一种平面换向器的自动切槽机及其使用方法

技术领域

本发明涉及平面换向器的切槽工艺技术领域，具体为一种平面换向器的自动切槽机及其使用方法。

背景技术

平面换向器的周边均匀分布有很多钩脚，在平面换向器的生产物流中钩脚会造成变形，而平面换向器在生产的时候需要在端面上切槽，由于钩脚可能会发生形变，所以不能以定位爪的方式来定位进行分度铣槽，会影响切槽后钩槽位置精度，目前行业只好采用半自动机人工装料后，再用手使用卡钩块对产品钩子定位，如果碰上歪钩、宽钩就换一槽再卡，全凭工人感觉，觉得可以了之后再拉紧芯轴，然后按启动进行等脉冲步进分度，这样一人一机效率很低，品质也依赖员工的经验，而且手动老式机器夹紧后在切槽过程中会产生震动，如果震动比较大则会影响切槽的精度，所以需要一种可以精确自动找准第一片中心，并保证平面换向器在切槽的过程中可以低振动且精确定位的设备来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种平面换向器的自动切槽机及其使用方法，可以解决现有的平面换向器的切槽精度不高、切槽位置不准确的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供如下技术方案：一种平面换向器的自动切槽机，包括工作台，所述的工作台的一侧设置有下料装置，所述的下料装置与工作台上侧的输送装置相连，所述的输送装置的一侧安装有横移驱动组件，所述的横移驱动组件带动其上的铣槽电机进行平移，所述的铣槽电机的转轴上安装有铣刀，所述的工作台上与铣刀对应的位置安装有精准分度夹持组件，所述的输送装置的另一侧安装有将输送装置上的平面换向器放置到精准分度夹持组件上的上料机械手，在分度主轴的上方尾顶座安装有初始激光定位器，所述的精准分度夹持组件包括支撑台、设置在支撑台内部的转动套和安装在转动套内部的芯轴，所述的芯轴的上端设置有涨紧夹持组件，所述的转动套的外侧连接有齿轮传动件，所述的齿轮传动件由一侧的分度伺服电机驱动，所述的芯轴的下端通过轴向连接组件与涨紧气缸相连，所述的轴向连接组件的外侧套设有弹性垫片组，所述的转动套的下端与弹性垫片组的上端相抵，通过下料装置、输送装置、上料机械手的配合可以实现平面换向器的自动上料和下料，而初始激光定位器与精准分度夹持组件配合可以精准地找到切槽的第一进刀位，从而保证后续钩槽位置的准确性，而芯轴上套接的弹性垫片拉杆组件则起到对产品内孔涨紧分度不打滑作用，在分度与夹持组件连在一起的无间隙伺服齿轮机构带动平面换向器分度偏转，伺服凸轮机构不会产生震动和惯性位移，保证了切槽尺寸的准确性。

作为优选，所述的轴向连接组件包括与芯轴的下端相连的过渡连接杆和与过渡连接杆下端相连的缓冲连接杆，所述的弹性垫片组套设在所述过渡连接杆的外侧，所述的缓冲连接杆的下端与涨紧气缸相连，所述的缓冲连接杆的外侧与套设有随着缓冲连接杆下移而压缩的芯轴防损弹簧，过渡连接杆和缓冲连接杆的组合方便整个轴向连接组件的安装，芯轴防损弹簧可以在芯轴受到震动的时候起到缓冲的作用，防止芯轴损坏。

作为优选，所述的精准分度夹持组件的正上方安装有尾顶气缸，所述的尾顶气缸的下端伸出杆上安装有尾顶压块，所述的初始激光定位器安装在尾顶气缸的一侧，尾顶压块可以将精准分度夹持组件上的平面换向器下压到位，防止涨紧的时候平面换向器被顶起来。

作为优选，所述的精准分度夹持组件与输送装置之间的位置安装有挡板升降气缸，所述的挡板升降气缸的下端伸出杆上安装有与精准分度夹持组件对应的挡板，挡板可以对切槽的时候飞射出来的铜屑进行阻挡，防止铜屑喷射到输送装置上的平面换向器上，同时挡板上升的时候也不会影响上料机械手对平面换向器的输送，所述的挡板的下方安装有开口朝上的吸尘管，吸尘管可以将挡板挡下来的铜屑吸走，保持工作台上的干净。

