一种组合机床的自动上下料系统的制作方法

1.本技术涉及机加工设备领域，尤其涉及上下料系统。


背景技术：

2.汽车差速器能够使左、右（或前、后）驱动轮实现以不同转速转动的机构。十字轴（差速轴）是汽车差速器的关键零件之一，用于传递转矩和运动；如图1所示，十字轴10包括基体10a以及由基体10a的前后左右方向分别延伸出的轴体10b，在基体10a上通常贯穿设置有圆孔10c。现有加工十字轴普遍采用不同的数控车床进行分步加工，因此存在生产劳动强度大，成本高，效率低，生产占地大，能耗高等问题。
3.因此，如何对现有的十字轴加工设备进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的在于提供一种布局合理，工作高效，成本低的组合机床的自动上下料系统。
5.为达到以上目的，本技术采用的技术方案为：一种组合机床的自动上下料系统，所述组合机床沿前后方向上布置有多个加工部件，包括：存料组件，所述存料组件布置于所述组合机床后方，所述存料组件适于放置待加工的工件；上料组件，所述上料组件呈梁式结构并布置于所述组合机床上方，所述上料组件适于在所述存料组件和多个所述加工部件之间从后往前输送工件；下料组件，所述下料组件布置于所述组合机床前方，所述下料组件适于承接所述上料组件上加工完毕的工件。
6.作为优选，所述上料组件包括线性输送模块，所述线性输送模块包括第一输送带、第一横梁支架、第一水平滑块、第一垂直滑块和第一抓手；所述第一输送带沿前后方向设置于所述组合机床上方，所述第一输送带适于承接并向前输送工件，所述第一横梁支架固定设置于所述组合机床上方，所述第一水平滑块沿左右方向滑动设置于所述第一横梁支架上，所述第一垂直滑块沿上下方向滑动设置于所述第一水平滑块上，所述第一抓手设置于所述第一垂直滑块下端，动力机构适于驱动所述第一水平滑块和所述第一垂直滑块线性运动；所述第一水平滑块配合所述第一垂直滑块运动，适于驱动所述第一抓手从所述第一输送带上抓取工件并放置于所述加工部件上，或者驱动所述第一抓手从所述加工部件抓取工件并放置于所述第一输送带上。
7.进一步的，所述加工部件具有左右分布的双工位，所述第一水平滑块、所述第一垂直滑块和所述第一抓手具有两组并设置于所述第一输送带左右两侧。
8.可选的，所述上料组件包括机器人模块，所述机器人模块包括延伸支架和机器人，
所述延伸支架沿前后方向固定设置于所述组合机床上方，所述机器人沿前后方向滑动设置于所述延伸支架上，所述机器人适于在作业范围内抓取或放置任意位置上的工件，动力机构适于驱动所述机器人线性运动；所述机器人自身运动并配合在所述延伸支架运动，适于从所述存料组件上抓取工件并放置于所述加工部件上，或者从前一所述加工部件上抓取工件并放置于后一所述加工部件上。
9.作为优选，所述下料组件包括门型框架、第二水平滑块、第二垂直滑块、第二抓手、下料架和载料件；所述门型框架固定设置于所述组合机床前方，且向上延伸并高于所述组合机床，所述第二水平滑块沿前后方向滑动设置于所述门型框架上，所述第二垂直滑块沿上下方向滑动设置于所述第二水平滑块上，所述第二抓手设置于所述第二垂直滑块下端，所述下料架布置于所述门型框架下方，所述载料件沿左右方向滑动设置于所述下料架上，动力机构适于驱动所述第二水平滑块、所述第二垂直滑块和所述载料件线性运动；所述第二水平滑块配合所述第二垂直滑块运动，适于驱动所述第二抓手从所述上料组件上抓取工件并放置于所述载料件上；所述载料件运动，适于沿左右方向改变工件的放置位置。
10.作为改进，所述载料件配置有成品料框和成品料板，所述成品料框适于平放工件，所述成品料板适于竖放工件，所述下料组件还配置有第三抓手，所述第二抓手适于平抓工件，所述第三抓手适于竖抓工件，所述第二水平滑块和所述第二垂直滑块配置两组并分别连接有所述第二抓手和所述第三抓手，所述门型框架向后延伸出让位段，所述让位段和所述上料组件重叠，且后一组第二水平滑块和所述第二垂直滑块适于运动至所述让位段，使得前一组所述第二水平滑块和所述第二垂直滑块适于从所述上料组件上抓取工件。
11.作为拓展，所述门型框架还沿前后方向延伸出辅助段，所述辅助段下方设置有一个或多个辅助加工设备，所述第二抓手适于从所述上料组件或所述载料件上抓取工件并放置于所述辅助加工设备上，且所述第二抓手适于从所述辅助加工设备上抓取工件并放置于所述载料件上；所述下料组件还包括第二输送带，所述第二输送带沿前后方向延伸并设置于多个所述辅助加工设备之间。
