电并向前移动50mm；打标完成后，气缸三38的活塞杆再次伸长，电磁铁40向后移动50mm，并通电，将字头夹具18从打标机中吸出。钢板23绕带座滑动轴承24的中心轴线逆时针转动45°，与滑台20平行，双轴气缸三33和双轴气缸四37的活塞杆收回，将字头夹具18取出。