专利名称：全自动球面滚子超精机的制作方法
技术领域：
本发明属于一种轴承中的对称或非对称球面滚子的外球面的专用加工设备，主要涉及一种全自动球面滚子超精机。
背景技术：
在轴承制造行业中，调心滚子轴承是一种高精度的轴承，具有良好的自调心功能，它能够有效地消除机械设备运转中产生的各种误差。目前国内轴承行业对调心轴承的内外套滚道都采取了超精加工技术，并且该技术日趋完善，因而对影响轴承运转精度的寿命起至关重要的球面滚子的加工提出了更高的要求。目前，国内球面滚子的超精加工技术以及设备还处在研制阶段，因此，国内现在只是用光饰加工来降低滚子表面的粗糙度值，粗糙度值也只有Ra0.2μm左右。但这种加工工艺非但不能改善滚子表面的几何精度，还会使滚子表面形成微量麻点，增加滚子表面的热应力，从而使滚子更易锈蚀，降低轴承的使用寿命。基于此，研发设计球面滚子超精加工技术及设备是轴承行业所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全自动球面滚子超精机，使滚子经其加工后的能够消除滚子外球面的热应力，削弱滚子表面的尖峰值，改善滚子表面的几何精度，从而降低滚子表面的粗糙度值，降低轴承的运转噪音，延长轴承的使用寿命。
本发明的目的可采用如下技术方案来实现其主要包括步进式输送装置、平面式机械手机构、空间摆杆机构以及双滚轮支承机构，被加工的球面滚子由料道进入到步进式输送装置，步进式输送装置将球面滚子送入到平面式机械手机构位置，平面式机械手机构的机械手将球面滚子抓起放置到同步旋转的双滚轮支承机构的双滚轮间，使被加工的球面滚子按一定的转速旋转，位于空间摆杆机构上的超精油石按一定的压力压在球面滚子的上球母线上，并按一定的频率做往复摆动，加工后的球面滚子被平面式机械手机构的机械手重新抓起送到步进式输送装置上，步进式输送装置将加工后的球面滚子送到下料道。
所述的步进式输送装置位于机架上的一侧，主要由步进电机、支架、传送链、链轮、接料块、挡板构成，两链轮通过轴支承在两支架上，步进电机和链轮联动，接料块设置在两链轮之间的传送链条上，接料块为V字形，可将工件平稳接住，挡板位于传送链上部的机架上。
所述的平面式机械手机构主要由机械手爪、夹紧气缸、平行气缸、支架构成，支架固定在机架上，两支架之间设置有滑道，滑道的一端位于步进式输送装置输送链的上部，另一端位于两套双滚轮支承机构之间，在滑道上设置有拖板，拖板和设置在支架上的拖板缸连动，平行气缸为两个，分别设置在拖板的两侧，平行气缸和一固定块连接，固定块下部设置一固定支架，机械手爪和固定支架铰接，夹紧气缸和固定在固定块上，其活塞杆和固定支架的上部连接。
所述的同步旋转的双滚轮支承机构有两套，分别固定在平面式机械手机构两侧的机架上，每个双滚轮机构分别由电机、支承滚轮、滚轮轴构成，滚轮轴为两个，分别设置两个滚动轴承支承上，电机的动力由带轮和楔形带传递到两个滚轮轴一端的两带轮上，滚轮分别设置在两个滚轮轴的另一端。
所述的空间摆杆机构为两套，分别设置在两个双滚轮机构的一侧，其主要包括摆动机构和摆头机构，摆动机构由电机、摆轴、转轴以及传动轴构成，电机位于摆动机构的上部，转轴位于电机的下方和电机的输出轴连接，传动轴上端和转轴连接，传动轴的下部位于一直线轴承内，直线轴承座和摆轴连接，摆轴两端通过轴承设置在摆动机构的机架上，摆轴的一端和摆头机构下部连接；摆头机构主要由快跳缸、拖板、摆头以及加压缸构成，快跳缸固定在摆头机构的底部，快跳缸的活塞杆和拖板的底部连接，拖板的上部设置一升降丝杠，摆头一端的螺母和升降丝杠连接，摆头另一端的上部固定加压缸，下部设置一油石夹，油石夹内设置油石，油石上部和加压缸的活塞杆接触。
由于合理的超精加工过程一般分粗超和精超两个阶段，粗超采用较低的工件转速，较高的油石摆动频率和较大的油石压力，以达到迅速消除被加工表面的磨削尖峰；而精超采用较高的工件转速，较低的摆动频率和较小的油石压力，以达到理想的粗糙度值。本发明具有两个加工工位，可对工件进行粗超和精超。本发明用于加工工件的双滚轮机构以及空间摆杆机构所用的电机均采用变频调速，可满足对工件的粗超和精超加工所要求的加工转速。由于本发明采用步进式输送装置来运送工件，各工件之间不发生碰撞，送料准确；本发明对工件的抓取采用平面机械手机构，其动作连贯性好，刚性好，加工精度高，且调整方便；本发明采用空间摆杆机构，可对油石的摆动频率和油石压力进行调整，从而满足超精加工的要求。同时，平面机械手机构和步进式输送装置配合可实现粗精超的自动转换。本发明采用可编程控制器，控制方式可采用触摸屏设置，可充分地满足球面滚子超精的加工工艺，加工出的球面滚子精度高，完全符合精密轴承的精密要求。
