專利名稱：定桿類零件激光淬火裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械加工設備技術，特別涉及定桿類零件激光淬火裝置。
背景技術：
激光淬火由于具有淬火零件不變形，激光淬火的熱循環過程快；幾乎不破壞表面粗糙 度；激光淬火不開裂；可對局部、溝、槽淬火；激光淬火清潔、高效，不需要水或油等冷 卻介質；淬火硬度比常規方法高，淬火層組織細密、強韌性好等特點，應用越來越廣泛。 而且，激光淬火不需要象感應淬火那樣根據不同的零件尺寸設計相應的感應線圈，對零件 的加工也無須受到滲碳淬火等化學熱處理時爐膛尺寸的限制，因此，激光淬火正逐步取代 感應淬火和化學熱處理等傳統工藝。尤其重要的是激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽 略，表面粗糙度基本不變，不需要后續機械加工就可以滿足實際工況的需求，并有利于實 現自動化加工。激光淬火是以高能量密度的激光束對工件加工面快速掃描，使金屬表面加 熱到相變溫度以上，然后以極高的速度冷卻，達到表面硬化的熱處理過程。激光是一種不 可見的遠紅外線，對人體有極大的危害性，因此從安全考慮，加工中一般要求激光垂直向 下掃描。
在紡織機械中，定桿是其中的關鍵零件，對于被加工對象定桿，因其長度為325毫米， 長徑比大于10的雙向多錐體；淬火表面是一端d)4.5亳米的60°錐面，淬火工藝要求工 件以錐面定位，垂直安裝。因此，定桿結構特點及激光淬火工藝要求，都給定桿激光淬火 過程中的自動上料、下料帶來特別的困難。目前，尚無激光淬火裝置，特別是自動生產線， 也無可供參考的資料。與一般圓柱體工件相比主要存在以下幾方面突出的困難(1)工件 在儲料器中軸線互相平行，或呈扇形分開，或無規律的相互交叉，造成抓料困難。(2)因 工件軸線相互交叉，若采用重力抓料方式，則在出料口上方用以形成拱形，影響抓料的順
利進行。(3)工件雙向多錐不對稱，自動定向比較困難。(3)靠重力在滾道上輸送，當工
件到位時在長度方向上只有局部接觸，因沖擊波動的影響，工件軸線位置不穩定，造成隔
料困難。(4)工件細長，又要求較高的加工效率，因此，不宜采用機械手供料。
實用新型內容
針對細長定桿錐面淬火加工的特殊要求，本實用新型的目的是提供一種能夠實現定桿 激光淬火及其自動上料、下料，保證定桿淬火質量和效率的定桿類零件激光淬火裝置。 實現本實用新型目的的技術方案是
一種定桿類零件激光淬火裝置，其特征在于包括自動上下料裝置及定桿激光淬火加工 設備兩大部分，其電動部份由控制系統控制；
1)自動上下料裝置由抓料提升裝置、擺動隔料機構和轉位送料裝置組成；其中，
A、 抓料提升裝置包括抓料器、鏈條和滾道；抓料器由依次排列于鏈條上的平行的直 角鋼板組成，通過螺釘安裝于鏈條架上并穿過料箱，鏈條由電機帶動；
B、 擺動隔料機構由隔料爪、固定軸、連桿和磙輪構成；隔料爪相間設于滾道的上方， 并安裝于機架上；隔料爪和懸掛連桿通過控制裝置控制；懸掛連桿一端設有磙輪，另一端 通過固定軸與機架連接；
C、 轉位送料裝置主要由轉位錐輪和頂料器組成；轉位錐輪為錐角為90度的圓盤結構， 由三層安裝在一起的圓盤組成，軸線呈45度安裝，其上相間設有用于安放定桿的固定槽； 頂料器固定在轉位錐輪的支撐架上；
2)定桿激光淬火加工設備 定桿激光淬火加工由激光淬火裝置和回轉工作臺構成；其中，
回轉工作臺由彈簧夾頭、定位圓環、上料器、導向桿和端面凸輪盤構成；回轉工作臺 (定位圓環)沿圓周等分成120個工位，共有120個上料器，每個上料器有一個彈性夾頭； 120個彈性夾頭分別與定位圓環上的120個錐孔對應；上料器與導向桿和彈簧夾頭連接成 為一個整體，在導向桿上面安裝有一個彈簧。端面凸輪盤厚度為漸變結構，與轉位錐輪相 鄰處為最低面，正對激光淬火裝置11處為最高面，端面凸輪盤形狀保證定桿按要求依次 實現通過、上料、淬火、下料等工位。上料器、導向桿、彈簧夾頭與工作臺的定位圓環一 起轉動，導向桿下端在彈簧作用下保證定桿5始終與固定的端面凸輪盤接觸，使上料器在 回轉的同時作垂直升降運動。上升時定桿被送進定位圓環的錐孔內實現上料安裝。經激光 束掃描后，上料器的彈簧夾頭帶動工件下降，退出定位圓環的錐孔之后，再由卸料器實現 卸料。
