折軌式曲軸上下料裝置的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸是不規(guī)則產(chǎn)品，在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，如果采用人工上下料，不僅無(wú)法保證曲軸運(yùn)輸姿態(tài)的一致性，而且工作效率較低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)工件也很容易磕碰劃傷。

采用機(jī)械手上下料雖然可以克服上述缺點(diǎn)，但機(jī)械手價(jià)格昂貴且維護(hù)困難，對(duì)人員的操作技能要求很高，一般企業(yè)難以接受。此外，利用一個(gè)機(jī)械手給多臺(tái)設(shè)備上下料時(shí)，若機(jī)械手發(fā)生故障則會(huì)造成生產(chǎn)線停產(chǎn)，從而嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

為了解決上述問(wèn)題，我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種折軌式上下料機(jī)構(gòu)用于曲軸生產(chǎn)線，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了曲軸的加工質(zhì)量。

實(shí)現(xiàn)原理

折軌式曲軸上下料裝置安裝在機(jī)床正前方，其構(gòu)成中包括：機(jī)架、齒條、水平移動(dòng)架、水平滑板、鏈條帶和垂直取放裝置(包含上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu))。

工作時(shí)，人工將曲軸放置在上料工位，上料機(jī)構(gòu)抓取工件，水平移動(dòng)架橫向移動(dòng)，待移動(dòng)至機(jī)床夾具位置后，上料機(jī)構(gòu)松開(kāi)，將曲軸放入機(jī)床，工件放置到位后水平移動(dòng)架橫向退回，機(jī)床自動(dòng)加工。機(jī)床加工完成后，水平移動(dòng)架橫向移動(dòng)，下料機(jī)構(gòu)抓取工件，放置到下料工位。

設(shè)備結(jié)構(gòu)

如圖所示，該機(jī)構(gòu)由機(jī)架1、鏈輪2、水平滑板3、底座5、伺服電動(dòng)機(jī)6、靜導(dǎo)軌7、第一齒輪8、齒條9、第二齒輪10、滑動(dòng)軌道11、下料氣缸12、上料氣缸13、水平移動(dòng)架14、上料夾緊氣缸15、下料夾緊氣缸16、上料機(jī)械手爪17、機(jī)床上下料位置18、機(jī)床19、下料機(jī)械手爪20、工件托架21、上料工位22、下料工位23、鏈條帶24、動(dòng)導(dǎo)軌25等組成。

(1)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)

伺服電動(dòng)機(jī)、靜導(dǎo)軌、第一齒輪、齒條、第二齒輪 、滑動(dòng)軌道、水平移動(dòng)架、水平滑板、鏈輪和動(dòng)導(dǎo)軌等組成水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)。水平移動(dòng)架通過(guò)平行于齒條的靜導(dǎo)軌與機(jī)架滑動(dòng)連接，其靠近機(jī)床的一端設(shè)置有鏈輪，另一端固定有伺服電動(dòng)機(jī)。

(2)垂直取放裝置

垂直取放裝置由下料氣缸、上料氣缸、上料夾緊氣缸、下料夾緊氣缸、上料機(jī)械手爪和下料機(jī)械手爪等組成。

(3)框架

底座通過(guò)4個(gè)地腳螺栓安裝在地面上，底座頂面鑲有2個(gè)滑動(dòng)軌道，機(jī)架通過(guò)軌道滑塊安裝在2個(gè)滑動(dòng)軌道上，機(jī)架可以在滑動(dòng)軌道上左右移動(dòng)(當(dāng)上下料裝置不能實(shí)現(xiàn)上下料時(shí)，可以移開(kāi)，通過(guò)手工實(shí)現(xiàn)機(jī)床上下料，保證生產(chǎn)線正常生產(chǎn))。

(3)機(jī)構(gòu)手臂

靜導(dǎo)軌通過(guò)螺栓安裝在機(jī)架的里側(cè)，水平移動(dòng)架通過(guò)導(dǎo)軌滑塊與靜導(dǎo)軌連接，2個(gè)動(dòng)導(dǎo)軌通過(guò)螺栓安裝在水平移動(dòng)架的中間部位，2個(gè)動(dòng)導(dǎo)軌裝有導(dǎo)套，水平滑板安裝在導(dǎo)套上，水平滑板可以沿動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)。水平滑板通過(guò)平行于齒條的動(dòng)導(dǎo)軌與水平移動(dòng)架滑動(dòng)連接，其上固定垂直取放裝置。