作为优选，所述的输送装置包括闭环运行的链条和均匀设置在链条上的换向器定位座，所述的换向器定位座包括基座和设置在基座上侧的定位柱，这样的传送方式不会出现平面换向器在传送过程中出现卡死的情况。

作为优选，所述的横移驱动组件包括安装在横向导柱上的横移平台和位于横移平台的一端用于驱动横移平台的横移气缸，所述的横移平台的上侧安装有架空平台，所述的架空平台的上端安装有凸轮电机，所述的凸轮电机的转轴上安装有凸轮，所述的横移平台上侧还安装有导轨和位于导轨上侧的拖板，所述的凸轮电机上的凸轮通过连接偏心连杆与拖板相连，所述的铣槽电机安装在拖板上，通过凸轮电机驱动凸轮转动可以转化为拖板的往复运动，铣槽电机的往复运动与精准分度夹持组件相配合可以实现平面换向器的快速切槽。

作为优选，所述的齿轮传动件包括同轴紧贴设置的第一齿轮和第二齿轮，所述的第一齿轮与第二齿轮之间横向连接有多个补偿弹簧，所述的补偿弹簧的两端通过连接柱分别与第一齿轮以及第二齿轮的轴向端面相连，分度伺服电机上的主动齿轮同时与第一齿轮以及第二齿轮相啮合，而第一齿轮与第二齿轮之间通过多个补偿弹簧连接，始终产生转动力，这样第一齿轮与第二齿轮与分度伺服电机上的主动齿轮之间为无间隙啮合，如果第一齿轮与第二齿轮中任意一个齿产生磨损补偿弹簧会驱动第一齿轮以及第二齿轮进行相对转动，来补偿这个磨损间隙，保证分度伺服电机上的主动齿轮可以精准地将转动角度传递给齿轮传动件，保证了转动套的转动准确性，同时也保证了分度切槽的准确性。

作为优选，所述的精准分度夹持组件远离输送装置的一侧安装有下料滑道，方便切槽完的平面换向器下料集中收集。

作为优选，所述的上料机械手包括位于工作台上侧的升降平台，所述的升降平台由工作台下侧的升降气缸驱动，所述的升降平台的上侧安装有导轨和位于导轨上侧可朝向精准分度夹持组件移动的机械手滑动台，所述的机械手滑动台由其下方的进给气缸驱动进行移动，所述的机械手滑动台上安装有沿着输送装置的输送方向进行移动的滑块，所述的滑块上并排安装有两个机械手夹爪，机械手夹爪跟着滑块一起移动，两个机械手夹爪上分别抓取输送装置和精准分度夹持组件上的平面换向器，在输送装置上的平面换向器放置到精准分度夹持组件上的时候精准分度夹持组件上的平面换向器取下来进行下料。

第二方面，本发明还提供一种根据第一方面所述的平面换向器的自动切槽机的使用方法，包括以下步骤：

所述的下料装置将平面换向器输送到输送装置上，并沿着输送装置向精准分度夹持组件方向输送，上料机械手将输送装置上的平面换向器放置到精准分度夹持组件上，并被涨紧夹持组件夹住，分度伺服电机驱动转动套和平面换向器进行转动，同时初始激光定位器监测平面换向器上侧边缘相邻两个卡钩根部的距离，平面换向器转动一周，初始激光定位器选择出与规定尺寸误差最小的相邻两个卡钩，然后分度伺服电机转动到这两个卡钩之间的中间位置作为第一槽的进刀位，后续的进刀位由分度伺服电机等分转动确定，横移驱动组件驱动铣槽电机进行反复横移，带动铣刀对平面换向器的端面进行切槽，切槽完成后上料机械手将加工完的平面换向器取下，通过初始激光定位器与精准分度夹持组件的配合可以精确地找到第一槽的进刀位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置紧凑的结构，将上料装置、隔料装置、上料机械手、激光精度定位、内涨式夹持组件、无间隙伺服分度组件整合在工作台上，这些结构的配合可以实现平面换向器的自动上料和下料，同时为了解决现有的平面换向器的切槽精度不高、切槽位置不准确的问题，采用激光定位器与先进定位算法与内涨分度夹持组件配合可以精准地找到切槽的初始位，保证切槽位置的准确性，而芯轴上套接的弹性垫片拉杆组件起到产品分度时预紧固定作用，而伺服凸轮进给机构则是保证平面换向器在切槽的过程中不会发生比较大的震动和惯性位移，同时配合刀片的材质、转速可以十分方便的调整进给速度。