12.作为选择，所述动力机构包括伺服电机、动力齿轮、动力齿条和直线导轨，所述伺服电机安装于运动部上，所述伺服电机适于驱动所述动力齿轮转动，所述动力齿条和所述直线导轨平行安装于固定部上，所述动力齿轮和所述动力齿条啮合；所述伺服电机转动适于通过所述动力齿轮和所述动力齿条的配合驱动运动部沿着所述直线导轨线性运动。
13.作为优选，所述存料组件包括存料架、转台、栏杆、推杆、旋转动力源和升降动力源，所述存料架固定设置于所述组合机床后侧，所述转台转动设置于所述存料架上，所述旋转动力源适于驱动所述转台转动，所述栏杆沿上下方向固定设置于所述转台上，工件适于沿上下方向层叠放置于所述栏杆之间，且所述栏杆具有多组并沿圆周方向均匀分布，所述转台在工件层叠放置处开设有推料槽，所述推杆沿上下方向滑动设置于所述存料架前侧，所述升降动力源适于驱动所述推杆升降；所述转台转动使得所述推杆位于所述推料槽下方，所述推杆向上抬升，用于推动工件向上运动并靠近所述上料组件。
14.作为优选，所述组合机床布置有车加工部件和铣加工部件，所述车加工部件适于竖放工件进行加工，所述铣加工部件适于平放工件进行加工，所述车加工部件上方配置有
所述机器人模块，所述铣加工部件上方配置有线性输送模块；所述机器人适于运动至所述延伸支架后端并从所述存料组件上抓取工件，所述机器人向前运动并将工件放置于所述车加工部件上加工，加工完毕后，所述机器人从所述车加工部件上抓取工件并继续向前运动，接着将工件放置于所述第一输送带上；所述第一输送带向前输送工件至所述第一水平滑块和所述第一垂直滑块的位置，再由所述第一抓手从所述第一输送带上抓取工件并放置于所述铣加工部件上加工，加工完毕后，所述第一抓手从所述铣加工部件上抓取工件并放置于所述第一输送带上，最后所述第一输送带向前输送工件至所述下料组件。
15.相比现有技术，本技术具有以下有益效果：本方案的上料组件布置于组合机床上方，一方面可以充分、有效的利用车间垂直空间，另一方面将组合机床作为安装基座，具有足够的安装强度和稳定性；因此通过自动上下料系统的合理布局，不但大大降低了投资成本，而且还能保证了流水线的高效、节能生产。
附图说明
16.图1是根据本技术的一个优选实施例涉及的十字轴的立体结构示意图。
17.图2是根据本技术的一个优选实施例布置于组合机床时的立体结构示意图，并标识前、后、左、右、上、下六个方向。
18.图3是根据本技术的一个优选实施例的立体结构示意图。
19.图4是根据本技术的一个优选实施例的侧视图。
20.图5是根据本技术的一个优选实施例中存料组件的立体结构示意图。
21.图6是根据本技术的一个优选实施例图5中a处的放大视图。
22.图7是根据本技术的一个优选实施例中机器人模块的立体结构示意图。
23.图8是根据本技术的一个优选实施例中动力机构的结构示意图。
24.图9是根据本技术的一个优选实施例中线性输送模块的立体结构示意图。
25.图10是根据本技术的一个优选实施例中线性输送模块的俯视图。
26.图11是根据本技术的一个优选实施例中下料组件的立体结构示意图。
27.图12是根据本技术的一个优选实施例中下料组件的俯视图。
28.图13是根据本技术的一个优选实施例图11中b处的放大视图。
29.图14是根据本技术的一个优选实施例中第一抓手的立体结构示意图。
30.图15是根据本技术的一个优选实施例中第二抓手的立体结构示意图。
31.图16是根据本技术的一个优选实施例中第三抓手的立体结构示意图。
32.图17是根据本技术的一个优选实施例中第三抓手的侧视图。
33.图中：100、组合机床；101、车加工部件；102、铣加工部件；200、磨床；300、打标机；10、十字轴；10a、基体；10b、轴体；10c、圆孔；1、存料组件；11、存料架；12、转台；13、栏杆；14、推杆；15、旋转动力源；16、升降动力源；121、推料槽；2、上料组件；21、机器人模块；22、线性输送模块；211、延伸支架；212、机器人；221、第一输送带；222、第一横梁支架；223、第一水平滑块；224、第一垂直滑块；225、第一抓手；2251、磁吸盘；2252、定位座；225a、第一容纳腔；225b、第二容纳腔；3、下料组件；31、门型框架；32、第二水平滑块；33、第二垂直滑块；34、第二抓手；35、下料架；36、载料件；37、第三抓手；38、第二输送带；311、让位段；312、辅助段；
