专利名称：摆臂式工件托盘自动交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件托盘自动交换装置，尤其是一种用于卧式加工中心的工件托盘自动交换装置。
背景技术：
目前，在卧式加工中心上使用的工件交换台主要有左右式和前后式交换台。
左右式交换台如中国实用新型专利号03276571.1，公告日2004.09.15，公开了一种双交换工作台单元，它由交换工作台，托盘(随行夹具)，输送装置和固定夹具组成，交换工作台，托盘和输送装置连接在机床的左面和右面，固定夹具装在机床工作台上面，设在交换工作台下面的输送长型汽缸，在升降汽缸抬起或降下时，卡住或脱开托盘来回往复三次，将其托盘被推入固定夹具或拉入交换工作台。固定夹具上有两套上升或下降的定位汽缸，在两侧则有四套带自锁装置的压紧或松开汽缸，对进入固定具的托盘进行定位和夹紧，输送装置的执行元件可以是汽动，机械或电动元件。它的主要缺陷是无法适用于大型工件的回转和安装，以及交换移动距离长、效率低、占地面积大。
前后式交换台如中国实用新型专利号94206080.6，公告日1994.12.28，公开了一种定位构造改良的交换工作台，该交换工作台包括有一机座、二活动承接座、一固定承接座及二工作台，其中该固定承接座顶部于该承接部涵盖范围以外若干处设有梯形外凸斜齿，且于该外凸斜齿表面并开设有气孔，而于该工作台的底部则有等数的梯形内凹斜齿，使该工作台可藉该底面的内凸齿与固定承接座顶部外凸斜齿齿合定位。它的主要缺陷是无法满足大型工件的回转、安装、输送。
现有在卧式加工中心上使用的工件交换台台面只有630mm×630mm，工作台面的交换传动采用链传动。因此，对于大型重荷工件来说，台面尺寸不够，推、拉动作，交换传动速度慢，直接影响到卧式加工中心的生产效率。
发明内容
本发明是要解决现有卧式加工中心上应用的工件交换台存在的问题，提供一种自动化程度高、工件装卸方便、传动交换正确可靠、适用于大型重荷工件的摆臂式工件托盘自动交换装置。
为实现本发明的目的所采用的技术方案如下一种摆臂式工件托盘自动交换装置，包括位于床身前面，左右两侧的交换托板底座，底座上面左、右托板轨道上的两个工作台面，位于工作台面下面的回转工作台，液压传动系统，气动控制系统，电气控制系统。
工作台下面、底座上面设有转盘，转盘上面装有浅定位套、深定位套、发讯开关，转盘与底座之间安装有回转机构，托板下面设有踏脚插销装置，转盘上面、工作台下面设有工作台面定位轴，两个工作台面定位轴之间安装有互锁装置；
两个底座上面外侧通过支架固定轴活动连接带有回转齿轮的手臂，与手臂回转齿轮相啮合处安装有固定在底座上的单齿摆动油缸，手臂摆动起止位置上设有限位发讯装置，手臂拔动端上分别安装有驱动插销油缸，插销油缸上面设有连接在工作台上的拔动块。
回转机构由转轴、轴承座、轴承组成，转轴安装有转盘下面，轴承座安装在底座上，转轴与轴承座之间通过上端平面推力轴承、下端向心球轴承活动连接。
踏脚插销装置由左、右脚踏板、前、后翻板、支轴、拉钩、定位套、盖板、定位轴、压簧组成，定位套固定在转盘上，定位套内活配定位轴，定位轴上凸台与定位套盖板之间设有压簧，定位轴下端处设有发讯块，与发讯块相对应处设有固定在底座上的行程开关，定位轴与脚踏板之间通过拉钩、安装在支轴上的前、后翻板活动连接。
互锁装置由拉杆式油缸、装有台面定位轴的台面定位套、推块、压簧组成，拉杆式油缸水平安装在左、右底座上，油缸两端出轴上固定连接有推块，推块下面设有一斜面，与推块斜面相配的台面定位轴上设有长槽，长槽下端面呈弧形，油缸拉杆头外安装有接近开关，台面定位套上安装有台面接近开关。