附图说明

图1为本发明的第一视角立体结构图；

图2为本发明的俯视结构图；

图3为图2的A-A向剖视结构图；

图4为图3的B处放大结构图；

图5为本发明的第二视角立体结构图；

图6为本发明的齿轮传动件的立体结构图；

图7为图1的A处放大结构图；

图8为本发明的第三视角立体结构图。

附图标记：

1、工作台，11、齿轮传动件，111、第一齿轮，112、第二齿轮，113、补偿弹簧，114、连接柱，12、升降气缸，13、涨紧气缸，14、分度伺服电机，15、弹性垫片组，16、芯轴防损弹簧，17、缓冲连接杆，18、过渡连接杆，19、横移驱动组件，2、上料机械手，21、换向器定位座，22、尾顶压块，23、初始激光定位器，24、吸尘管，3、下料装置，31、链条，32、偏心连杆，33、凸轮电机，34、横移气缸，35、拖板，36、横移平台，37、架空平台，4、输送装置，41、机械手夹爪，42、滑块，44、升降平台，46、机械手滑动台，5、挡板升降气缸，6、挡板，7、尾顶气缸，8、铣槽电机，9、精准分度夹持组件，91、涨紧夹持组件，93、支撑台，94、转动套，95、芯轴，10、下料滑道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在现有技术中，需要在平面换向器的端面上等分加工出多个切槽，平面换向器的周边均匀分布有很多钩脚，在平面换向器的生产物流中钩脚会造成变形，由于钩脚可能会发生形变，所以不能以定位爪的方式来定位进行分度铣槽，会影响切槽的精度，所以只能采用半自动机人工装料后，再用手使用卡钩块对产品钩子定位，如果碰上歪钩、宽钩就换一槽再卡，全凭工人感觉，觉得可以了之后再拉紧芯轴，然后按启动进行等脉冲步进分度，这样一人一机效率很低，品质也依赖员工的经验，而且在平面换向器夹紧后在切槽过程中会发生震动，如果震动比较大则会影响切槽的精度。

所以，为了解决上述技术问题，如图1-8所示，本发明的实施例中提供了一种平面换向器的自动切槽机，包括工作台1，所述的工作台1的一侧设置有下料装置3，所述的下料装置3与工作台1上侧的输送装置4相连，所述的输送装置4的一侧安装有横移驱动组件19，所述的横移驱动组件19带动其上的铣槽电机8进行平移，所述的铣槽电机8的转轴上安装有铣刀，所述的工作台1上与铣刀对应的位置安装有精准分度夹持组件9，所述的输送装置4的另一侧安装有将输送装置4上的平面换向器放置到精准分度夹持组件9上的上料机械手2，所述的精准分度夹持组件9的上方安装有初始激光定位器23，所述的精准分度夹持组件9包括支撑台93、设置在支撑台93内部的转动套94和安装在转动套94内部的芯轴95，所述的芯轴95的上端设置有涨紧夹持组件91，所述的转动套94的外侧连接有齿轮传动件11，所述的齿轮传动件11由一侧的分度伺服电机14驱动，所述的芯轴95的下端通过轴向连接组件与涨紧气缸13相连，所述的轴向连接组件的外侧套设有弹性垫片组15，所述的转动套94的下端与弹性垫片组15的上端相抵，通过下料装置3、输送装置4、上料机械手2的配合可以实现平面换向器的自动上料和下料，而初始激光定位器23与精准分度夹持组件9配合可以精准地找到切槽的第一进刀位，从而保证后续钩槽位置的准确性，而芯轴95上套接的弹性垫片组15则起到对产品内孔涨紧分度不打滑作用，在分度与夹持组件连在一起的无间隙伺服齿轮机构带动平面换向器分度偏转。

