机床自动化上下料解决方案之进阶版【至工机电2013】.pdfVIP

机床自动化上下料系统解决方案 机床自动化上下料系统解决方案 厦门至工机电有限公司 刘铂 霍新龙2013.6.6 一、设计条件： 1、我公司生产的用于上下料的工件外形类似，尺寸范围一定。如图所示： 2 、加工方法一定，分为两个工位，第一工位车削完成后掉头在第二工位完成下 一个加工。 3、被加工材料一定，均为钢。 4 、上下料的上料仓我公司已有比较成熟的方案重力上料仓；下料仓也可直接 使用已有三角形料仓。 5、加工节拍一定，一个工位最快在15 秒左右。 6、所有机床类型一致，均为小型数控车床。车床外观一致，数控系统型号一致。 二、条件分析： 1、上下料的上料仓选用我公司已有比较成熟的方案，原则上不做或少做改变。 2 、所有机床类型一致，为后续的机床数控系统的修改提供了便利。 3、机床为连续工作，因此上下料的可靠性和寿命必须保障。 4 、其它条件较易达到。 三、设计原则： 本设计的核心是在保证功能实现的条件下尽量压低成本。 1、上下料的上料仓使用已有比较成熟的方案，原则上不做或少做改变。 2 、能集中化处理，原因有二：一是可以降低上下料的运行时间，由于一台车床 上加工的时间较短，仅有 15 秒左右，甚至可能更短。因此功能集中化处理后各 1 机床自动化上下料系统解决方案 功能实现的时间重叠；二是功能集中，可以减少空间占用，起到降低成本的目的。 四、方案解释： 1、整体布局： 如下图所示，这样的整体布局可以达到桁架行程最短。取放料集中等优点 （图中所示料仓为概念示意图，不代表实物。）。 2、料仓： 我公司在长期的生产中使用的重力上料仓和成品料仓基本符合工厂的实际 情况。因此原则上依然使用这种料仓，尽在必要时对此料仓进行适应新型自动上 下料系统的改动。 3、桁架： 2 机床自动化上下料系统解决方案 如图所示：导轨机械部分分为三部分，即支柱、水平导轨和垂直导轨。水平 导轨长4000 ，垂直导轨视机床工作台高度决定，约1500。支柱高2000 。具体尺 寸以产品为准。移动速度为 120m/s。根据我们多年的经验，水平导轨和垂直导 轨基材选用钢材。不用国产铝型材的原因是铝型材在挤压成型过程中不可避免的 有内应力产生，放置一段时间后会出现扭曲变形。国产铝型材在这种跨度为 4 米简支梁的结构中，水平导轨即使不负重中间绕度也达到3mm 以上。以上这些 变形最终会造成导轨在使用一年以后直线导轨滑块上的钢珠失效。使用钢梁后可 以避免此类事情的发生。 4、手腕： 如图所示：手腕有回转气缸、连接块和气动手指组成。它们组成一个模块安 装在垂直桁架末端。由于工件在第一工位和第二工位之间需要掉头，而掉头装置 单独放置，会产生单独计算的时间。本方案中回转气缸安装在垂直桁架末端，起 掉头作用。掉头动作在垂直桁架从第一工位向第二工位转移过程中完成，不产生 单独计算的时间。 3 机床自动化上下料系统解决方案 5、上料装置： 如图所示：上料装置由“V ”形块、无杆气缸、电磁铁（也可以是气手指） 组成。整个装置固定在车床的横溜板上，通过横溜板的移动将工件的轴线与车床 的主轴轴线重叠，工件在无杆气缸的推动下进入气夹头的孔中。由于气夹头的孔 在放开的时候比被夹工件的直径也仅大20 丝左右，想通过手腕将工件直接放入 夹头的孔中，要求桁架的重复定位精度很高，这样大量的增加了成本，使用这种 方法后，利用车床的横溜板达到较高的定位精度。节约了成本。 6、机械手控制系统及机床系统的连接： 机床和自动上下料的控制系统各自独立，但工作又相互协作，因此它们中间 有一套相互通行的协议。这就要求车床的CNC 部分的底层程序要做出部分修改。 已达到配合协同工作。 上下料机械手使用三只由伺服电机驱动的直线运动单元组合成的三坐标定 位机构，不针对特定服务对象（如机床）和特定作业零件，独立成系统。用户只 需进行简单的连接和编程，即可把上下料机械手同不同的服务对象（如机床）结 合在一起进行协同工作。 以下以机械手夹持工件为例，说明上下料机械手工作过程。 6.1 工作步骤： 1）、零件加工完成（门已打开），车床给机械手信号。 2）、机械手动作到主轴前方，将已加工零件夹住，机械手给车床信号，主轴夹头 4 机床自动化上下料系统解决方案 松开。机械手取出已加工零件。 3）、机械手动作到主轴前方，将未加工工件推入主轴夹头孔内（孔内有挡块）， 机械手给车床信号