驱动插销油缸在其活塞杆头上装有滚轮滚针轴承，活塞杆两端安装有发讯块，油缸套两端安装有接近开关。
回转工作台下面装有工作台升降油缸和回转油缸；外面设有位置发讯开关。
工作台面长、宽均是800mm。
本发明与现有的双工作交换台相比具有以下特点1.800mm×800mm双工作台面装载工件的范围大，并采用机外踏脚插销装置和回转机构，使得机外装卸工件的辅助时间大大节省；2.油缸驱动摆动式手臂来传动交换工作台，传动力大；3.交换装置中采用互锁装置、驱动插销油缸、限位发讯装置，使得交换位置正确可靠；4.采用液压传动系统，气动控制系统，电气控制系统自动化程度高。
图1是本发明的结构主视图；图2是图1的俯视图；图3是图1的右视图；图4是踏脚插销装置结构示意图；图5是驱动插销油缸结构示意图；图6是交换系统功能示意图；图7是本发明的结构原理图；图8是转台液压和气动原理图；图9是交换系统液压控制原理图。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
图1，2，3，6，7所示，摆臂式工件托盘自动交换装置，由安装在床身前面，左右两侧的交换托板底座5，8，底座5，8上面左、右托板轨道上的两个工作台面1，2，位于工作台面下面的回转工作台53，液压传动系统，气动控制系统，PLC电气控制系统，操作面板等组成。
两个工作台1，2台面长、宽都是800mm。工作台1，2下面、底座上面设有转盘30，31，转盘30，31上面装有浅定位套49、深定位套48、发讯开关，转盘30，31与底座5，8之间安装有回转机构70，转盘30，31托板下面设有踏脚插销装置50，转盘30，31上面、工作台1，2下面各设有工作台面定位轴19，两个工作台面定位轴19之间安装有互锁装置60。
两个底座5，8上面外侧通过支架6，13固定轴活动安装手臂3，4，手臂3，4与支架6，13固定轴连接处安装胀紧联接套36，用于手臂3，4的轴向固定。手臂3，4下面与安装孔同轴处固定安装回转齿轮，与手臂3，4回转齿轮相啮合的单齿摆动油缸11，12通过油缸架安装固定在底座5，8上。手臂3，4摆动起止位置上安装有限位发讯装置80，81，限位发讯装置80由限位座41、限位螺钉39、限位轴38、开关LS6组成。手臂3，4拔动端上分别安装有驱动插销油缸40A，40B，插销油缸活塞杆43上端可插入拔动块9，10，拔动块9，10连接在工作台1，2的边上。
回转机构70由转轴32、轴承座35、轴承33，34组成，转轴32安装在转盘30，31下面，轴承座35安装在底座5，8上，转轴32与轴承座35之间通过上端平面推力轴承34、下端向心球轴承33活动连接。
互锁装置60由拉杆式油缸22、装有台面定位轴19的台面定位套20、推块21，23、压簧51组成，拉杆式油缸22水平安装在左、右底座5，8上，油缸22两端出轴上固定连接有推块21，23，推块21，23下面设有一斜面，与推块21，23斜面相配的台面定位轴19上设有长槽，长槽下端面呈弧形，油缸22拉杆头外安装有接近开关LS9，LS10，台面定位套20上安装有台面接近开关。
图3，4所示，踏脚插销装置50由左、右脚踏板18A，18B、前、后翻板25，26、支轴24、拉钩17、定位套14、盖板28、定位轴15、压簧27组成，定位套14固定在转盘30，31上，定位套14内活配定位轴15，定位轴15上凸台与定位套盖板28之间设有压簧27，定位轴15下端处设有发讯块16，与发讯块16相对应处设有固定在底座5，8上的行程开关LS13，LS14，定位轴15与左、右脚踏板18A，18B之间通过拉钩17和安装在支轴24上的前、后翻板25，26活动连接。
