气动式立卧复合自动换砂轮机械手的制作方法

本发明涉及一种用于立卧复合多磨头磨削中心的自动换砂轮机械手。

背景技术：

立卧复合多磨头磨削中心是一种高性能多功能磨床，能够在一次装夹中完成零件的内圆、外圆、端面甚至锥面等多个加工面的磨削加工，具有加工高效、成本低等优点。然而，立卧复合多磨头磨削中心同时拥有立磨头和卧磨头，现有的换砂轮机械手不能同时满足立磨头和卧磨头砂轮的自动更换需求，因此，砂轮更换效率低，降低了生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于立卧复合多磨头磨削中心砂轮自动更换的气动式立卧复合自动换砂轮机械手，机械手手爪可以是单爪也可以是双爪；该机械手手爪可在立、卧两种姿态中自动转换，从而实现立磨头和卧磨头砂轮的自动更换。

本发明的技术方案是，一种气动式立卧复合自动换砂轮机械手，在支架上装有升降气缸和4根导向轴，在支撑板上装有直线轴承，直线轴承套在导向轴上，升降气缸通过浮动接头装在支撑板的底侧，在支撑板上装有支撑座和旋转气缸，在支撑座上装有扣罩，在旋转气缸上装有法兰轴，在法兰轴与扣罩之间装有双向推力轴承，在法兰轴上装有端盖，在端盖上装有托板，在托板上装有磁耦式无杆气缸，在磁耦式无杆气缸上装有铰支座，在铰支座上装有换砂轮手爪，手爪姿态转换气缸一端装在铰支座上，另一端装在换砂轮手爪上，在托板的两端各装有一个磁耦式无杆气缸，在磁耦式无杆气缸上装有铰支座，在铰支座上装有换砂轮手爪，手爪姿态转换气缸一端装在铰支座上，另一端装在换砂轮手爪上。

在升降气缸上装有升降运动磁性行程开关。

在4根导向轴的顶端装有圆环。

在磁耦式无杆气缸上装有水平运动磁性行程开关。

本发明具有如下的技术效果，气动式立卧复合自动换砂轮机械手的砂轮更换过程主要包括四个运动：换砂轮手爪立、卧姿态转换运动、水平方向伸缩运动、升降运动与旋转运动，可实现立、卧磨头砂轮更换功能的转换。为立磨头更换砂轮时，换砂轮手爪转变为卧式姿态，为卧磨头更换砂轮时，换砂轮手爪转变为立式姿态。换砂轮手爪在水平方向的伸缩运动是通过磁耦式无杆气缸的动作来实现，手爪在水平方向的伸缩运动可实现卧磨头砂轮更换过程的装、拔砂轮动作。换砂轮手爪升降运动是通过机械手底部的升降气缸的动作来实现的，换砂轮手爪通过导向轴和直线轴承的配合对其升降运动进行导向，换砂轮手爪的升降运动可实现立磨头砂轮更换过程的装、拔砂轮动作。通过旋转气缸实现换砂轮手爪的旋转运动，以实现砂轮库与立磨头或卧磨头砂轮的自动更换。

附图说明

图1是本发明单换砂轮手爪的结构示意图。

图2是本发明为卧磨头更换砂轮的示意图。

图3是本发明为立磨头更换砂轮的示意图。

图4是本发明双换砂轮手爪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种单换砂轮手爪的气动式立卧复合自动换砂轮机械手，在支架1上装有升降气缸4和4根导向轴2，在支撑板6上装有直线轴承7，直线轴承7套在导向轴2上，升降气缸4通过浮动接头5装在支撑板6的底侧，在支撑板6上装有支撑座18和旋转气缸16，在支撑座18上装有扣罩20，在旋转气缸16上装有法兰轴17，在法兰轴17与扣罩20之间装有双向推力轴承19，在法兰轴17上装有端盖12，托板9的一端装在端盖12上，在托板9上装有磁耦式无杆气缸11，在磁耦式无杆气缸11上装有铰支座13，在铰支座13上装有一个换砂轮手爪15，手爪姿态转换气缸14一端装在铰支座13上，另一端装在换砂轮手爪15上；在升降气缸4上装有升降运动磁性行程开关3；在4根导向轴2的顶端装有圆环8；在磁耦式无杆气缸11上装有水平运动磁性行程开关10。

单换砂轮手爪的气动式立卧复合自动换砂轮机械手工作过程如下：

1.卧磨头砂轮更换动作顺序：卧磨头更换砂轮如图2所示。气动式立卧复合自动换砂轮机械手接收到卧磨头砂轮更换指令后，换砂轮手爪15处于立式姿态。

卧磨头换砂轮动作顺序如下：

动作(1)，卧磨头运动到砂轮更换位置点；

动作(2)，旋转气缸16带动机械手旋转90°，然后，磁耦式无杆气缸11推动换砂轮手爪15伸出，使换砂轮手爪15停在卧磨头砂轮总成21位置下方；

动作(3)，磁耦式无杆气缸11的伸出动作触发水平运动磁性行程开关10并发出信号，使升降气缸4带动支撑板沿导向轴2向上运动，在到达指定位置后，换砂轮手爪15抓住卧磨头砂轮总成21；