(4)機(jī)構(gòu)手爪

伺服電動(dòng)機(jī)安裝在水平移動(dòng)架上，第一齒輪、第二齒輪安裝在伺服電動(dòng)機(jī)上，齒條通過(guò)螺栓安裝在機(jī)架的里側(cè)，齒條與第二齒輪之間嚙合，鏈條帶與第一齒輪和鏈輪嚙合，鏈條帶固定在水平滑板上，鏈條帶可以帶動(dòng)水平滑板水平移動(dòng)，下料氣缸與上料氣缸通過(guò)螺栓安裝在水平滑板上，上/下料氣缸下端的活塞桿上分別安裝有上/下料夾緊氣缸，上/下料夾緊氣缸下方分別安裝有上/下料機(jī)械手爪。

(5)上下料工位

機(jī)架遠(yuǎn)離機(jī)床的一端設(shè)置有工件托架，工件托架安裝在機(jī)架遠(yuǎn)離機(jī)床一端的中部，位于垂直取放裝置的下方，其上設(shè)置有上料工位和下料工位，上料工位和下料工位分別與垂直取放裝置的上料機(jī)構(gòu)和下料機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。

工作過(guò)程

由于機(jī)床與滾道之間距離較長(zhǎng)(L≥600?mm),機(jī)床具有雙工位(即上料工位和下料工位)，手工上下料較困難，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，根據(jù)此情況設(shè)計(jì)該方案。

首先將曲軸放到工件托架的上料工位上，工件托架與線體滾道采用同高設(shè)計(jì)，使曲軸工件可以直接從滾道平推至工件托架，避免大距離搬運(yùn)，減輕勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。工件托架支撐曲軸的第一和第五主軸頸，曲軸角向定位通過(guò)曲軸第一連桿頸定位，保證曲軸姿態(tài)的一致性。

然后操作上下料裝置開(kāi)關(guān)，通過(guò)機(jī)構(gòu)PLC控制器發(fā)信號(hào)，上料氣缸帶動(dòng)機(jī)械手爪向下移動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)上料氣缸移動(dòng)到位后，上料夾緊氣缸控制上料機(jī)械手爪抓取上料工位上的曲軸。

抓取之后，上料氣缸開(kāi)始帶動(dòng)上料機(jī)械手爪上升，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)上料氣缸上升到位后，伺服電動(dòng)機(jī)開(kāi)始帶動(dòng)第二齒輪旋轉(zhuǎn)，第二齒輪在齒條上移動(dòng)，帶動(dòng)水平移動(dòng)架沿靜導(dǎo)軌向機(jī)床的機(jī)床上下料位置進(jìn)行平移。同時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)第一齒輪旋轉(zhuǎn)，通過(guò)鏈條帶帶動(dòng)水平滑板沿動(dòng)導(dǎo)軌向機(jī)床方向移動(dòng)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)下料氣缸到達(dá)機(jī)床上下料位置正上方時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作。下料氣缸下降，下料機(jī)械手爪抓取機(jī)床上下料位置處的曲軸，這時(shí)機(jī)床取料已完成。

下料氣缸開(kāi)始上升，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位后，下料氣缸停止動(dòng)作。伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平滑板沿動(dòng)導(dǎo)軌向機(jī)床門(mén)方向移動(dòng)，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到上料氣缸到達(dá)機(jī)床上下料位置正上方時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作。上料氣缸開(kāi)始下降，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位后，上料機(jī)械手爪將曲軸放在上下料位置，上料氣缸開(kāi)始上升，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位后，上料氣缸停止動(dòng)作。伺服電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)帶動(dòng)水平滑板沿動(dòng)導(dǎo)軌向工件托架方向平移，同時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平移動(dòng)架沿靜導(dǎo)軌向工件托架方向平移，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到下料氣缸到達(dá)下料工位正上方時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)停止動(dòng)作。

下料氣缸開(kāi)始下降，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位后，下料夾緊氣缸帶動(dòng)下料機(jī)械手爪將曲軸放到下料工位上，下料氣缸回位，機(jī)床整個(gè)上下料動(dòng)作完成。

結(jié)語(yǔ)

折軌式曲軸上下料裝置，屬于輸送技術(shù)領(lǐng)域，由伺服電動(dòng)機(jī)和氣缸提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了曲軸的自動(dòng)上下料，具有操作簡(jiǎn)單工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。此機(jī)構(gòu)在曲軸生產(chǎn)線中的應(yīng)用，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了曲軸的加工質(zhì)量。