采用上述技術方案后，可以實現定桿類零件的激光淬火生產自動化，操作者只需按要 求把定桿零件放入儲料箱中，激光淬火生產設備及自動上、下料裝置即可自動完成整個生 產過程，能夠實現定桿激光淬火及其自動上料、下料，保證定桿淬火的質量和效率的定桿 激光淬火裝置。該實用新型的生產效率高，人為因素影響小，淬火質量高并且穩定。
圖l:轉位送料裝置和回轉工作臺結構簡圖2:本實用新型的平面布置示意圖3:抓料提升裝置和擺動隔料機構結構簡圖。
具體實施方式
-
以下結合附圖和具體方式對本實用新型作進一步說明。
本實用新型定桿類零件激光淬火裝置，主要包括自動上下料裝置及定桿激光淬火加工 設備兩大部分，其電動部份由控制系統控制。 1、自動上下料裝置
自動上下料裝置的作用是實現定桿激光淬火的自動供料，其生產效率主要決定于抓料 器的抓料效率，為保證高效自動供料，在進行了大量的分析研究后，設計出該方案。根據 零件加工要求，自動上下料裝置由抓料提升裝置和擺動隔料機構組成。如圖2和圖3所示， 抓料提升裝置把按一定方式放在儲料箱1中的定桿5通過抓料器2輸送至儲料框1上沿的 滾道4上。擺動隔料機構把儲料框1內沿滾道4上的定桿5分裝到轉位錐輪15的水平位 置固定槽中，轉位錐輪15經旋轉180度后，定桿5的軸線由水平位置轉變為垂直位置狀 態，從而實現定桿激光淬火的自動供料。其中，
1) 抓料提升裝置(參見圖3右側)
抓料提升裝置主要包括抓料器2、鏈條3和滾道4構成，抓料器2是由依次排列于鏈 條上的平行的直角鋼板組成，通過螺釘安裝于鏈條3架上并穿過料箱1，鏈條3由電機帶 動使抓料器2作逆時針轉動，由抓料器2把工件定桿5輸送至儲料框的滾道4上。自動供 料系統的生產效率主要決定于抓料器的抓料效率，為保證高效自動供料，定桿5由人工按 要求的方向放于儲料箱1中，鏈條3帶動抓料器2作逆時針轉動把定桿5輸送至儲料框的 滾道4上。該供料裝置具有攪拌、消拱及剔料等作用，采用了剛性傳動系統。
2) 擺動隔料機構(參見圖3的中部)
擺動隔料機構由隔料爪6、隔料爪7、固定軸8、連桿9和磙輪10構成；隔料爪6和 隔料爪7相間設于滾道4的上方并安裝于機架上；隔料爪6、隔料爪7和懸掛連桿9通過 控制裝置控制其協調運動，完成分料作業。擺動隔料機構繞固定軸8擺動，兩隔料爪6、 7 分隔滾道4輸送定桿5并分裝到轉位送料裝置處于水平位置的固定槽中；轉位錐輪15順 時針轉動時，隔料爪7放過定桿5落到轉位錐輪15頂面的固定槽上，并由滾道4的端面 推進，同時轉位錐輪15使連桿9下端的磙輪10作升降運動，把定桿5壓入下方的轉位錐
輪15固定槽中；反時針擺動時，定桿5進入隔料爪6，而被隔枓爪7拖住，懸掛連桿9一 端連接磙輪IO，另一端通過固定軸8安裝于機架上。 3)轉位送料裝置(參見圖1的右側)
轉位送料裝置主要由轉位錐輪15和頂料器16組成，轉位錐輪15為錐角為90度的圓 盤結構，由三層安裝在一起的圓盤組成，軸線呈45度安裝，其上相間設有用于安放定桿5 的固定槽；轉位錐輪15的固定槽處于水平位置時輸入隔料機構分料的定桿5 (工件)，經 旋轉180度后，工件軸線由水平位置轉變為垂直位置狀態；頂料器16固定在轉位錐輪15 的支撐架上(或轉位錐輪15中間支撐圓套上)，不隨轉位錐輪15旋轉。當轉位錐輪15旋 轉180度后，工件軸線由水平位置轉變為垂直位置狀態，在"嚙合點"P處，由頂料器16 把工件橫向頂入彈簧夾頭12中，彈性夾頭12夾持工件進入定桿激光淬火加工設備中。
該裝置的作用是將工件位置從水平位置轉變為垂直位置，在運動過程中將工件傳送到 回轉工作臺。轉位錐輪15以工件4)7. 5-0〉01mm圓柱部分中點所在位置的直徑為計算直徑。 轉位錐輪計算直徑處與回轉工作臺保持對滾運動，工件在"嚙合點"P由頂料器16的斜面 頂進回轉工作臺的上料夾頭。
2、定桿激光淬火加工設備
定桿激光淬火加工設備由激光淬火裝置11和回轉工作臺構成，其作用是將自動上下 料裝置提供的工件輸送到激光淬火的準確位置進行淬火；其過程是由回轉工作臺完成。激 光淬火裝置11采用現有的二極管激光器。
