一種新型軸承磨床上料定位裝置

張占鋒，李訓(xùn)波，李太林，李冬松，魯海

(新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453700)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，加工設(shè)備對(duì)自動(dòng)上下料系統(tǒng)的需求越來越多，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的要求也越來越高，多種結(jié)構(gòu)的自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)被廣泛采用，其中上料定位裝置的可靠性對(duì)系統(tǒng)性能的影響較大。上料定位裝置既要保證工件從料道準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)到上料位，便于機(jī)械手抓取工件，又要保證機(jī)械手抓取工件時(shí)不會(huì)與其他零件干涉。軸承磨床屬于大批量加工設(shè)備，對(duì)自動(dòng)上下料系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、高效性要求嚴(yán)苛，系統(tǒng)上料定位裝置是設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 常用軸承磨床上料定位裝置

1.1 落料式V形上料定位裝置

落料式V形上料定位裝置如圖1所示，是經(jīng)典結(jié)構(gòu)[1]，軸承磨床從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給到伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)給一直采用該結(jié)構(gòu)。工件從料道運(yùn)動(dòng)到料道右臂左側(cè)面后，沿料道左臂右側(cè)面垂直下落到定位塊上，料道左臂和定位塊組成V形定位面將工件定位，然后機(jī)械手抓取工件上料。

1—工件；2—料道右臂；3—料道左臂；4—機(jī)械手轉(zhuǎn)臂；5—定位塊；6—調(diào)節(jié)座圖1 落料式V形上料定位裝置示意圖Fig.1 Diagram of blanking V-shaped feeding positioning device

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但由于工件垂直下落到V形定位面上，有一定的高度差，工件易磕碰。工件質(zhì)量較大時(shí)，對(duì)定位塊沖擊較大，定位塊易損壞；工件質(zhì)量較小時(shí)易彈跳，使工件從V形口處掉落，嚴(yán)重時(shí)掉落的工件會(huì)碰到砂輪，引起撞車事故。

該裝置僅適用于輕中系列直徑40～80 mm的軸承套圈定位。

1.2 圓盤上料定位裝置

圓盤上料定位裝置如圖2所示，在上料道機(jī)械手抓取位置設(shè)置一個(gè)圓盤，其上安裝可以徑向調(diào)節(jié)的擋料桿擋住不同直徑的工件，另在面板上安裝能上下和前后調(diào)節(jié)的端面擋板擋住不同寬度的工件，由此將工件準(zhǔn)確定位。當(dāng)工件從料道運(yùn)動(dòng)到上料位后，機(jī)械手轉(zhuǎn)臂插入工件，回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)擋料桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，擋住料道后的工件，同時(shí)機(jī)械手轉(zhuǎn)臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)完成上料[2-3]，隨后擋料桿再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后面的工件隨之向下運(yùn)動(dòng)到上料位，重復(fù)循環(huán)。

1—面板；2—端面擋板；3—上料圓盤；4—擋料桿；5—轉(zhuǎn)軸；6—機(jī)械手轉(zhuǎn)臂；7—回轉(zhuǎn)油缸圖2 圓盤上料定位裝置示意圖Fig.2 Diagram of disc feeding positioning device

該裝置無高度差，可減少工件磕碰，調(diào)整方便；但上料圓盤的驅(qū)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)油缸，油缸內(nèi)轉(zhuǎn)子和定子葉片加工精度要求高，且要求配合間隙小，否則易出現(xiàn)漏油或內(nèi)泄，加工成本較高，后期維護(hù)困難。

該裝置適用于輕中系列直徑80～150 mm的軸承套圈定位。

1.3 雙擋料上料定位裝置

雙擋料上料定位裝置如圖3所示，在上料道中安裝2個(gè)擋料氣缸[4]，前擋料氣缸在機(jī)械手上料位，活塞桿縮回為初始位，后擋料氣缸沿料道在前擋料氣缸左側(cè)，活塞桿伸出為初始位，2個(gè)擋料氣缸均安裝在面板后。當(dāng)工件從料道滾下時(shí)，后擋料氣缸的后擋料頭擋住工件8，工件8緊挨工件7，當(dāng)后擋料氣缸帶動(dòng)后擋料頭縮回時(shí)，工件7繼續(xù)滾動(dòng)到上料位，同時(shí)前擋料氣缸的前擋料頭伸出擋住工件7，將工件7準(zhǔn)確定位，機(jī)械手轉(zhuǎn)臂抓取工件7旋轉(zhuǎn)上料，同時(shí)后擋料氣缸帶動(dòng)后擋料頭伸出擋住工件8，使其不會(huì)掉落，前擋料氣缸的前擋料頭縮回，使2個(gè)氣缸活塞桿伸出和縮回交替循環(huán)，每次前擋料氣缸均能將工件準(zhǔn)確定位，保證機(jī)械手抓取工件。