附图1为本发明的整体结构示意图。
附图2图1的A向视图。
附图3步进式输送装置的结构示意图。
附图4平面机械手机构的结构示意图。
附图5为图4中的机械手的结构示意图。
附图6双滚轮机构的结构示意图。
附图7为图6的俯视图。
附图8为图7的左试图。
附图9为空间摆杆机构中的摆动机构的结构示意图。
附图10为空间摆杆机构中的摆头机构的结构示意中1、机架，2、步进式输送装置，3、平面式机械手机构，4、双滚轮机构，5、摆动机构，6、摆头机构，7、上料槽，8、下料道，9、控制器触摸屏，10、链轮，11、粗超位，12、接料块，13、精超位，14、挡板，15、支架，16、传送链，17、电机，18、防护罩，19支架，20固定块，21、加紧缸，22、固定支架，23、机械手爪，24、拖板缸，25、拖板，26、平行缸，27、滚轮，28、工件(球面滚子)，29、电机，30、带轮，31、楔形带，32、带轮，33、轴承，34、固定螺母，35、滚轮轴，36、减速机，37、转轴，38、传动轴，39、直线轴承，40、摆轴，41、快跳缸，42、快跳拖板，43、升降丝杠，44、摆头，45、弹簧，46、加压缸，47、油石夹，48、油石，49、螺栓，50、轴承。
具体实施例方式
结合附图，说明本发明的具体实施方式
。
如附图1、2所示，本发明主要由步进式输送装置2、平面式机械手机构3、空间摆杆机构以及双滚轮机构4和控制器构成，上述结构均设置在机架1上。其中，步进式输送装置2位于机架1的一侧，空间摆杆机构以及双滚轮机构4位于机架1的另一端，空间摆杆机构以及双滚轮支承机构4均为两套，空间摆杆机构分别设置在双滚轮机构4的两侧，平面式机械手机构3的一端位于步进式输送装置2的上方，另一端位于两个滚轮机构之间的上方。
如图3所示为本发明的步进式输送装置实施例结构示意图。所述的步进式输送装置位于机架1上的一侧，主要由步进电机17、支架15、传送链16、链轮10、接料块12、挡板14构成，两链轮10通过轴承支承在两支架15上，支架15固定在机架1上，步进电机17和链轮10联动，传送链16设置在两链轮之间，接料块12固定在传送链条16上，接料块为“V”字形，可将工件平稳接住，挡板14固定在支架15上。传送链16在步进循环转动时，在其上部的“V”形块所处的位置分别对应粗超位11和精超位13，粗超位11和精超位13分别对应平面机械手机构上的两个机械爪。工件从上料槽7落入到传送链16上的接料块12，工件28向前步进式移动，移动到粗超位11或精超位13由机械爪抓起。上述结构可实现在输送区将粗超好的工件传送到待精超的位置(两步超)或不分粗精超(一步超)。其可将I工位加工过的工件越过II工位，由出料口滚出，而未加工过的滚子停留在II工位待加工。
如图4、5所示为本发明的平面机械手机构示意图。所述的平面式机械手机构主要由机械手爪23、夹紧气缸21、平行气缸26、支架19构成，支架固定在机架1上，两支架19之间设置有滑道，滑道的一端位于步进式输送装置2上传送链16的上部，另一端位于两套双滚轮机构4之间，在滑道上设置有一拖板25，拖板25由设置在支架19上的拖板缸24带动，使拖板25在拖板缸24的带动下在滑道上移动，平行气缸26和夹紧气缸21均为两个，分别设置在拖板25的两侧，每个平行气缸26的活塞杆和一固定块20连接，固定块20下部设置一固定支架22，机械手爪23的两个爪臂分别和固定支架22两侧铰接。夹紧气缸21固定在固定块20上，其活塞杆和固定支架22的上部连接。通过夹紧气缸21上的活塞杆上下移动带动机械手爪23的左右两个爪臂分开和收紧，达到抓取工件的目的。平行气缸26的活塞上下移动可带动固定块20及固定支架22上下移动，用于调整机械手的高度。在拖板25两侧的滑道上分别设置有可伸缩的防护罩18，主要对滑道起防尘的作用。当拖板25带动平行气缸向滑道一侧移动时，压缩此侧的防护罩，另一侧的防护罩伸开，两侧防护罩的伸缩可完全覆盖滑道。
