一种用于数控车床上下料的装置的制作方法

本实用新型涉及一种数控车床的辅助装置，尤其是涉及一种用于数控车床上下料的装置。

背景技术：

目前，在国内的很多工厂的生产线上，数控车床的装卸工件仍由人工完成，不仅劳动强度大，而且生产效率低下。

当前，为了提高生产加工的工作效率、降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，以适应现代自动化的生产，业内人员开始结合数控车床的实际结构，并针对具体的生产工艺，利用机器人技术，致力于研究各种能够进行装卸的机械手来替代人工工作，以提高生产效率，并确保安全生产。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于数控车床上下料的装置，其能够自动为数控车床提供需要加工的工件，并能够自动从数控车床中卸下加工完成的工件，降低了人工劳动强度，提高了生产效率，确保了安全生产。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于数控车床上下料的装置，其特征在于包括水平走行轴、竖直移动轴和夹爪机构，所述的水平走行轴供所述的竖直移动轴沿所述的水平走行轴的走行方向水平走行，所述的竖直移动轴带动所述的夹爪机构沿竖直方向上下移动，所述的夹爪机构由第一180度旋转机构、上料爪和卸料爪组成，所述的第一180度旋转机构设置于所述的竖直移动轴的底部上，所述的上料爪和所述的卸料爪设置于所述的第一180度旋转机构上，所述的第一180度旋转机构工作时对调所述的上料爪与所述的卸料爪的位置，所述的上料爪与所述的卸料爪的位置始终相差90度，所述的上料爪的初始位置朝下用于抓取位于下方的外部料仓中的工件。

所述的水平走行轴上设置有用于带动所述的竖直移动轴沿所述的水平走行轴的走行方向水平走行的第一滑动机构，所述的竖直移动轴上设置有用于使其沿竖直方向上下移动的第二滑动机构。在此，利用第一滑动机构来实现竖直移动轴在水平走行轴上的水平走行，利用第二滑动机构来实现竖直移动轴在竖直方向上的移动。

所述的第一滑动机构采用伺服马达驱动方式，所述的第一滑动机构包括两条平行分布的第一导轨、第一齿条、第一齿轮、第一滑板、第一伺服马达、第一减速机，所述的第一导轨和所述的第一齿条水平设置于所述的水平走行轴的一侧，所述的第一滑板通过安装于其上的第一滑块连接于两条所述的第一导轨上，所述的第一减速机安装于所述的第一滑板上，所述的第一伺服马达的输出端与所述的第一减速机的输入端连接，所述的第一减速机的输出端与所述的第一齿轮连接，所述的第一齿轮与所述的第一齿条紧密啮合，所述的竖直移动轴活动连接于所述的第一滑板上。在此，第一滑动机构采用伺服马达驱动方式可有效提高定位精度，第一滑动机构的结构简单且易实现。

所述的第二滑动机构采用伺服马达驱动方式，所述的第二滑动机构包括两条第二导轨、第二齿条、第二齿轮、第二滑板、第二伺服马达、第二减速机，其中一条所述的第二导轨和所述的第二齿条竖直设置于所述的竖直移动轴朝向所述的水平走行轴的一侧，另一条所述的第二导轨竖直设置于所述的竖直移动轴的另一侧，使两条所述的第二导轨的位置相差90度，所述的第二滑板与所述的第一滑板固定连接，所述的第二滑板通过安装于其上的第二滑块连接于两条所述的第二导轨上，所述的第二减速机安装于所述的第二滑板上，所述的第二伺服马达的输出端与所述的第二减速机的输入端连接，所述的第二减速机的输出端与所述的第二齿轮连接，所述的第二齿轮与所述的第二齿条紧密啮合。在此，第二滑动机构采用伺服马达驱动方式可有效提高定位精度，第二滑动机构的结构简单且易实现。

