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

1、 航空標(biāo)準(zhǔn)件的自動上下料方案的概要

　　航空螺栓類標(biāo)準(zhǔn)件自動上下料系統(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，長度在15mm~100mm。加工加床使用2 軸的通用數(shù)控車床，自動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)目對標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床的機(jī)械和電氣方面改動最小，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)，此方案對機(jī)床的改動最小，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，對于加工螺栓的自動上下料裝置首先要解決的問題是螺栓的排序問題。前期對于這種問題從機(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，最終采用了振動上料器裝置-振動盤（圖2、圖3），振動盤是自動化機(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。振動上料器可以實(shí)現(xiàn)零件自動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 自動上下料機(jī)構(gòu)的抓取工件的過程（圖5 和圖6）

圖5 自動上料區(qū)域（正面）

　　用三爪卡盤配置專用卡爪及自動卡盤開閉確認(rèn)來實(shí)現(xiàn)對工件的卡持和加工，當(dāng)光電傳感器檢測到無料時(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)控制振動盤運(yùn)轉(zhuǎn)的光電開關(guān)檢測不到工件時(shí)，振動盤開始向上輸送工件，光電開關(guān)檢測到工件后，振動盤停止工作。

圖6 自動上料區(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)動裝置將機(jī)械手移動到主軸前端，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)動裝置將機(jī)械手移動到主軸前端，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)的自動上下料裝置，實(shí)踐證明是非常成功的。該項(xiàng)目對標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床的機(jī)械、電氣方面改動最小，所以制造成本低，同時(shí)其功能又是比較齊全的自動上下料裝置，該項(xiàng)目在用戶現(xiàn)場使用過程中得到了用戶的一致好評，并為用戶節(jié)約了大量的資金。