如图6、7、8所示，为本发明的双滚轮支承机构4的示意图，双滚轮机构4为两套(具有两个加工工位)，分别固定在平面式机械手机构3一端下部两侧的机架上，每套双滚轮机构分别由电机29、支承滚轮27、滚轮轴35构成，滚轮轴35为两根，每根滚轮轴35分别设置两个滚动轴承支承33上，电机29的输出带轮30分别通过楔形带31和两个滚轮轴35一端的带轮32连动，滚轮27分别用螺母固定在两个滚轮轴35的另一端部，使两个滚轮同步旋转。两个支承滚轮27相对，工件位于两个滚轮27的上部，且两滚轮中心与工件中心连线的夹角φ值为140℃左右。两个滚轮中的一边滚轮带挡边，另一个则不带。为了取得合理的转速，电机29采用变频调速。两套双滚轮机构作为工件的两个工位进行粗、精超的加工。
如图9、10所示为本发明的空间摆杆机构示意图，空间摆杆机构为两套，分别固定在两套双滚轮机构外侧的机架1上。每套空间摆杆机构由摆动机构和摆头机构构成，图9为摆动机构，摆动机构由减速机36、摆轴40、转轴37以及传动轴38构成，减速机36位于摆动机构的上部，转轴37位于减速机的下方，其和减速机36的输出轴连接，传动轴38上端和转轴37连接，传动轴38的下部位于一直线轴承39内，直线轴承座和摆轴40的中部固定，摆轴40两端通过轴承50设置在摆动机构的机架上，摆轴40的一端和摆头机构下部固定连接。如图10所示的摆头机构主要由快跳缸41、拖板42、摆头49以及加压缸46构成，快跳缸41固定在摆头机构的底部的机架上，快跳缸41上的活塞杆和拖板42的底部连接，拖板42的上部设置一升降丝杠43，摆头49一端的螺母和升降丝杠43连接，摆头49另一端的上部固定加压缸46，下部设置一油石夹47，油石夹47底部一侧和摆头49的一端固定，油石夹47的上部通过螺栓和摆头49连接，在螺栓上套有弹簧45，用于调节对油石的夹紧程度。油石夹47内设置油石48，油石48上部和加压缸46上的活塞杆接触。减速机36带动转轴37转动，转轴37的转动带动传动轴38做偏心运动以及做直线运动，从而带动摆轴40左右摆动。上述各个轴的运动都以滚动轴承为支承。摆轴40的摆动带动摆头机构运动，即进行空间摆杆运动。同时由快跳缸41带动快跳拖板42上下运动，此时加压缸46的活塞杆压紧油石加压和油石补偿运动。
使用时，步进式输送装置2将上料槽来的球面滚子28送入到平面式机械手机构3的位置，平面式机械手机构2的机械手23将球面滚子28放置到同步旋转的双滚轮机构4的双滚轮27之间，使被加工的球面滚子按一定的转速旋转，位于空间摆杆机构上的超精油石48按一定的压力压在球面滚子的上球母线上，并按一定的频率做往复摆动，加工后的球面滚子被平面式机械手机构2的机械手23重新送到步进式输送装置2上，步进式输送装置2将加工后的球面滚子送到下料道8。本发明各个部件的动作根据需要均可采用可编程控制器预先设置，也可采用触摸屏9现场设置。
权利要求
1.一种全自动球面滚子超精机，其特征在于其主要包括控制器、步进式输送装置(1)、平面式机械手机构(3)、空间摆杆机构以及双滚轮机构(4)，被加工的球面滚子由上料槽进入到步进式输送装置，控制器控制步进式输送装置(1)将球面滚子送入到平面式机械手机构(3)的位置，平面式机械手机构(3)的机械手(23)将球面滚子放置到同步旋转的双滚轮机构(4)的双滚轮(27)间，使被加工的球面滚子按一定的转速旋转，位于空间摆杆机构上的超精油石(48)按一定的压力压在球面滚子的上球母线上，并按一定的频率做往复摆动，加工后的球面滚子被平面式机械手机构(3)的机械手(23)重新送到步进式输送装置(1)上，步进式输送装置(1)将加工后的球面滚子送到下料道(8)。
2.根据权利要求1所述的所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于步进式输送装置(10)位于机架(1)上的一侧，主要由步进电机(17)、支架(15)、传送链(16)、链轮(10)、接料块(12)构成，两链轮(10)通过轴承支承在两支架(15)上，步进电机(17)和链轮(10)联动，接料块(12)设置在两链轮之间的传送链条(16)上。