所述的第一180度旋转机构采用气动驱动方式，所述的第一180度旋转机构包括夹爪固定座和第一180度旋转气缸，所述的夹爪固定座安装于所述的竖直移动轴的底部上，所述的第一180度旋转气缸安装于所述的夹爪固定座上，所述的上料爪和所述的卸料爪设置于所述的第一180度旋转气缸的输出端上。在此，利用第一180度旋转气缸就可方便地实现上料爪与卸料爪的位置对调，上下料更为方便。

该装置还包括工件换向机构，所述的工件换向机构承接所述的卸料爪提供的已完成第一工序的半成品工件，所述的工件换向机构使承接的半成品工件换向，换向后的半成品工件重新提供给所述的卸料爪。在此，利用工件换向机构对只完成第一工序的半成品工件进行换向，再利用卸料爪抓取置放到外部料仓内以进行第二工序的加工。

所述的工件换向机构由第二180度旋转机构、气缸安装板、平行气缸和两根仿形手指组成，所述的气缸安装板连接于所述的第二180度旋转机构上，所述的平行气缸安装于所述的气缸安装板上，两根所述的仿形手指对称竖直设置于所述的平行气缸上，两根所述的仿形手指的顶部之间形成工件通行口，所述的第二180度旋转机构工作时使两根所述的仿形手指夹持的半成品工件换向180度。该工件换向机构的结构简单，利用第二180度旋转机构实现换向动作，利用平行气缸和两根仿形手指实现抓取半成品工件。

所述的第二180度旋转机构采用气动驱动方式，所述的第二180度旋转机构包括用于安装所述的工件换向机构的机构安装座、第二180度旋转气缸，所述的第二180度旋转气缸安装于所述的机构安装座上，所述的第二180度旋转气缸的输出端朝上，所述的气缸安装板连接于所述的第二180度旋转气缸的输出端上。在此，利用第二180度旋转气缸就可方便地实现半成品工件的换向，换向方便。

该装置还包括机架，所述的机架由平行分布的两个水平支撑脚和平行分布的两根立柱组成，所述的立柱的底部与对应的所述的水平支撑脚的顶部固定连接，所述的水平支撑脚的顶部与对应的所述的立柱的下部之间设置有用于加强强度的三角加强板，两根所述的立柱的顶部与所述的水平走行轴的底部固定连接；其中一根所述的立柱上安装有用于提供润滑油的油泵。该机架起到了支撑水平走行轴和竖直移动轴的作用；设置的三角加强板用于加强机架的强度，提高稳定性；油泵为第一齿轮、第一导轨与第一滑块、第二齿轮、第二导轨和第二滑块提供润滑油。

该装置还包括用于控制所述的竖直移动轴水平走行、所述的竖直移动轴上下移动、所述的上料爪和所述的卸料爪抓取工件、所述的工件换向机构换向的控制箱，所述的控制箱安装于两根所述的立柱的上部之间的空间内，两根所述的立柱的下部之间的空间作为外部料仓的置放空间。将控制箱安装于两根立柱的上部之间的空间内，且将两根立柱的下部之间的空间作为外部料仓的置放空间，充分利用了两根立柱之间的空间。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)该装置结合水平走行轴及能够在水平走行轴上水平走行且能够沿竖直方向上下移动的竖直移动轴，并利用第一180度旋转机构和上料爪自动为数控车床提供需要加工的工件，利用第一180度旋转机构和卸料爪自动从数控车床中卸下加工完成的工件，替代了人工操作，降低了人工劳动强度，节约了加工辅助时间，提高了生产效率，确保了安全生产。