341、活动座；342、卡爪；361、成品料框；362、成品料板；371、连接座；372、门型支架；373、抬放板；3731、圆弧槽；4、动力机构；41、伺服电机；42、动力齿轮；43、动力齿条；44、直线导轨。
具体实施方式
34.下面，结合具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、
ꢀ“
横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、
ꢀ“
前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本技术的具体保护范围。
36.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
37.本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.如图1所示，十字轴10包括基体10a以及由基体10a的前后左右方向分别延伸出的轴体10b，在基体10a上贯穿设置有圆孔10c。本实施例的组合机床100是按自动生产线设计，专门用于加工十字轴10的组合设备，主要分成车加工部件101和铣加工部件102两大加工部分，以及自动上下料系统。原设计上下料系统为机器人作业，分成左、右两条上下料线。工件进入存料组件后由机器人给组合机床100上、下料；但是由于存料组件和车加工部件101的距离为2700mm，车加工部件101和铣加工部件102的距离3750mm，生产线距离长，机器人在6450mm的轨道上往复运动，时间长，占地面积大，投资也大，最主要的是对整个生产工艺流程不是很合理。
39.为此，本技术人又在组合机床100结构的基础上，进行了优化改进，具体如下：如图2至图17所示，本技术的一个优选实施例的自动上下料系统，包括：存料组件1，存料组件1布置于组合机床100后方，存料组件1适于放置待加工的十字轴10。
40.上料组件2，上料组件2呈梁式结构并布置于组合机床100上方，上料组件2适于在存料组件1和多个加工部件之间从后往前输送十字轴10。
41.下料组件3，下料组件3布置于组合机床100前方，下料组件3适于承接上料组件2上加工完毕的十字轴10。
42.动力机构4，用于驱动存料组件1、上料组件2和下料组件3运动。
43.需要说明的是，本实施例的组合机床100为全新设计的结构（与本技术同日申请的其他专利中有具体描述），而本实施例的自动上下料系统是依据组合机床100的结构设计的，同样为全新的结构设计。其设计关键在于，本实施例的上料组件2布置于组合机床100上方，一方面可以充分、有效的利用车间垂直空间，另一方面将组合机床100作为安装基座，具有足够的安装强度和稳定性。
44.其中上料组件2配置有机器人模块21和/或线性输送模块22，具体结构如下：如图7和图8所示，机器人模块21包括延伸支架211和机器人212，延伸支架211沿前后方向固定设置于组合机床100上方，机器人212沿前后方向滑动设置于延伸支架211上，机器人212适于在作业范围内抓取或放置任意位置上的十字轴10，动力机构4适于驱动机器人212线性运动。机器人212自身运动并配合在延伸支架211运动，适于从存料组件1上抓取十字轴10并放置于加工部件上，或者从前一加工部件上抓取十字轴10并放置于后一加工部件上。
45.如图9和图10所示，线性输送模块22包括第一输送带221、第一横梁支架222、第一水平滑块223、第一垂直滑块224和第一抓手225；第一输送带221沿前后方向设置于组合机床100上方，第一输送带221适于承接并向前输送十字轴10，第一横梁支架222固定设置于组合机床100上方，第一水平滑块223沿左右方向滑动设置于第一横梁支架222上，第一垂直滑块224沿上下方向滑动设置于第一水平滑块223上，第一抓手225设置于第一垂直滑块224下端，动力机构4适于驱动第一水平滑块223和第一垂直滑块224线性运动。第一水平滑块223、第一垂直滑块224和第一抓手225构成机械手，第一水平滑块223配合第一垂直滑块224运动，适于驱动第一抓手225从第一输送带221上抓取十字轴10并放置于加工部件上，或者驱动第一抓手225从加工部件抓取十字轴10并放置于第一输送带221上。本实施例中加工部件具有左右分布的双工位，第一水平滑块223、第一垂直滑块224和第一抓手225具有两组并设置于第一输送带221左右两侧。