3.根据权利要求2所述的所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于接料块为“V”字形，间隔设置在传送链条(16)上。
4.根据权利要求1所述的所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于所述的平面式机械手机构(3)主要由机械手爪(23)、夹紧气缸(21)、平行气缸(26)、支架(19)构成，支架(19)固定在机架(1)上，两支架(19)之间设置有滑道，滑道的一端位于步进式输送装置传送链(16)的上部，另一端位于双滚轮机构的上部，在滑道上设置有拖板(25)，拖板(25)和设置在支架(19)上的拖板缸(24)连动，平行气缸(26)为两个，分别设置在拖板(25)的两侧，平行气缸(26)和一固定块(20)连接，固定块(20)下部设置一固定支架(22)，机械手爪(23)和固定支架(22)铰接，夹紧气缸(21)固定在固定块上，其活塞杆和固定支架(22)的上部连接。
5.根据权利要求4所述的所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于在拖板(25)两侧的滑道上分别设置有可伸缩的防护罩(18)。
6.根据权利要求1所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于所述的同步旋转的双滚轮机构(4)有两套，分别固定在平面式机械手机构(3)两侧的机架(1)上，每个双滚轮机构(4)分别由电机(29)、支承滚轮(27)、滚轮轴(35)构成，滚轮轴(35)为两个，分别设置两个滚动轴承(33)支承上，在电机(29)的输出带轮分别通过楔形带(31)和两个滚轮轴(35)一端的带轮连动，滚轮(27)分别设置在两个滚轮轴(35)的另一端。
7.根据权利要求1所述的所述的全自动球面滚子超精机，其特征在于所述的空间摆杆机构为两套，分别设置在两套双滚轮机构(4)的一侧，其主要包括摆动机构和摆头机构，摆动机构由减速电机(36)、摆轴(40)、转轴(37)以及传动轴(38)构成，减速电机(36)位于摆动机构的上部，转轴位于电机的下方，其和减速电机的输出轴连接，传动轴(38)上端和转轴(37)连接，传动轴(38)的下部位于一直线轴承(39)内，直线轴承座和摆轴(40)连接，摆轴(40)两端通过轴承设置在摆动机构的机架上，摆轴(40)的一端和摆头机构下部连接；摆头机构主要由快跳缸(41)、拖板(42)、摆头(49)以及加压缸(46)构成，快跳缸(41)固定在摆头机构的底部，快跳缸(41)的活塞杆和拖板(42)的底部连接，拖板(42)的上部设置一升降丝杠(43)，摆头(49)一端的螺母和升降丝杠(43)连接，加压缸(46)设置在摆头(49)的另一端的上部，加压缸(46)下部的摆头上设置一油石夹(47)，油石夹(47)内设置油石(48)，油石上部和加压缸(48)上的活塞杆接触。
全文摘要
本发明公开了一种全自动球面滚子超精机，其主要包括控制器、步进式输送装置、平面式机械手机构、空间摆杆机构以及双滚轮机构，被加工的球面滚子由上料槽进入到步进式输送装置，控制器控制步进式输送装置将球面滚子送入到平面式机械手机构的位置，平面式机械手机构的机械手将球面滚子放置到同步旋转的双滚轮机构的双滚轮间，使被加工的球面滚子按一定的转速旋转，位于空间摆杆机构上的超精油石按一定的压力压在球面滚子的上球母线上，并按一定的频率做往复摆动，加工后的球面滚子被平面式机械手机构的机械手重新送到步进式输送装置上，步进式输送装置将加工后的球面滚子送到下料道。
文档编号B23P9/04GK1754648SQ200410060558
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者刘琦, 侯亚新, 陈宪, 刘静, 何冬梅, 李玉川, 葛朝辉, 薛廷进 申请人:洛阳轴承集团有限公司