[发明专利]基于关节机器人的齿轮加工机床自动上料对齿方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工方法及装置，尤其是涉及一种基于关节机器人的齿轮加工机床自动上料对齿的方法及装置。

背景技术

对于齿轮成形后的诸如剃齿、珩齿、挤齿和磨齿等齿形精加工，其上料工作，较早的方式采用人工来进行，对齿工作亦由人工完成；目前仅部分新的机床通过诸如直角坐标机器人的直线机构实现自动化上料，但直线坐标机器人仅完成工件到料盘的上下料工作，对齿工作由机床完成；机床完成对齿工作，需要机床刀具主轴为伺服主轴，对机床要求较高，增加了机床成本，另外该系统柔性不好，在工件品种更换时耗时耗力。鉴于此，本行业技术人员对齿轮对正的方法进行了较多的研究，并提出了一些解决办法，例如名为“挤齿加工自动对齿系统”（专利号 ZL 200610095230．6）的公开技术，其具有挤轮主轴、滚压轮、工作台、工件托盘、伺服电机，滚压轮位于工件托盘一侧，在工件托盘的另一侧设有V形块，V形块安装在油缸输出轴上，在工作台的旁边设有检测臂，检测臂的一端安装有测头，另一端安装在水平滑板上，该水平滑板安装在第二垂直滑板上，所述测头上有传感器，测头下端具有与伺服电机输出轴相配的定位套。该发明可实现自动对齿，减轻工人的劳动强度并提高生产效率，为齿轮的全自动化加工创造了条件；但是，该装置结构较复杂、成本较高，尤其存在多个检测环节，使控制难度较高，不易在短时间内让待加工齿轮准确地进入待加工位置，因而难以取得较为快速的对正效果；尤其对于大批量生产制造而言，生产效率难以比人工对正方式大幅提高。

发明内容

本发明主要目的是提供一种基于关节机器人的齿轮加工机床自动上料对齿的方法，其可以快速地将待加工齿轮进行对正并送入待加工位置；整个对正过程由上料装置自动化地进行，操作简单，对正准确，生产效率高。

本发明另一个目的是提供一种基于关节机器人的齿轮加工机床自动上料对齿的装置，其可使待加工齿轮以折线运动轨迹向刀具靠近，并在靠近中完成齿轮的对正操作。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于关节机器人的齿轮加工机床自动上料对齿的方法，其特征在于上料装置夹持待加工齿轮向刀具移动；进入对齿区域后，待加工齿轮与刀具轴心大体平行，待加工齿轮在上料装置中可沿齿轮轴心转动，上料装置相对刀具来回摆动地向刀具靠近，直至待加工齿轮进入加工位置。上料装置具有执行机构，其可预先调整好运行轨迹，或与位置检测装置配合而即时调整运行轨迹；上料装置将待加工齿轮移动至对正区域后，使待加工齿轮处于与刀具大体平行的状态，有利于两者靠近啮合；上料装置接近刀具时，采用来回摆动的方式，此时，待加工齿轮与刀具最接近的齿，无论处于错位或者相对状态，两者物理触碰时，摆动的待加工齿轮的齿顶或齿侧可在获得法向分力，齿轮在该法向分力的作用下产生自转；于此，通过齿轮自身的转动，而将两者调整为可啮合状态。这种对正方式，在待加工齿轮进入加工位置的过程中，通过齿轮的转动调整完成，无需其他辅助装置，是故对正快速、对设备的要求较低。

为进一步提高对正的效率，作为优选，上料装置相对刀具来回摆动的轨迹为折线型轨迹，该折线型轨迹由若干段“之”字轨迹连接而成；相邻段的“之”字轨迹依次连接，或者由直线段过渡连接，该直线段大体处于待加工齿轮与刀具的中心连线上。这种运行轨迹，在保证较快的运行速度的同时，还可取得较好的对正效果。

由于待加工齿轮的规格的差异性较大，作为优选，每段“之”字轨迹由若干个分段构成，每个分段的线型为直线或曲线。可根据具体的待加工齿轮规格以及不同的上料装置的执行机构，选择直线或曲线轨迹，以求最大的运行效率。

待加工齿轮的调整时通过其自转获得的，在自转中，齿轮重心易在切向分力的作用下产生切向移动而偏离在上料装置上的原始位置；作为优选，上料装置相对刀具摆动时，待加工齿轮处于刀具的下方。待加工齿轮处于刀具的下方，可较好地利用齿轮的重力，使齿轮自转时，其重心易于保持在上料装置上的原始位置，便于在达到加工位置或预定位置时加工设备上的装夹机构实施装夹。

待加工齿轮的自转动力，来自于齿轮与刀具齿的触碰；随着齿轮与刀具的接近，两者相对可摆动空间逐渐缩小，为避免两者发生过多的齿间碰撞，作为优选，上料装置向刀具靠近过程中，相对刀具摆动的摆幅逐步缩小，其中最大的摆幅不小于齿顶的厚度之半。最大的摆幅不小于齿顶的厚度之半，可保证齿轮和刀具的齿顶面相对时，亦可通过齿轮的自转将两者齿顶错开。