多工位转台的工位自动转动定位装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，特别涉及一种多工位转台的工位自动转动定位装置及其控制方法。

背景技术

对于结构复杂，加工工序复杂的工件，例如碟刹下泵，化油器，耦合器，阀门，卫浴五金等多面需要加工的零件产品，需要在坯料上进行多个位置进行加工，例如钻孔、攻丝、车铣和镗孔等，若对每个加工部位以及每个加工工艺分别通过单独的机床进行加工，并实现自动化，则需要大量的工件转运或定向机构，需要经过多次装夹，存在工作效率低，加工精度难以保证，设备成本高的缺点。

采用多工位转台的方式，具有一次装夹完成多工序加工的优点，可实现多工件的流水线作业，而对于部分工序，需要通过工件台的自转来实现加工，现有技术中，虽然也有实现转台公转和工件台自转同时进行的机构；例如授权公告号为CN106625155B的中国专利公开了一种多工位超硬材料砂轮面加工转台，通过电机一带动转台旋转，工件台随转台公转，由于工件台下端设置有与主齿轮啮合的星形轮，工件台在随转台公转时同时自转，可以用来实现多个工件同时自转，然而，这种方案明显不适用于更复杂的加工工况，例如碟刹下泵的加工，仅部分工序需要工件台的自转，而大部分的加工工序中，工件台是不需要自转的，且通过主齿轮啮合行星轮的传动方式使得工件台的自转依赖于公转的传动，而在碟刹下泵的多工位加工工序中，转台的公转是通过步进的方式转动，即工件台需要在特定的工位停留，再通过相应的加工装置对工件进行加工，若采用以上专利的传动方案，则在工件台停留时，就无法实现自转，更不能根据需要旋转特定的角度。

为了实现各工位工件台的自转的单独控制，本领域技术人员容易想到的是在每个工件台下方单独设置电机，单独驱动工件台自转，但这种方式需要在转台连接大量的电机，大大增加了转台自身的体积和质量，不但能耗大幅增大，转台步进转动时需要更大的扭矩实现驱动和制动，不但能耗大幅增大，对于传动件的磨损也大大增加，从而导致设备使用寿命的下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提高工序复杂的工件的加工效率及加工设备使用寿命，同时降低加工成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种多工位转台的工位自动转动定位装置，包括：

转台本体；

工件台本体，多个所述工件台本体呈圆周阵列分布且可自转地设置于转台本体；

工件台自转驱动装置，包括第一移动机构和驱动件，所述第一移动机构用于带动驱动件与工件台本体传动配合连接或分离。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述工件台自转驱动装置设置在转台本体外侧。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，还包括：

第一齿轮，所述第一齿轮同轴连接于工件台本体；

所述驱动件包括第二齿轮和电机，所述电机与第二齿轮传动连接，所述第一移动机构用于带动第二齿轮与第一齿轮啮合或分离。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述第一齿轮设有腰圆孔，所述腰圆孔的一端的圆弧的轴线与齿轮的轴线重合，还包括限位销和第二移动机构，所述限位销穿设于所述腰圆孔，所述第二移动机构连接于转台本体，所述第二移动机构连接于限位销，用于驱动限位销沿腰圆孔内移动。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述第二移动机构的移动方向为第一方向，所述第二移动机构与转台本体轴线的连线方向为第二方向，所述第一方向和第二方向的夹角为30-90度。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述工件台本体设有工件夹持组件，所述工件夹持组件包括固定夹持部和活动夹持部，所述固定夹持部设置在工件台本体的上部，所述活动夹持部包括第三移动机构和活动夹块，所述第三移动机构的移动方向为竖直方向，所述活动夹块连接于第三移动机构。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述第一移动机构为丝杆导轨模组或气缸导轨模组。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述第二移动机构为第一气缸，所述第一气缸的缸体固定于转台本体底部，所述第一气缸的活塞杆连接于限位销。

进一步，上述多工位转台的工位自动转动定位装置结构中，所述第三移动机构为第二气缸，所述第二气缸的缸体直接或间接连接于转台本体的下部，所述第二气缸的活塞杆连接于活动夹块。

本发明还保护上述多工位转台的工位自动转动定位装置的控制方法，包括以下步骤：

工件装夹于工件台本体，驱动转台本体转动预设的角度后停止，第一移动机构带动驱动件与工件台本体传动配合连接，驱动件驱动工件台本体自转预设的角度后停止，第一移动机构带动驱动件与工件台本体分离，驱动转台本体继续转动。