动作(4)，升降气缸4的上升动作触发升降运动磁性行程开关3并发出信号，使磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15回缩，拔出卧磨头砂轮总成21；

动作(5)，磁耦式无杆气缸11的回缩动作触发磁性开关10并发出信号，旋转气缸16带动机械手反向旋转180°；

动作(6)，磁耦式无杆气缸11推动换砂轮手爪15伸出，将砂轮总成21装到砂轮库22；

动作(7)，磁耦式无杆气缸11伸出运动触发水平运动磁性行程开关10并发出信号，升降气缸4下降；

动作(8)，升降气缸4的下降运动触发升降运动磁性行程开关3并发出信号，砂轮库将待换砂轮总成21旋转到换砂轮位置，并将待换砂轮总成21转到卧式姿态；

动作(9)，升降气缸4带动支撑板沿导向轴2向上运动，在到达指定位置后，换砂轮手爪15抓住砂轮库的待换砂轮总成21；

动作(10)，升降气缸4的上升运动触发升降运动磁性行程开关3并发出信号，使磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15回缩，拔出砂轮库待换砂轮总成21；

动作(11)，磁耦式无杆气缸11回缩动作触发磁性开关10并发出信号，使旋转气缸16带动机械手旋转180°；

动作(12)，磁耦式无杆气缸11推动换砂轮手爪15伸出，将砂轮总成21装到卧磨头上，完成卧磨头装砂轮的动作；

动作(13)，磁耦式无杆气缸11伸出运动触发水平运动磁性行程开关10并发出信号，使升降气缸4下降；

动作(14)，升降气缸4的下降运动触发升降运动磁性行程开关3并发出信号，使磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15缩回，同时，旋转气缸16带动机械手反方向旋转90°回到原位；

动作(15)，砂轮库22回位以便为下次砂轮更换做准备，同时，卧磨头回到工作位置。至此，各机构均回复原位，完成卧磨头砂轮的自动更换。

2.立磨头砂轮更换动作顺序：立磨头更换砂轮如图3所示。气动式立卧复合自动换砂轮机械手接收到立磨头砂轮更换指令后，换砂轮手爪处于立式姿态。

立磨头换砂轮动作顺序如下：

动作(1)，立磨头运动到砂轮更换位置点；

动作(2)，旋转气缸16带动机械手旋转90°，然后，升降气缸4带动支撑板沿导向轴2向上运动，升到指定位置后停止；

动作(3)，升降气缸4向上运动触发磁性开关3并发出信号，手爪姿态转换气缸14活塞杆伸出，换砂轮手爪15姿态转变为卧式姿态，然后，磁耦式无杆气缸11推动换砂轮手爪15伸出，换砂轮手爪15抓住立磨头砂轮总成21；

动作(4)，磁耦式无杆气缸11的伸出动作触发水平运动磁性行程开关10，升降气缸4下降，拔出立磨头砂轮总成21；

动作(5)，升降气缸4下降动作触发磁性开关3并发出信号，旋转气缸16带动机械手反向旋转180°；

动作(6)，升降气缸4上升，将立磨头上的砂轮总成21装到砂轮库22；

动作(7)，升降气缸4的上升动作触发升降运动磁性行程开关3并发出信号，磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15缩回；

动作(8)，磁耦式无杆气缸11的回缩动作触发水平运动磁性行程开关10并发出信号，砂轮库将待换砂轮总成21旋转到换砂轮位置，并将砂轮总成21转到立式姿态；

动作(9)，磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15伸出，抓住砂轮库待换砂轮总成21；

动作(10)，磁耦式无杆气缸11的伸出动作触发水平运动磁性行程开关10并发出信号，升降气缸4下降，拔出砂轮库待换砂轮总成21；

动作(11)，升降气缸4下降动作触发磁性开关3并发出信号，旋转气缸16带动机械手旋转180°；

动作(12)，旋转气缸旋转180°后，升降气缸4上升，将砂轮总成21装到立磨头上，完成立磨头装砂轮的动作；

动作(13)，升降气缸4的上升动作触发升降运动磁性行程开关3，磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪15缩回；

动作(14)，磁耦式无杆气缸11的回缩动作触发水平运动磁性行程开关10，升降气缸4下降，然后，旋转气缸16反向旋转90°回至原位，手爪姿态转换气缸14的活塞杆缩回使换砂轮手爪15姿态转换为立式姿态；

动作(15)，砂轮库22回位，以便为下次更换砂轮做准备，同时，立磨头回到工作位置。至此，气动式立卧复合自动换砂轮机械手各机构均回复原位，完成立磨头砂轮的自动更换。