具体的，涨紧夹持组件91为常用的涨紧结构，在芯轴95下拉的时候可以撑开涨紧套，涨紧套是插入到平面换向器的中心孔中，这样就可以牢固固定平面换向器，而芯轴95上顶的时候涨紧套由于弹性可以收缩，这样平面换向器就可以轻松取出。

初始激光定位器23可以采用激光尺寸测量仪，主要是用于对平面换向器上相邻的两个卡钩之间的根部距离进行实时监控测量，初始激光定位器23可以安装在一个可调节的支架的上，该支架可以为多节支架，也可以为柔性支架，可以快速调节初始激光定位器23的位置和朝向。

弹性垫片组15可以采用多个蝶形弹垫依次叠加而成，转动套94和齿轮传动件11的下端均支撑在弹性垫片组15的上端，在平面换向器受到冲击的时候可以起到一定的支撑作用，而且弹性垫片组15也可以将转动套94和平面换向器始终顶在最上端，在平面换向器被切槽铣削的时候被牢牢固定在芯轴上，保证了分度转动和切槽过程中的精度。

在一些实施例中，作为轴向连接组件的一种具体实施例，如图4所示，所述的轴向连接组件包括与芯轴95的下端相连的过渡连接杆18和与过渡连接杆18下端相连的缓冲连接杆17，所述的弹性垫片组15套设在所述过渡连接杆18的外侧，所述的缓冲连接杆17的下端与涨紧气缸13相连，所述的缓冲连接杆17的外侧与套设有随着缓冲连接杆17下移而压缩的芯轴防损弹簧16，过渡连接杆18和缓冲连接杆17的组合方便整个轴向连接组件的安装，芯轴防损弹簧16可以在芯轴受到震动的时候起到缓冲的作用，防止芯轴损坏，具体来说，其中缓冲连接杆17的顶部呈伞形，涨紧气缸13则是安装在工作台1下端的气缸安装台上，而缓冲连接杆17则是穿过气缸安装台与涨紧气缸13的伸出杆相连，芯轴防损弹簧16的上端与缓冲连接杆17顶部的伞形结构相抵，所以在缓冲连接杆17下移的时候芯轴防损弹簧16会被压缩，起到保护芯轴受到过大的冲击的作用。

为了使平面换向器夹紧的时候位置准确到位，如图3所示，所述的精准分度夹持组件9的正上方安装有尾顶气缸7，所述的尾顶气缸7的下端伸出杆上安装有尾顶压块22，所述的初始激光定位器23安装在尾顶气缸7的一侧，尾顶压块22可以将精准分度夹持组件9上的平面换向器下压到位，防止涨紧的时候平面换向器被顶起来。

在一些实施例中，如图1-3所示，所述的精准分度夹持组件9与输送装置4之间的位置安装有挡板升降气缸5，所述的挡板升降气缸5的下端伸出杆上安装有与精准分度夹持组件9对应的挡板6，挡板6可以对切槽的时候飞射出来的铜屑进行阻挡，防止铜屑喷射到输送装置4上的平面换向器上，同时挡板6上升的时候也不会影响上料机械手2对平面换向器的输送，挡板6可以做成弯曲的下端收窄的形状，可以对铜屑进行集中导向。同时，所述的挡板6的下方安装有开口朝上的吸尘管24，吸尘管24可以将挡板6挡下来的铜屑吸走，保持工作台1上的干净，吸尘管24的另一端可以连接负压源，将铜屑快速吸走。

在一些实施例中，如图3所示，所述的输送装置4包括闭环运行的链条31和均匀设置在链条31上的换向器定位座21，所述的换向器定位座21包括基座和设置在基座上侧的定位柱，这样的传送方式不会出现平面换向器在传送过程中出现卡死的情况，使用的时候从下料装置3下来的平面换向器会套在换向器定位座21上的定位柱上，由于平面换向器的周围并没有其他的接触部件，所以不会出现卡死的情况。