当在托板轨道上的工作台面1，2，安装工件或工夹具时，可使用踏脚板18A，18B帮助安装。往下踏，可拉出托板踏脚插销定位轴15，然后手动(每旋转9°，脚往上抬，在弹簧力的作用下，踏脚插销定位轴15可插入托板定位浅孔49)旋转工作台面，以方便工件压板或工夹具紧固螺钉的操作，安装完成后，必须使工作台面旋转至交换状态，即踏脚插销定位轴15插入转盘定位深孔48，此时踏脚板限位开关LS13，LS14发讯。
图5所示，驱动插销油缸的活塞杆43头上装有滚轮滚针轴承45，活塞杆43两端安装有发讯块46，47，油缸套44两端分别安装有接近开关LS3，LS4、LS7，LS8。
图8所示，回转工作台53下面装有工作台升降油缸42和回转油缸52；外面安装位置发讯开关LS1，LS2，LS3。回转工作台49与交换工作台1，2之间设有吹气口，吹气口通过二位四通电磁阀接5kg/cm2压缩空气。
图9所示，两个摆臂单齿摆动油缸11，12和一个定位拉杆式油缸22的进出口端通过单向节流阀接三位四通电磁阀，两个插销油缸40A，40B进出口接二位四通电磁阀。
托板交换系统用于双工作台面1，2的交换，整个系统用5个液压缸控制；工作台面1，2在托板上的定位，用1个定位拉杆式双出杆油缸22带动机械定位销定位(左右托板机械互锁)；摆臂3，4带动工作台面1，2是由两个并联的插销缸40A、40B来进行。整个交换过程由PLC控制，同时在交换装置正前面，有一个手动的操作控制面板，通过该面板的按钮操作，可以进行单步动作的运行。
工作台面的交换，首先要满足交换开始时的状态(图6，7)1.工作台面2在加工区域内，工作台面1在工件装夹区域内。
2.摆臂3、摆臂4均处于前位，摆臂上的插销油缸40A、40B活塞杆13全部下降。
3.有工作台面2的托板要处于交换位置判断工作台面在哪块托板上；二个托板踏脚插销定位轴19均上升(插入托板深孔)；缸22状态为托板上定位销19上升(插入工作台面2)。
然后，再进行工作台面的机械交换(自动或手动)。
自动交换动作的流程首先处于交换状态，然后进行以下动作设定一个工作台面2在加工区域另一个工作台面1在工件装夹区域(左边)回转工作台面49走右位(交换位置距主轴中心460)；前大门打开(二扇门4个信号)工作台面2上升、开始吹气，摆臂4走后位；40A、40B缸活塞杆43上升插入工作台面1，2。
摆臂4走前位回转工作台53走左位(走920)；缸22活塞杆左移右托板上定位销19上升(插入工作台面1)左托板上定位销19下降(脱离工作台面2)。
摆臂3走后位40A、40B缸活塞杆43下降，脱离工作台面1。
摆臂3走前位回转工作台53吹气关闭；工作台面2下降；前大门关闭。
加工区域加工进行；工件装夹区域工件调换进行。
工作台面2在加工区域；工作台面1在工件装夹区域(右边)，处于交换状态。
权利要求
1.一种摆臂式工件托盘自动交换装置，包括位于床身前面，左右两侧的交换托板底座(5，8)，底座(5，8)上面左、右托板轨道上的两个工作台面(1，2)，位于工作台面(1，2)下面的回转工作台(53)，液压传动系统，气动控制系统，电气控制系统，其特征在于工作台(1，2)下面、底座上面设有转盘(30，31)，转盘(30，31)上面装有浅定位套(49)、深定位套(48)、发讯开关，转盘(30，31)与底座(5，8)之间安装有回转机构(70)，转盘(30，31)托板下面设有踏脚插销装置(50)，转盘(30，31)上面、工作台(1，2)下面各设有工作台面定位轴(19)，两个工作台面定位轴(19)之间安装有互锁装置(60)；两个底座(5，8)上面外侧通过支架(6，13)固定轴活动连接带有回转齿轮的手臂(3，4)，与手臂(3，4)回转齿轮相啮合处安装有固定在底座(5，8)上的单齿摆动油缸(11，12)，手臂(3，4)摆动起止位置上设有限位发讯装置(80，81)，手臂(3，4)拔动端上分别安装有驱动插销油缸(40A，40B)，插销油缸(40A，40B)上面设有连接在工作台(1，2)上的拔动块(9，10)。