回轉工作臺(參見圖1和圖2的左側)由彈簧夾頭12、定位圓環13、上料器14、導 向桿17和端面凸輪盤1S構成；回轉工作臺的定位圓環13沿圓周等分成120個工位，共 有120個上料器14，每個上料器14有一個彈性夾頭12; 120個彈性夾頭12分別與定位圓 環13上的120個錐孔對應；上料器14與導向桿17和彈簧夾頭12連接成為一個整體，在 導向桿上面安裝有一個彈簧；端面凸輪盤18的上面為漸變厚度面，與轉位錐輪相鄰處為 最低面，正對激光淬火裝置處為最高面，其形狀保證工件按要求依次實現通過、上料、淬 火、下料等工位。
其工作原理上料器14、導向桿17、彈簧夾頭12與工作臺的定位圓環13由控制系 統控制一起轉動，導向桿17下端在彈簧作用下始終與固定的端面凸輪盤18接觸，由于端 面凸輪盤18上面為漸變厚度可使上料器14在回轉的同時作垂直升降運動。上升時定桿被 送進定位圓環13的錐孔內實現上料安裝；經激光淬火裝置ll的激光束掃描后，定桿被定 位圓環13帶動轉動并下降(由上料器14的彈簧夾頭12帶動定桿下降)，退出定位圓環13 的錐孔之后，再由卸料器實現卸料。
此外，由于加工過程可能出現不可預料的情況，因此，該設備設計了電控安全保險裝 置，該裝置位于供料系統的運動輸入端，并與生產設備的控制系統相聯，當供料系統的任 一功能裝置出現阻擋、卡住等異常現象而過載時，全線立即停車，并自動關閉光閘，切斷 激光束保護工件及設備不致因機械過載增加和激光連續照射而損壞，確保生產安全。
權利要求1、一種定桿類零件激光淬火裝置，其特征在于主要由自動上下料裝置及定桿激光淬火加工設備兩大部分構成，其電動部份由控制系統控制；1)自動上下料裝置由抓料提升裝置、擺動隔料機構和轉位送料裝置組成；其中，A、抓料提升裝置包括抓料器(2)、鏈條(3)和滾道(4)；抓料器(2)由依次排列于鏈條上的平行的直角鋼板組成，通過螺釘安裝于鏈條(3)架上并穿過料箱(1)，鏈條(3)由電機帶動；B、擺動隔料機構由隔料爪(6、7)、固定軸(8)、連桿(9)和磙輪(10)構成；隔料爪(6、7)相間設于滾道(4)的上方，并安裝于機架上；隔料爪(6、7)和懸掛連桿(9)通過控制系統控制；懸掛連桿(9)一端設有磙輪(10)，另一端通過固定軸(8)與機架連接；C、轉位送料裝置主要由轉位錐輪(15)和頂料器(16)組成；轉位錐輪(15)為錐角為90度的圓盤結構，由三層安裝在一起的圓盤組成，軸線呈45度安裝，其上相間設有用于安放定桿(5)的固定槽；頂料器(16)固定在轉位錐輪(15)的支撐架上；2)定桿激光淬火加工設備定桿激光淬火加工設備由激光淬火裝置(11)和回轉工作臺構成；其中，回轉工作臺由彈簧夾頭(12)、定位圓環(13)、上料器(14)、導向桿(17)和端面凸輪盤(18)構成；回轉工作臺沿圓周等分成120個工位，共有120個上料器(14)，每個上料器(14)有一個彈性夾頭(12)；120個彈性夾頭(12)分別與定位圓環(13)上的120個錐孔對應；上料器(14)與導向桿(17)和彈簧夾頭(12)連接成為一個整體，在導向桿上面安裝有一個彈簧；端面凸輪盤(18)厚度為漸變結構，與轉位錐輪相鄰處為最低面，正對激光淬火裝置(11)處為最高面。
2、根據權利要求1所述的定桿類零件激光淬火裝置，其特征在于所述自動上下料裝置的電機控制系統中設有電控安全保險裝置，并與控制系統相聯。
專利摘要一種定桿類零件激光淬火裝置，其特征在于包括自動上下料裝置及定桿激光淬火加工設備兩大部分，其電動部份由控制系統控制；自動上下料裝置由抓料提升裝置、擺動隔料機構和轉位送料裝置組成；定桿激光淬火加工設備由激光淬火裝置和回轉工作臺構成。采用上述技術方案后，可以實現定桿類零件的激光淬火生產自動化，操作者只需按要求把定桿零件放入儲料箱中，激光淬火生產設備及自動上、下料裝置即可自動完成整個生產過程，能夠實現定桿激光淬火及其自動上料、下料，保證定桿淬火的質量和效率的定桿激光淬火裝置。該實用新型的生產效率高，人為因素影響小，淬火質量高并且穩定。
文檔編號C21D1/09GK201201958SQ20082009850
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月6日 優先權日2008年6月6日
發明者毅 張 申請人:重慶大學