在一些实施例中，如图5所示，所述的横移驱动组件19包括安装在横向导柱上的横移平台36和位于横移平台36的一端用于驱动横移平台36的横移气缸34，所述的横移平台36的上侧安装有架空平台37，所述的架空平台37的上端安装有凸轮电机33，所述的凸轮电机33的转轴上安装有凸轮，所述的横移平台36上侧还安装有导轨和位于导轨上侧的拖板35，所述的凸轮电机33上的凸轮通过连接偏心连杆32与拖板35相连，所述的铣槽电机8安装在拖板35上，通过凸轮电机33驱动凸轮转动可以转化为拖板35的往复运动，铣槽电机8的往复运动与精准分度夹持组件9相配合可以实现平面换向器的快速切槽，具体的，横移平台36可以带动整个横移驱动组件19进行移动，可以进行大范围的移动，如在维修或者更换部件的时候横移气缸34可以驱动横移平台36进行移动，伺服凸轮机构不会产生震动和惯性位移，保证了切槽尺寸的准确性。

在一些实施例中，如图6所示，所述的齿轮传动件11包括同轴紧贴设置的第一齿轮111和第二齿轮112，所述的第一齿轮111与第二齿轮112之间横向连接有多个补偿弹簧113，所述的补偿弹簧113的两端通过连接柱114分别与第一齿轮111以及第二齿轮112的轴向端面相连，分度伺服电机14上的主动齿轮同时与第一齿轮111以及第二齿轮112相啮合，而第一齿轮111与第二齿轮112之间通过多个补偿弹簧113连接，始终产生转动力，这样第一齿轮111与第二齿轮112与分度伺服电机14上的主动齿轮之间为无间隙啮合，如果第一齿轮111与第二齿轮112中任意一个齿产生磨损补偿弹簧113会驱动第一齿轮111以及第二齿轮112进行相对转动，来补偿这个磨损间隙，保证分度伺服电机14上的主动齿轮可以精准地将转动角度传递给齿轮传动件11，保证了转动套94的转动准确性，同时也保证了分度切槽的准确性。

在一些实施例中，如图1所示，所述的精准分度夹持组件9远离输送装置4的一侧安装有下料滑道10，方便切槽完的平面换向器下料集中收集，可以在下料滑道10的下端放置一个收集框，可以在下料滑道10上并排排列设置多根直条，直条之间留用空隙，这样在平面换向器下料的时候其钩脚可以卡在直条之间的空隙中，而且可以对平面换向器的下滑进行导向，不会横移。

在一些实施例中，如图7所示，所述的上料机械手2包括位于工作台1上侧的升降平台44，所述的升降平台44由工作台1下侧的升降气缸12驱动，所述的升降平台44的上侧安装有导轨和位于导轨上侧可朝向精准分度夹持组件9移动的机械手滑动台46，所述的机械手滑动台46由其下方的进给气缸43驱动进行移动，所述的机械手滑动台46上安装有沿着输送装置4的输送方向进行移动的滑块42，所述的滑块42上并排安装有两个机械手夹爪41，机械手夹爪41跟着滑块42一起移动，两个机械手夹爪41上分别抓取输送装置4和精准分度夹持组件9上的平面换向器，在输送装置4上的平面换向器放置到精准分度夹持组件9上的时候精准分度夹持组件9上的平面换向器取下来进行下料。

在本实施例中，作为本发明的自动切槽机的使用方法，可以包括以下步骤：

所述的下料装置3将平面换向器输送到输送装置4上，并沿着输送装置4向精准分度夹持组件9方向输送，上料机械手2将输送装置4上的平面换向器放置到精准分度夹持组件9上，并被涨紧夹持组件91夹住，分度伺服电机14驱动转动套94和平面换向器进行转动，同时初始激光定位器23监测平面换向器上侧边缘相邻两个卡钩根部的距离，平面换向器转动一周，初始激光定位器23选择出与规定尺寸误差最小的相邻两个卡钩，然后分度伺服电机14转动到这两个卡钩之间的中间位置作为第一槽的进刀位，第一槽的进刀位的确定对于平面换向器的切槽精确度来说十分重要，只要第一槽的进刀位确定下来，后续的其他切槽都可以以第一槽的进刀位为基准进行分度脉冲转动切槽。

后续的进刀位由分度伺服电机14等分转动确定，横移驱动组件19驱动铣槽电机8进行反复横移，带动铣刀对平面换向器的端面进行切槽，切槽完成后上料机械手2将加工完的平面换向器取下，通过初始激光定位器23与精准分度夹持组件9的配合可以精确地找到第一槽的进刀位。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。