2)该装置可与数控车床或立式加工中心等组合形成生产线，可实现加工过程(上料、加工、下料)的自动化、无人化。

3)该装置的结构简单，且使用简便。

附图说明

图1为本实用新型的装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型的装置的侧视图；

图3为本实用新型的装置中的水平走行轴、第一滑动机构、机架的位置及连接示意图；

图4为本实用新型的装置中的竖直移动轴、夹爪机构、第二滑动机构的位置及连接示意图；

图5为本实用新型的装置中的工件换向机构的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种用于数控车床上下料的装置，如图所示，其包括机架1、控制箱2、水平走行轴3、竖直移动轴4和夹爪机构5；机架1用于支撑水平走行轴3和竖直移动轴4，机架1由平行分布的两个水平支撑脚11和平行分布的两根立柱12组成，立柱12的底部与对应的水平支撑脚11的顶部固定连接，水平支撑脚11的顶部与对应的立柱12的下部之间设置有用于加强强度以提高稳定性的三角加强板13，两根立柱12的顶部与水平走行轴3的底部固定连接，控制箱2安装于两根立柱12的上部之间的空间内，两根立柱12的下部之间的空间作为外部料仓9的置放空间；水平走行轴3供竖直移动轴4沿水平走行轴3的走行方向水平走行，竖直移动轴4带动夹爪机构5沿竖直方向上下移动，夹爪机构5由第一180度旋转机构51、上料爪52和卸料爪53组成，第一180度旋转机构51设置于竖直移动轴4的底部上，上料爪52和卸料爪53设置于第一180度旋转机构51上，第一180度旋转机构51工作时对调上料爪52与卸料爪53的位置，上料爪52与卸料爪53的位置始终相差90度，上料爪52的初始位置朝下用于抓取位于下方的外部料仓9中的工件。

在本实施例中，水平走行轴3上设置有用于带动竖直移动轴4沿水平走行轴3的走行方向水平走行的第一滑动机构6，竖直移动轴4上设置有用于使其沿竖直方向上下移动的第二滑动机构7，利用第一滑动机构6来实现竖直移动轴4在水平走行轴3上的水平走行，利用第二滑动机构7来实现竖直移动轴4在竖直方向上的移动。第一滑动机构6采用伺服马达驱动方式，第一滑动机构6包括两条平行分布的第一导轨61、第一齿条62、第一齿轮(图中未示出)、第一滑板63、第一伺服马达64、第一减速机65，第一导轨61和第一齿条62水平设置于水平走行轴3的一侧，第一滑板63通过安装于其上的第一滑块(图中未示出)连接于两条第一导轨61上，第一减速机65安装于第一滑板63上，第一伺服马达64的输出端与第一减速机65的输入端连接，第一减速机65的输出端与第一齿轮连接，第一齿轮与第一齿条62紧密啮合，竖直移动轴4活动连接于第一滑板63上。第二滑动机构7采用伺服马达驱动方式，第二滑动机构7包括两条第二导轨71、第二齿条72、第二齿轮(图中未示出)、第二滑板73、第二伺服马达74、第二减速机75，其中一条第二导轨71和第二齿条72竖直设置于竖直移动轴4朝向水平走行轴3的一侧，另一条第二导轨71竖直设置于竖直移动轴4的另一侧，使两条第二导轨71的位置相差90度，第二滑板73与第一滑板63固定连接，第二滑板73通过安装于其上的第二滑块77连接于两条第二导轨71上，第二减速机75安装于第二滑板73上，第二伺服马达74的输出端与第二减速机75的输入端连接，第二减速机75的输出端与第二齿轮连接，第二齿轮与第二齿条72紧密啮合。在此，第一滑动机构6和第二滑动机构7均采用伺服马达驱动方式可有效提高定位精度，第一滑动机构6和第二滑动机构7的结构简单且易实现。

在本实施例中，第一180度旋转机构51采用气动驱动方式，第一180度旋转机构51包括夹爪固定座54和第一180度旋转气缸55，夹爪固定座54安装于竖直移动轴4的底部上，第一180度旋转气缸55安装于夹爪固定座54上，上料爪52和卸料爪53设置于第一180度旋转气缸55的输出端上。在此，利用第一180度旋转气缸55就可方便地实现上料爪52与卸料爪53的位置对调，上下料更为方便。

在本实施例中，该装置还包括工件换向机构8，工件换向机构8承接卸料爪53提供的已完成第一工序的半成品工件，工件换向机构8使承接的半成品工件换向，换向后的半成品工件重新提供给卸料爪53。工件换向机构8由第二180度旋转机构81、气缸安装板82、平行气缸83和两根仿形手指84组成，气缸安装板82连接于第二180度旋转机构81上，平行气缸83安装于气缸安装板82上，两根仿形手指84对称竖直设置于平行气缸83上，两根仿形手指84的顶部之间形成工件通行口85，第二180度旋转机构81工作时使两根仿形手指84夹持的半成品工件换向180度。该工件换向机构8的结构简单，利用第二180度旋转机构81实现换向动作，利用平行气缸83和两根仿形手指84实现抓取半成品工件。