实施例2

如图4所示，一种双换砂轮手爪的气动式立卧复合自动换砂轮机械手，在支架1上装有升降气缸4和4根导向轴2，在支撑板6上装有直线轴承7，直线轴承7套在导向轴2，升降气缸4通过浮动接头5装在支撑板6的底侧，在支撑板6上装有支撑座18和旋转气缸16，在支撑座18上装有扣罩20，在旋转气缸16上装有法兰轴17，在法兰轴17与扣罩20之间装有双向推力轴承19，在法兰轴17上装有端盖12，托板9的一端装在端盖12上，在托板9的两端各装有一个磁耦式无杆气缸11，在磁耦式无杆气缸11上各装有一个铰支座13，在每个铰支座13上各装有1个砂换轮手爪15，手爪姿态转换气缸14一端装在铰支座13上，另一端装在换砂轮手爪15上。

双换砂轮手爪的气动式立卧复合自动换砂轮机械手工作过程如下：

1.卧磨头砂轮更换动作顺序：气动式立卧复合自动换砂轮机械手接收到卧磨头砂轮更换指令后，砂轮库将旋转所需砂轮总成到卧式姿态，换砂轮手爪处于立式姿态。

卧磨头换砂轮动作顺序如下：

动作(1)，卧磨头运动到砂轮更换位置点；

动作(2)，旋转气缸16带动机械手旋转90°，然后，两个磁耦式无杆气缸11推动换砂轮手爪15伸出，换砂轮手爪15伸出至指定位置后触发水平运动磁性行程开关10，使换砂轮手爪15停在抓砂轮位置下方；

动作(3)，水平运动磁性行程开关10发出信号，使升降气缸4带动支撑板沿导向轴2向上运动，在到达指定位置后，两个换砂轮手爪15分别抓住砂轮库与卧磨头上的砂轮总成21，完成抓砂轮动作，同时触发升降运动磁性行程开关3；

动作(4)，升降运动磁性行程开关3发出信号，使两个磁耦式无杆气缸11回缩到起始位置，实现拔砂轮动作；

动作(5)，磁耦式无杆气缸11回缩动作触发磁性开关10，旋转气缸16反向旋转180°；

动作(6)，磁耦式无杆气缸11伸出，将砂轮总成21分别装到砂轮库22和卧磨头上，完成装砂轮的动作，从而完成砂轮库与立磨头砂轮的自动更换；

动作(7)，磁耦式无杆气缸11伸出运动触发水平运动磁性行程开关10，升降气缸4下降；

动作(8)，升降气缸4的下降动作触发升降运动磁性行程开关3，磁耦式无杆气缸11缩回，同时，旋转气缸16旋转90°回到原位；

动作(9)，砂轮库22的新装砂轮总成回位以便为下次砂轮更换做准备，同时，卧磨头回到工作位置。至此，机械手各机构均回复原位，完成卧磨头砂轮的自动更换。

2.立磨头砂轮更换动作顺序：气动式立卧复合自动换砂轮机械手接收到立磨头砂轮更换指令后，砂轮库将旋转所需砂轮总成到立式姿态。

立磨头换砂轮动作顺序如下：

动作(1)，立磨头运动到砂轮更换位置点；

动作(2)，旋转气缸16带动机械手旋转90°，然后，升降气缸4带动支撑板沿导向轴2向上运动，升到指定位置后停止；

动作(3)，升降气缸4的上升动作触发磁性开关3，手爪姿态转换气缸14活塞杆伸出，换砂轮手爪15姿态转变为卧式姿态，然后，磁耦式无杆气缸11动作，推动换砂轮手爪15伸出，完成抓砂轮动作；

动作(4)，换砂轮手爪15伸出至指定位置后触发水平运动磁性行程开关10，升降气缸4下降，完成拔砂轮动作；

动作(5)，升降气缸4的下降动作触发磁性开关3，旋转气缸16反向旋转180°；

动作(6)，旋转气缸反向旋转180°后，升降气缸4上升，完成装砂轮动作，从而完成砂轮库与立磨头砂轮的自动更换，升降气缸4的上升动作触发升降运动磁性行程开关3；

动作(7)，升降运动磁性行程开关3发出信号，磁耦式无杆气缸11带动换砂轮手爪缩回至原位；

动作(8)，升降气缸4下降，退回至原位，然后，旋转气缸16旋转90°回至原位，手爪姿态转换气缸14的活塞杆缩回使换砂轮手爪15姿态转换为立式姿态；

动作(9)，砂轮库22的新装砂轮总成回位以便为下次砂轮更换做准备，同时，立磨头回到工作位置。至此，气动式立卧复合自动换砂轮机械手各机构均回复原位，完成立磨头砂轮的自动更换。

本申请中没有详细说明的技术特征为现有技术。上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。