2.根据权利要求1所述的摆臂式工件托盘自动交换装置，其特征在于，所述回转机构(70)由转轴(32)、轴承座(35)、轴承(33，34)组成，转轴(32)安装在转盘(5，8)下面，轴承座(35)安装在底座(5，8)上，转轴(32)与轴承座(35)之间通过上端平面推力轴承(34)、下端向心球轴承(33)活动连接。
3.根据权利要求1所述的摆臂式工件托盘自动交换装置，其特征在于，所述踏脚插销装置(50)由左、右脚踏板(18A，18B)、前、后翻板(25，26)、支轴(24)、拉钩(17)、定位套(14)、盖板(28)、定位轴(15)、压簧(27)组成，定位套(14)固定在转盘(30，31)上，定位套(14)内活配定位轴(15)，定位轴(15)上凸台与定位套盖板(28)之间设有压簧(27)，定位轴(15)下端处设有发讯块(16)，与发讯块(16)相对应处设有固定在底座(5，8)上的行程开关(LS13，LS14)，定位轴(15)与左、右脚踏板(18A，18B)之间通过拉钩(17)和安装在支轴(24)上的前、后翻板(25，26)活动连接。
4.根据权利要求1所述的摆臂式工件托盘自动交换装置，其特征在于，所述互锁装置(60)由拉杆式油缸(22)、装有台面定位轴(19)的台面定位套(20)、推块(21，23)、压簧(51)组成，拉杆式油缸(22)水平安装在左、右底座(5，8)上，油缸(22)两端出轴上固定连接有推块(21，23)，推块(21，23)下面设有一斜面，与推块921，23)斜面相配的台面定位轴(19)上设有长槽，长槽下端面呈弧形，油缸(22)拉杆头外安装有接近开关(LS9，LS10)，台面定位套(20)上安装有台面接近开关。
5.根据权利要求1所述的摆臂式工件托盘自动交换装置，其特征在于，所述驱动插销油缸(40A，40B)在其活塞杆(43)头上装有滚轮滚针轴承(45)，活塞杆(43)两端安装有发讯块(46，47)，油缸套(44)两端分别安装有接近开关(LS3，LS4、LS7，LS8)。
6.根据权利要求1所述的摆臂式工件托盘自动交换装置，其特征在于，所述回转工作台(53)下面装有工作台升降油缸(42)和回转油缸(52)；外面设有位置发讯开关(LS1，LS2，LS3)。
全文摘要
本发明公开了一种摆臂式工件托盘自动交换装置，包括交换系统，液压传动系统，气动控制系统，电气控制系统。底座上面设有转盘，转盘上面装有浅定位套、深定位套，转盘与底座之间安装有回转机构，托板下面设有踏脚插销装置，转盘上面设有工作台面定位轴，两个工作台面定位轴之间安装有互锁装置；两个底座上面外侧通过支架固定轴活动连接带有回转齿轮的手臂，与手臂回转齿轮相啮合处安装有固定在底座上的单齿摆动油缸，手臂摆动起止位置上设有限位发讯装置，手臂拔动端上分别安装有驱动插销油缸，插销油缸上面设有连接在工作台上的拔动块。该装置自动化程度高、工件装卸方便、传动交换正确可靠、承载能力大、适用于作卧式加工中心工件自动交换装置。
文档编号B23Q1/66GK1727111SQ20051002697
公开日2006年2月1日 申请日期2005年6月21日 优先权日2005年6月21日
发明者邹启光 申请人:上海第三机床厂