本发明的有益效果在于：

通过设计转台本体，以及多个所述工件台本体呈圆周阵列分布且可自转地设置于转台本体的结构，与之配合地，可在转台本体外部圆周阵列分布设置有多个加工工位，通过在加工工位设置相应的加工装置，包括钻孔、攻丝、车铣和镗孔装置等，需要加工的工件只需要装夹在工件台本体，通过转台本体步进转动使工件台本体沿转台本体的轴线进行公转，使工件台本体依次在各工位停留，从而实现多个工序的连续加工作业，加工完成后，工件台本体正好公转360度回到原点，便于卸料。以上结构相比工件在多个工件台间转移，分别加工的方式，减少了工件转运机构的使用，不再需要经过多次装夹，降低了设备成本，且保证了加工精度。

通过将用于驱动工件台本体自转的工件台自转驱动装置独立设置于工件台本体外，不直接连接在工件台本体，当工件台本体连接于转台本体时，相比用于驱动工件台本体自转的电机直接连接于工件台本体的方式，能够大幅降低转台本体的整体重量和体积，降低驱动转台本体转动的耗能，提高转台本体的使用寿命。

综上，通过以上多工位转台的工位自动转动定位装置及其控制方法的改进，可提高工序复杂的工件的加工效率及加工设备的整体使用寿命，同时降低加工成本。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种多工位转台的工位自动转动定位装置的结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为本发明具体实施方式的一种多工位转台的工位自动转动定位装置的局部结构侧视图；

图4为图3的B向截面图；

图5为图3的C向截面图；

图6为图5的D部放大图；

标号说明：

1、转台本体；

2、工件台本体；21、固定夹持部；22、活动夹持部；221、第三移动机构；222、活动夹块；

3、工件台自转驱动装置；31、第一移动机构；32、驱动件；321、第二齿轮；322、电机；

4、第一齿轮；41、腰圆孔；

5、限位销；

6、第二移动机构。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图6，本发明涉及一种多工位转台的工位自动转动定位装置，其特征在于，包括：

转台本体1；

工件台本体2，多个所述工件台本体2呈圆周阵列分布且可自转地设置于转台本体1；

工件台自转驱动装置3，包括第一移动机构31和驱动件32，所述第一移动机构31用于带动驱动件32与工件台本体2传动配合连接或分离。

进一步，作为一种优选的实施方式，所述工件台自转驱动装置3设置在转台本体1外侧。

进一步，作为一种优选的实施方式，还包括：

第一齿轮4，所述第一齿轮4同轴连接于工件台本体2；

所述驱动件32包括第二齿轮321和电机322，所述电机322与第二齿轮321传动连接，所述第一移动机构31用于带动第二齿轮321与第一齿轮4啮合或分离。

以上结构中，通过设计转台本体1，以及多个所述工件台本体2呈圆周阵列分布且可自转地设置于转台本体1的结构，与之配合地，可在转台本体1外部圆周阵列分布设置有多个加工工位，通过在加工工位设置相应的加工装置，包括钻孔、攻丝、车铣和镗孔装置等，需要加工的工件只需要装夹在工件台本体2，通过转台本体1步进转动使工件台本体2沿转台本体1的轴线进行公转，使工件台本体2依次在各工位停留，从而实现多个工序的连续加工作业，加工完成后，工件台本体2正好公转360度回到原点，便于卸料。以上结构相比工件在多个工件台间转移，分别加工的方式，减少了工件转运机构的使用，不再需要经过多次装夹，降低了设备成本，且保证了加工精度。

通过将用于驱动工件台本体2自转的电机322及用于传动的第二齿轮321独立设置于工件台本体2外，不直接连接在工件台本体2，当工件台本体2连接于转台本体1时，相比用于驱动工件台本体2自转的电机322直接连接于工件台本体2的方式，能够大幅降低转台本体1的整体重量和体积，降低驱动转台本体1转动的耗能，提高转台本体1的使用寿命。

进一步，请参照图6，作为一种优选的实施方式，所述第一齿轮4设有腰圆孔41，所述腰圆孔41的第一端的圆弧的轴线与齿轮的轴线重合，还包括限位销5和第二移动机构6，所述限位销5穿设于所述腰圆孔41，所述第二移动机构6连接于转台本体1，所述第二移动机构6连接于限位销5，用于驱动限位销5沿腰圆孔41内移动。

以上结构作为本发明的另一个重要发明点，当需要通过独立于基座外部的驱动电机322通过齿轮传动带动工件台本体2自转时，需要考虑外部的第二齿轮321与固定连接于工件台本体2的第一齿轮4之间从分离到啮合这一过程的齿轮精确对位，通过在第一齿轮4设计条形孔结构，通过移动机构控制限位销5在腰圆孔41内移动，使限位轴偏离第一齿轮4轴线以限制第一齿轮4转动，从而达到齿轮转动角度的快速定位，使第一齿轮4和第二齿轮321之间精确对位啮合。