1—后擋料頭;2—面板；3—前擋料氣缸；4—后擋料氣缸；5—?dú)飧字Ъ埽?—前擋料頭；7，8—工件；圖3 雙擋料上料定位裝置示意圖Fig.3 Diagram of double block feeding positioning device

該裝置無高度差，定位可靠，減少了工件磕碰;但需要2個(gè)擋料氣缸、氣缸支架、擋料頭交替運(yùn)動(dòng)，零件多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，且需要和機(jī)械手轉(zhuǎn)臂配合運(yùn)動(dòng)和電氣程序控制。

該裝置適用于中重系列直徑150 mm以上的軸承套圈定位。

2 新型軸承磨床上料定位裝置

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種新型上料定位裝置[5]，如圖4所示，右定位板安裝在面板上，通過銷軸與調(diào)節(jié)座鉸接，壓縮彈簧一端裝在調(diào)節(jié)座下端孔內(nèi)，另一端頂住右定位板下端，另在面板上安裝能夠上下和前后調(diào)節(jié)的端面擋板，擋住不同寬度的工件，由此將工件準(zhǔn)確定位。該裝置工作原理為：當(dāng)工件沿料道運(yùn)動(dòng)到上料位時(shí)，接觸到右定位板后在壓縮彈簧作用下迅速使工件停止，然后機(jī)械手插入工件內(nèi)孔順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上料，同時(shí)帶動(dòng)右定位板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)工件脫離右定位板時(shí)，右定位板受到彈簧作用迅速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)復(fù)位，同時(shí)后面的工件也運(yùn)動(dòng)到上料位，右定位板可擋住后面的工件。

1—面板；2—端面擋板；3—右定位板；4—銷軸；5—調(diào)節(jié)座；6—壓縮彈簧圖4 新型上料定位裝置示意圖Fig.4 Diagram of a new feeding positioning device

與常用裝置相比，該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)所用零件少，加工容易，成本低，僅需3種零件和1個(gè)壓縮彈簧。圖2中回轉(zhuǎn)油缸加工精度要求較高，圖3中面板需加工6個(gè)大長(zhǎng)槽，擋料頭內(nèi)孔要和氣缸活塞桿連接，外圓要和支架配合。新型裝置零件僅需鉆孔、銑平面和長(zhǎng)槽，零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與圖2相比零件成本降低1/4～1/6，與圖3相比零件成本降低1/3～1/5。

2)裝配簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，穩(wěn)定可靠。圖1料道左右臂之間寬度要略大于工件寬度，定位塊底面與工件接觸，且料道左右臂、定位塊根據(jù)工件寬度變化也隨之變化，調(diào)整困難。圖2需裝配回轉(zhuǎn)油缸，保證不漏油，且上料圓盤與面板修配，保證其與面板在一個(gè)平面上，防止工件出現(xiàn)卡滯。圖3面板上安裝2個(gè)擋料氣缸，且氣缸上安裝有擋料頭，2個(gè)氣缸位置需根據(jù)工件直徑在面板上長(zhǎng)槽左右調(diào)整，擋料動(dòng)作復(fù)雜，調(diào)整困難。圖4僅需將壓縮彈簧裝到調(diào)節(jié)座中，右定位板通過銷軸與調(diào)節(jié)座連接即可完成定位，更換工件時(shí)不需要更換工裝，只需調(diào)整調(diào)節(jié)座長(zhǎng)槽位置即可滿足需求，減少了輔助工作時(shí)間。工件運(yùn)動(dòng)到定位塊無落差，機(jī)械手抓取工件后僅需彈簧復(fù)位，無其他機(jī)械運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定可靠。

3)簡(jiǎn)化電氣元件和程序。圖2和圖3均需增加接近開關(guān)以保證油缸和氣缸旋轉(zhuǎn)到位，才能使機(jī)械手順利抓取工件，增加了電氣元件，程序中多了判斷條件，圖1中雖然沒有電氣元件，但機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖4中無電氣元件，程序和機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

新型與常用上料定位裝置性能對(duì)比見表1，新型上料定位裝置在適用范圍、可靠性、穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于常用裝置。

表1 新型與常用上料定位裝置性能對(duì)比Tab.1 Performance comparison between new and common feeding positioning devices

3 結(jié)束語

分析了常用軸承磨床上料定位裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了一種新型上料定位裝置，某軸承廠家應(yīng)用該新型上料裝置后工件無磕碰傷，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用效果良好。