GLS桁架自動化加工單元的結構研究及應用
科技專論
作者：王力斌
【摘要】本文主要介紹了桁架自動化加工單元的總體布局、主要結構參數、旋轉料庫模塊、機械手模塊及節拍應用實例等。該自動線的設計研究及應用，降低了工人勞動強度，提高生產效率，減少人力成本，解放了勞動力，將給客戶帶來可觀的經濟效益。該加工單元的應用，使得數控機床的加工能力增強，數控加工技術更是錦上添花。
【關鍵詞】桁架自動化加工單元；數控車床；機械手；旋轉料庫；節拍
1、概述
近年來，隨著社會經濟的發展，人力成本逐漸增加，在機加工行業中降低工人勞動強度，提高生產效率，減少人力成本才能更好的適應市場競爭的需要。因此，必須利用先進的自動化機械以取代人的勞動，滿足工業自動化生產的需求，才能更好的適應市場競爭的需要。機械手是其發展過程中的重要產物之一，它不僅提高了勞動生產的效率，還能代替人工完成高強度、危險、重複枯燥的工作，減輕人的勞動強度。在機械行業中，機械手越來越廣泛的得到應用，它可用於零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，目前機械手已發展成為柔性製造係統fms中的重要組成部分。把機床設備和機械手共同構成一個柔性加工係統或柔性製造單元，可以節省龐大、低效率的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。並且實現加工過程的靈活性、自動化和無人化，它適合於機械零件的大批量生產。
目前我國大多數工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完成，其勞動強度大、生產效率低，已經滿足不了生產自動化的發展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，並使生產線發展成為柔性製造係統，適應現代機械行業自動化生產的要求，針對具體生產工藝，結合機床的實際結構，利用機械手技術，設計用上下料機械手裝置代替人工工作，以提高勞動生產率，並大幅降低人工成本。桁架自動化加工單元具有自動上下料、自動翻麵、自動檢測等功能，可以實現零件從毛坯到成品的全部加工工序。該單元由兩台或多台數控車床、一至二套桁架機器手、旋轉料庫、成品料庫、翻麵機構等組成，結構布局緊湊，占地麵積小、操作便捷等優點。
2、桁架自動化加工單元
2.1自動化加工單元的布局。自動化加工單元由一套桁架機器人與兩台數控車床串聯組成，毛坯旋轉料庫位於自動線左側，成品料庫位於自動線右側，工件翻麵模塊位於兩台機床中間立柱處，左側為第1序OP10數控機床，右側為第2序OP20數控機床。桁架機器人負責從料庫去料並完成此兩台機床的上下料，1序到2序之間要經過翻麵平台進行一次翻麵。
2.2總體結構設計及主要技術參數。在兩台數控機床中間用兩根立柱支撐橫梁導軌，兩根立柱在高度方向設計可調，此結構具有節省空間的特點，占地麵積小，結構緊湊。橫梁導軌采用齒輪齒條傳動，電機主動輪采用潤滑毛氈齒輪，並結合集中潤滑係統對傳動係統進行充分的潤滑，大大的降低了快移時產生的工作噪音。經過計算，選配的兩軸驅動電機最大加速度為4m/s2，水平軸最大快移速度達到100m/min、豎直軸最大快移速度達到80m/min。桁架機械手兩軸重複定位精度為±0.1mm，抓取重量為25kg（含手部）。
3、桁架自動化加工單元的主要模塊結構
3.1旋轉料庫。自動線的毛坯料與成品料由16工位的旋轉托盤式料庫實現裝載，料庫可裝直徑為φ50-φ150mm的盤類零件，堆積料高可達到400mm，工件毛坯由人工放在旋轉料庫中，該料倉配置了上料與下料的兩個工位，通過電機和鏈條帶動的料庫旋轉已達到傳送物料的作用。料倉的上料與下料位處分別設置有兩套提升與下降機構，料庫執行程序根據信號自動控製。首先托板氣缸將上下料均推到上極限位置，隨著上下料的進行，當上料與下料絲杠均移動到下極限位置時，兩個托盤氣缸同時退回，轉位電機帶動分割器帶動兩個上下料托盤實現180度轉位。轉位完成後托板氣缸同時再次推出，上料與下料絲杠上移到對應感應開關位置，此時旋轉料庫配合機械手的取料和放料，依靠對射開關感應工件，控製上、下料提升機構的自動運行。實現與機械手模塊的上下料動作。