优选的，所述腰圆孔41的第二端的圆弧直径小于第一端的圆弧直径；

以上结构中，可进一步缩短限位销5的移动行程，从而进一步缩小气缸的行程，从而进一步减小旋转台的整体重量和体积。

优选的，所述腰圆孔41的宽度由第一端至第二端逐渐减小。所述定位销的直径等于腰圆孔41第一端的直径。所述定位销的直径等于腰圆孔41的第二端的直径，所述定位销与条形孔配合的部位形状为圆柱体。

以上结构中，当限位销5移动至腰圆孔41的第一端时，限位销5与腰圆孔41之间处于间隙配合状态，限位销5与腰圆孔41并不接触，而限位销5移动至腰圆孔41第二端时，限位销5与腰圆孔41第二端处于过渡配合状态，可进一步提高齿轮旋转角度的定位精度。

进一步，请参照图5，作为一种优选的实施方式，所述第二移动机构6的移动方向为第一方向，所述第二移动机构6与转台本体1轴线的连线方向为第二方向，所述第一方向和第二方向的夹角为30-90度，优选为40-60度，进一步优选为45度。

以上结构作为本发明的另一发明点，第二移动机构6的移动方向并非设置在转台本体1的法线上，而是可以倾斜一定角度，这种设计可充分利用转台本体1的空间，从而可进一步缩小了转台本体1的整体直径，减少转台本体1的重量。

进一步，请参照图2及图4，作为一种优选的实施方式，所述工件台本体2设有工件夹持组件，所述工件夹持组件包括固定夹持部21和活动夹持部22，所述固定夹持部21设置在工件台本体2的上部，所述活动夹持部22包括第三移动机构221和活动夹块222，所述第三移动机构221的移动方向为竖直方向，所述活动夹块222连接于第三移动机构221。

优选的，所述固定夹持件形状为U字形，所述U字形的开口朝向水平方向，所述U字形的开口处的内侧边的下部设有限位槽。

进一步，请参照图3，作为一种优选的实施方式，所述第三移动机构221为第二气缸，所述第二气缸的缸体直接或间接连接于转台本体1的下部，所述第二气缸的活塞杆连接于活动夹块222。

以上结构中，通过在工件台本体2上设计特定结构的固定夹持件和活动夹持件的结构，当工件需要进行多工序加工时，可通过进料机构将待加工工件的两侧水平送入固定夹持件的限位槽，再控制活动夹持件从下向上顶住工件的下部，利用活动夹持件和固定夹持件实现工件在工件台本体2上高效、稳定的定位装夹，由于工件的中部上表面及侧部的大部分面积并没有受到遮挡，可适用于多个部位多个工序的加工，例如钻孔、攻丝、镗孔和车铣，中途可以不用在多个工装之间进行转移。

进一步，请参照图3，作为一种优选的实施方式，所述第一移动机构31为丝杆导轨模组或气缸导轨模组。

进一步，请参照图3，作为一种优选的实施方式，所述第二移动机构6为第一气缸，所述第一气缸的缸体固定于转台本体1底部，所述第一气缸的活塞杆连接于限位销5。

本发明还涉及上述多工位转台的工位自动转动定位装置的控制方法，包括以下步骤：

工件装夹于工件台本体2，驱动转台本体1转动预设的角度后(到达指定工位后)停止，第一移动机构31带动驱动件32与工件台本体2传动配合连接(第一齿轮4与第二齿轮321啮合)，驱动件32驱动工件台本体2自转预设的角度后停止，同时通过该工位的加工装置如镗孔装置(镗刀)向下移动，接触工件需要镗孔的部位(与工件台本体2同轴)，通过工件台本体2的自转实现镗孔作业，镗孔加工完成后，第一移动机构31带动驱动件32与工件台本体2分离(第一齿轮4与第二齿轮321分离)，同时，镗孔装置与工件分离，驱动转台本体1继续转动至下一工位……。

需要说明的是，并非转台本体1步进旋转至工件台本体2到达每个工位都需要驱动工件台本体2的自转，例如普通的钻孔、攻丝、铣削加工时，需要控制工件台本体2固定在特定角度不转动，此时通过限位销5移动至腰圆孔41的第二端位置，达到限制第一齿轮4转动的目的，从而使工件台本体2固定在特定角度不转动，所述定位销的直径等于腰圆孔41的第二端的直径，使得工件台本体2能够更精确地固定在特定角度不转动。

综上所述，通过以上多工位转台的工位自动转动定位装置及其控制方法的改进，可提高工序复杂的工件的加工效率及加工设备的整体使用寿命，同时降低加工成本。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。