46.一般情况下，上料组件2可以全部配置机器人模块21，但成本会很高；也可以全部配置线性输送模块22，但有时会因为智能化程度不够而不能流畅运行。
47.基于此并结合组合机床100布置的车加工部件101和铣加工部件102的具体结构，车加工部件101适于竖放十字轴10进行加工，铣加工部件102适于平放十字轴10进行加工。可以预见的是，机器人模块21智能化程度高且自由度更大，可以应对更加复杂的工况要求，但是其成本较高；而线性输送模块22虽然只能实现线性运动，但是其制造成本低很多。同时，存料组件1一般需要人工放置于组合机床100后方，其位置精度不高，再加上十字轴10在存料组件1上的放置精度也不会很高。因此，线性输送模块22，尤其是第一水平滑块223、第一垂直滑块224和第一抓手225构成的机械手组合很难胜任从存料组件1中抓取十字轴10的工作。
48.结合上述因素，本实施例的车加工部件101上方配置有机器人模块21，铣加工部件102上方配置有线性输送模块22。在后续的上下料系统中十字轴10在控制系统（软件）的编程控制下，严格按照设定的位置、速度、时间等参数输送，可以满足流水线输送精度和加工精度要求，同时也大大降低了投资成本，而且还能保证流水线的高效、节能生产。其工作流程如下：机器人212适于运动至延伸支架211后端并从存料组件1上抓取十字轴10，机器人212向前运动并将十字轴10放置于车加工部件101上加工，加工完毕后，机器人212从车加工部件101上抓取十字轴10并继续向前运动，接着将十字轴10放置于第一输送带221上；第一输送带221向前输送十字轴10至第一水平滑块223和第一垂直滑块224的位置，再由第一抓手225从第一输送带221上抓取十字轴10并放置于铣加工部件102上加工，加工完毕后，第一抓手225从铣加工部件102上抓取十字轴10并放置于第一输送带221上，最后由第一输送带
221将十字轴10向前输送至下料组件3。
49.如图11至图13所示，下料组件3设计成行车式结构，其包括门型框架31、第二水平滑块32、第二垂直滑块33、第二抓手34、下料架35和载料件36；门型框架31固定设置于组合机床100前方，且向上延伸并高于组合机床100，第二水平滑块32沿前后方向滑动设置于门型框架31上，第二垂直滑块33沿上下方向滑动设置于第二水平滑块32上，第二抓手34设置于第二垂直滑块33下端，下料架35布置于门型框架31下方，载料件36沿左右方向滑动设置于下料架35上，动力机构4适于驱动第二水平滑块32、第二垂直滑块33和载料件36线性运动。第二水平滑块32、第二垂直滑块33和第二抓手34同样构成机械手，第二水平滑块32配合第二垂直滑块33运动，适于驱动第二抓手34从上料组件2上抓取十字轴10并放置于载料件36上；载料件36运动，适于沿左右方向改变十字轴10的放置位置，以在载料件36上摆满。
50.作为改进，载料件36配置有成品料框361和成品料板362，成品料框361适于平放十字轴10，成品料板362适于竖放十字轴10，下料组件3还配置有第三抓手37，第二抓手34适于平抓十字轴10，第三抓手37适于竖抓十字轴10，第二水平滑块32和第二垂直滑块33配置两组并分别连接有第二抓手34和第三抓手37，门型框架31向后延伸出让位段311，让位段311和上料组件2重叠，且后一组第二水平滑块32和第二垂直滑块33适于运动至让位段311，使得前一组第二水平滑块32和第二垂直滑块33适于从上料组件2上抓取十字轴10。
