自動(dòng)上下料系統(tǒng)在航空標(biāo)準(zhǔn)件上的應(yīng)用

1、 航空標(biāo)準(zhǔn)件的自動(dòng)上下料方案的概要

　　航空螺栓類標(biāo)準(zhǔn)件自動(dòng)上下料系統(tǒng)加工的產(chǎn)品規(guī)格為六角頭螺栓、D 形頭螺栓、十二角頭螺栓三種規(guī)格，直徑范圍是φ4mm~φ12mm，長(zhǎng)度在15mm~100mm。加工加床使用2 軸的通用數(shù)控車床，自動(dòng)上下料裝置的控制器和機(jī)床共用一個(gè)控制系統(tǒng)，使其從外觀看上去與主機(jī)融為一體(圖1)。為它專門設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)輸入功能保證任何人都可以安全地操作機(jī)器人，機(jī)器人的基本操作模式已保存在它的寄存器中，這就意味著只需給操作模式中輸入幾種類型的數(shù)據(jù)就可以完成程序的準(zhǔn)備。當(dāng)需要使用機(jī)床主機(jī)的操作面板進(jìn)行編程時(shí)，只需要搬動(dòng)一鍵轉(zhuǎn)化開關(guān)即可轉(zhuǎn)換到機(jī)床的操作界面。用戶還可以使用EIA/ISO 代碼，此功能使得控制器的使用更加方便。該項(xiàng)目對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床的機(jī)械和電氣方面改動(dòng)最小，生產(chǎn)成本最低、實(shí)現(xiàn)的功能比較全的裝置，總價(jià)格只有90 萬人民幣左右（包含機(jī)床主機(jī)），而德國某公司為生產(chǎn)航空標(biāo)準(zhǔn)件所設(shè)計(jì)的機(jī)床Z 軸移動(dòng)采用主軸伸縮方式來實(shí)現(xiàn)的，雖然這樣可以方便零件的上下料，節(jié)約機(jī)床的整體空間，但是其價(jià)格將近400 萬人民幣，對(duì)于國內(nèi)的生產(chǎn)廠家來講，很難接受，在這種情況下巨能機(jī)器人公司開發(fā)了一種采用直線單元從機(jī)床的側(cè)面直接上下料的方式，使用標(biāo)準(zhǔn)2 軸的數(shù)控車床代替一個(gè)專機(jī)，此方案對(duì)機(jī)床的改動(dòng)最小，系統(tǒng)性價(jià)比也非常高。

圖1 外觀看上去與主機(jī)融為一體

2、航空標(biāo)準(zhǔn)件的自動(dòng)上下料方案的設(shè)計(jì)及難點(diǎn)

　　要加工的工件為六角頭、D 形頭、十二角頭螺栓，對(duì)于加工螺栓的自動(dòng)上下料裝置首先要解決的問題是螺栓的排序問題。前期對(duì)于這種問題從機(jī)床輔機(jī)方面考慮是很難解決的，后來從應(yīng)用在電器元件、醫(yī)藥化工方面的排序方案著手考慮，最終采用了振動(dòng)上料器裝置-振動(dòng)盤（圖2、圖3），振動(dòng)盤是自動(dòng)化機(jī)械，省力化機(jī)械等流水線中的重要組成部分，適用于機(jī)械、電器、電子、化工、醫(yī)藥、食品等多種領(lǐng)域。振動(dòng)上料器可以實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)地整齊排列和輸送工件，使工件按照一定的規(guī)則進(jìn)入到下一工序。

3、航空標(biāo)準(zhǔn)件的自動(dòng)上下料的工作原理和過程

　　3.1 該機(jī)床加工零件的兩個(gè)端面，第一工序OP10 加工工件的六角頭，下圖為卡盤裝夾零件的狀態(tài)（圖4），通過專用三爪卡盤夾緊工件進(jìn)行加工。

圖4 卡盤裝夾零件的狀態(tài)

　　3.2 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的抓取工件的過程（圖5 和圖6）

圖5 自動(dòng)上料區(qū)域（正面）

　　用三爪卡盤配置專用卡爪及自動(dòng)卡盤開閉確認(rèn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的卡持和加工，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到無料時(shí)，前擋料氣缸1 伸出，后擋料氣缸2 縮回。當(dāng)光電傳感器檢測(cè)有料時(shí)后擋料氣缸2 伸出，夾緊用輔助氣缸（圖6）夾緊工件，前擋料氣缸1 縮回，夾緊用輔助氣缸伸出。當(dāng)控制振動(dòng)盤運(yùn)轉(zhuǎn)的光電開關(guān)檢測(cè)不到工件時(shí)，振動(dòng)盤開始向上輸送工件，光電開關(guān)檢測(cè)到工件后，振動(dòng)盤停止工作。

圖6 自動(dòng)上料區(qū)域（背面）

　　3.3 當(dāng)夾持工件的兩指平行式機(jī)械手上工件時(shí)，直線驅(qū)動(dòng)裝置將機(jī)械手移動(dòng)到主軸前端，下面的兩指卡爪夾緊加工完的零件后機(jī)械手退到一個(gè)指定位置，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90°后直線驅(qū)動(dòng)裝置將機(jī)械手移動(dòng)到主軸前端，將被加工零件裝卡到卡盤上后退出（圖7）。

圖7 機(jī)械化在機(jī)床內(nèi)部上下料

　　3.4 第二工序中要求工件大端方向朝向主軸內(nèi)孔的方向，但是從振動(dòng)盤處來的工件正好相反，最后在第一工序的基礎(chǔ)上，在輔助夾緊氣缸和伸縮氣缸中間加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（旋轉(zhuǎn)氣缸），來實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)（圖8）。

圖8 實(shí)現(xiàn)工件翻轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)

4、電氣順序圖

5、總結(jié)

　　該項(xiàng)目是國內(nèi)加工航空標(biāo)準(zhǔn)件的行業(yè)中首次嘗試配置國內(nèi)自行設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料裝置，實(shí)踐證明是非常成功的。該項(xiàng)目對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床的機(jī)械、電氣方面改動(dòng)最小，所以制造成本低，同時(shí)其功能又是比較齊全的自動(dòng)上下料裝置，該項(xiàng)目在用戶現(xiàn)場(chǎng)使用過程中得到了用戶的一致好評(píng)，并為用戶節(jié)約了大量的資金。