在本实施例中，第二180度旋转机构81采用气动驱动方式，第二180度旋转机构81包括用于安装工件换向机构8的机构安装座86、第二180度旋转气缸87，机构安装座86连接于两根立柱12的中部的中间位置上，第二180度旋转气缸87安装于机构安装座86上，第二180度旋转气缸87的输出端朝上，气缸安装板82连接于第二180度旋转气缸87的输出端上。在此，利用第二180度旋转气缸87就可方便地实现半成品工件的换向，换向方便。

在本实施例中，其中一根立柱12上安装有用于提供润滑油的油泵14，油泵14为第一齿轮、第一导轨61与第一滑块、第二齿轮、第二导轨71和第二滑块提供润滑油。

在本实施例中，控制箱2用于控制竖直移动轴4水平走行、竖直移动轴4上下移动、上料爪52和卸料爪53抓取工件、工件换向机构8换向，即控制箱2与第一伺服马达64、第二伺服马达74、第一180度旋转气缸55、上料爪52、卸料爪53、第二180度旋转气缸87、平行气缸83连接，控制箱2控制伺服马达的正转和反转，以及控制气缸动作所采用的控制技术均采用现有的常规技术。

该装置的工作过程为：加工前，操作员按照固有顺序将毛坯工件放置于外部料仓之中，加工时操作人员通过控制箱设定好相关参数信息，控制竖直移动轴在水平走行轴上水平走行，当竖直移动轴走行至外部料仓上方时，控制竖直移动轴沿竖直方向下移，控制上料爪抓取外部料仓内的待加工的工件，控制竖直移动轴上升并移动至数控车床内，触发信号控制松开数控车床内的卡盘，控制卸料爪抓取数控车床内已完成第一工序的半成品工件，控制竖直移动轴在水平走行轴上水平走行并避开数控车床的刀库，控制第一180度旋转气缸使上料爪与卸料爪位置对调，控制竖直移动轴在水平走行轴上靠数控车床的主轴侧水平走行，控制上料爪将抓取的待加工的工件送入卡盘，控制竖直移动轴在水平走行轴上到达工件换向机构的正上方，当卸料爪下降至两根仿形手指的中心位置时，控制平行气缸夹紧、卸料爪松开，控制第二180度旋转气缸旋转180度，控制下降至两根仿形手指的中心位置时，控制卸料爪抓紧、平行气缸松开，控制竖直移动轴沿竖直方向上升并移动到外部料仓内，控制卸料爪松开，把已完成第一工序的工件放置到外部料仓中。控制竖直移动轴沿竖直方向上升到安全区域，控制第一180度旋转气缸使上料爪与卸料爪位置对调，控制竖直移动轴沿竖直方向下降，控制上料爪抓取外部料仓内的待加工的工件，以上如此工作。待外部料仓中的所有工件的第一工序加工完毕后，控制上料爪抓取外部料仓内的加工完第一工序的工件，控制竖直移动轴上升并移动至数控车床内，触发信号控制松开数控车床内的卡盘，控制卸料爪抓取数控车床内已加工完的成品工件，控制竖直移动轴在水平走行轴上水平走行并避开数控车床的刀库，控制第一180度旋转气缸使上料爪与卸料爪位置对调，控制竖直移动轴在水平走行轴上靠数控车床的主轴侧水平走行，控制上料爪将抓取的加工完第一工序的工件送入卡盘，控制竖直移动轴沿竖直方向上升并移动到外部料仓内，控制卸料爪松开，把加工完的成品工件放置到外部料仓中。以上如此工作往复，整个料仓中的第二工序工件加工完毕后，控制警报提示操作员将加工完的工件取下，重新放置新的毛坯工件，以上如此循环。