51.作为拓展，门型框架31还沿前后方向延伸出辅助段312，辅助段312下方设置有一个或多个辅助加工设备，第二抓手34适于从上料组件2或载料件36上抓取十字轴10并放置于辅助加工设备上，且第二抓手34适于从辅助加工设备上抓取十字轴10并放置于载料件36上；下料组件3还包括第二输送带38，第二输送带38沿前后方向延伸并设置于多个辅助加工设备之间。如图2和图3所示，本实施例的辅助加工设备分别为磨床200和打标机300。上述结构使得上下料系统得到延伸，可以连接更多的辅助加工设备，使得组合机床100的功能得到补充和拓展。
52.作为选择，如图8所示，以机器人模块21上的动力机构4作为举例说明，本实施例的动力机构4包括伺服电机41、动力齿轮42、动力齿条43和直线导轨44，伺服电机41安装于运动部上，伺服电机41适于驱动动力齿轮42转动，动力齿条43和直线导轨44平行安装于固定部上，动力齿轮42和动力齿条43啮合；伺服电机41转动适于通过动力齿轮42和动力齿条43的配合驱动运动部沿着直线导轨44线性运动。上述动力机构4具有运动平稳，定位准确，噪音小的优点。
53.如图5和图6所示，存料组件1包括存料架11、转台12、栏杆13、推杆14、旋转动力源15和升降动力源16，存料架11固定设置于组合机床100后侧，转台12转动设置于存料架11上，旋转动力源15适于驱动转台12转动，栏杆13沿上下方向固定设置于转台12上，十字轴10适于沿上下方向层叠放置于栏杆13之间，且栏杆13具有多组并沿圆周方向均匀分布，转台12在十字轴10层叠放置处开设有推料槽121，推杆14沿上下方向滑动设置于存料架11前侧，升降动力源16适于驱动推杆14升降；转台12转动使得推杆14位于推料槽121下方，推杆14向上抬升，用于推动十字轴10向上运动并靠近上料组件2。转台12可存放大量的十字轴10，且可以转动实现循环上料；推杆14和推料槽121的设置可以向上推料，便于上料组件2抓取。
54.值得一提的是，如图14至图17所示，本实施例的第一抓手225、第二抓手34和第三抓手37为了抓放十字轴10，做了特殊的结构设计。具体如下：
如图14所示，本实施例的第一抓手225包括磁吸盘2251以及呈十字型设置于磁吸盘2251周侧的定位座2252，磁吸盘2251适于通电控制磁吸力，磁吸盘2251适于容纳十字轴10的基体10a，定位座2252适于容纳十字轴10的轴体10b。定位座2252高于磁吸盘2251设置，并由磁吸盘2251和定位座2252界定形成第一容纳腔225a，基体10a适于嵌合于第一容纳腔225a内；定位座2252凹陷形成半圆形的第二容纳腔225b，轴体10b嵌合于第二容纳腔225b内。可以预见的是，第一抓手225可以水平固定于第一垂直滑块224下端，此时可以水平抓放十字轴10，第一抓手225也可以竖直固定于第一垂直滑块224下端，此时可以竖直抓放十字轴10，第一抓手225还可以铰接设置于第一垂直滑块224下端，此时即可以水平抓放又可以竖直抓放十字轴。
55.如图15所示，本实施例的第二抓手34较为常规，包括活动座341和多个滑动设置于活动座341上的卡爪342，卡爪342收拢适于抓紧十字轴10，卡爪342展开适于松开十字轴10，第二抓手34一般水平固定于第二垂直滑块33下端，用于水平抓放十字轴10。
56.如图16和图17所示，本实施例的第三抓手37包括连接座371，水平固定于连接座371上的门型支架372，以及固定于门型支架372下端并向内延伸的两块抬放板373，第三抓手37水平运动，抬放板373适于插入十字轴10左右两侧轴体10b的下方，第三抓手37再垂直向上运动，抬放板373适于抬升十字轴10，并使得十字轴10在重力作用下转动至或保持在竖直状态，实现竖直抓取十字轴10。抬放板373上凹陷形成有圆弧槽3731，轴体10b适于嵌合于圆弧槽3731内。圆弧槽3731延伸至门型支架372内，门型支架372两侧适于抵触或靠近两侧轴体10b。圆弧槽3731的最大深度h略小于十字轴10上侧轴体10b和门型支架372的间隙d；上述结构的设置，在第三抓手37需要放下十字轴10时，第三抓手37可以垂直向下运动，使十字轴10下侧轴体10b接触载料件36，并依靠上侧轴体10b和门型支架372的间隙上移脱离圆弧槽3731，实现放料。门型支架372具有两个并设置于连接座371两侧，以同时抓放两个十字轴10。
57.以上描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。