自動(dòng)上下料系統在航空標準件上的應用

1、 航空標準件的自動(dòng)上下料方案的概要

　　航空螺栓類(lèi)標準件自動(dòng)上下料系統加工的產(chǎn)品規格為六角頭螺栓、D 形頭螺栓、十二角頭螺栓三種規格，直徑范圍是φ4mm~φ12mm，長(cháng)度在15mm~100mm。加工加床使用2 軸的通用數控車(chē)床，自動(dòng)上下料裝置的控制器和機床共用一個(gè)控制系統，使其從外觀(guān)看上去與主機融為一體(圖1)。為它專(zhuān)門(mén)設計的數據輸入功能保證任何人都可以安全地操作機器人，機器人的基本操作模式已保存在它的寄存器中，這就意味著(zhù)只需給操作模式中輸入幾種類(lèi)型的數據就可以完成程序的準備。當需要使用機床主機的操作面板進(jìn)行編程時(shí)，只需要搬動(dòng)一鍵轉化開(kāi)關(guān)即可轉換到機床的操作界面。用戶(hù)還可以使用EIA/ISO 代碼，此功能使得控制器的使用更加方便。該項目對標準機床的機械和電氣方面改動(dòng)最小，生產(chǎn)成本最低、實(shí)現的功能比較全的裝置，總價(jià)格只有90 萬(wàn)人民幣左右（包含機床主機），而德國某公司為生產(chǎn)航空標準件所設計的機床Z 軸移動(dòng)采用主軸伸縮方式來(lái)實(shí)現的，雖然這樣可以方便零件的上下料，節約機床的整體空間，但是其價(jià)格將近400 萬(wàn)人民幣，對于國內的生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)講，很難接受，在這種情況下巨能機器人公司開(kāi)發(fā)了一種采用直線(xiàn)單元從機床的側面直接上下料的方式，使用標準2 軸的數控車(chē)床代替一個(gè)專(zhuān)機，此方案對機床的改動(dòng)最小，系統性?xún)r(jià)比也非常高。

圖1 外觀(guān)看上去與主機融為一體

2、航空標準件的自動(dòng)上下料方案的設計及難點(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(dòng)上下料裝置首先要解決的問(wèn)題是螺栓的排序問(wèn)題。前期對于這種問(wèn)題從機床輔機方面考慮是很難解決的，后來(lái)從應用在電器元件、醫藥化工方面的排序方案著(zhù)手考慮，最終采用了振動(dòng)上料器裝置-振動(dòng)盤(pán)（圖2、圖3），振動(dòng)盤(pán)是自動(dòng)化機械，省力化機械等流水線(xiàn)中的重要組成部分，適用于機械、電器、電子、化工、醫藥、食品等多種領(lǐng)域。振動(dòng)上料器可以實(shí)現零件自動(dòng)地整齊排列和輸送工件，使工件按照一定的規則進(jìn)入到下一工序。

3、航空標準件的自動(dòng)上下料的工作原理和過(guò)程

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

圖4 卡盤(pán)裝夾零件的狀態(tài)

　　3.2 自動(dòng)上下料機構的抓取工件的過(guò)程（圖5 和圖6）

圖5 自動(dòng)上料區域（正面）

　　用三爪卡盤(pán)配置專(zhuān)用卡爪及自動(dòng)卡盤(pán)開(kāi)閉確認來(lái)實(shí)現對工件的卡持和加工，當光電傳感器檢測到無(wú)料時(shí)，前擋料氣缸1 伸出，后擋料氣缸2 縮回。當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。當控制振動(dòng)盤(pán)運轉的光電開(kāi)關(guān)檢測不到工件時(shí)，振動(dòng)盤(pán)開(kāi)始向上輸送工件，光電開(kāi)關(guān)檢測到工件后，振動(dòng)盤(pán)停止工作。

圖6 自動(dòng)上料區域（背面）

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

圖7 機械化在機床內部上下料

　　3.4 第二工序中要求工件大端方向朝向主軸內孔的方向，但是從振動(dòng)盤(pán)處來(lái)的工件正好相反，最后在第一工序的基礎上，在輔助夾緊氣缸和伸縮氣缸中間加了一個(gè)旋轉機構（旋轉氣缸），來(lái)實(shí)現工件的翻轉（圖8）。

圖8 實(shí)現工件翻轉的機構

4、電氣順序圖

5、總結

　　該項目是國內加工航空標準件的行業(yè)中首次嘗試配置國內自行設計的自動(dòng)上下料裝置，實(shí)踐證明是非常成功的。該項目對標準機床的機械、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，該項目在用戶(hù)現場(chǎng)使用過(guò)程中得到了用戶(hù)的一致好評，并為用戶(hù)節約了大量的資金。