轴类零件自动化上下料系统研究及设计

轴类零件自动化上下料系统研究及设计

李周林 杜长顺

株洲九方装备股份有限公司 湖南株洲 412001

摘要：随智能制造的发展，轴类零件加工自动化生产线逐步推进，就需使用自动化上下料系统，将轴类零件对数控车、磨等数控机床进行自动上下料。为提高系统产品兼容性，减少企业设备投入成本，自动化上下料系统必须满足柔性制造需要。自动化上下料系统需要做到自动抓取轴类零件的精准定位，且使用需安全可靠，保障设备安全、人身安全、产品安全。

关键词：轴类零件、自动化上下料系统、数控机床、自动抓取

正文：

轴类零件自动化上下料系统主要包括上料小车、抓取装置、机械手桁架、下料小车、控制单元五大部分（如图一）。上料小车用于来料轴类零件的转运，小车上设置料位识别、步进送料、粗定位装置。抓取装置从上料小车上抓取轴类零件，通过机械手桁架的齿轮齿条机构传动，将零件运送到所需要的加工工位。加工完成后，再由抓取装置将轴类零件转送到下料小车上。

图一 生产线上下料系统

上料小车分为传动机构、定位机构、料位传感器、小车本体等。小车传动机构用于实现的前进和后退动作，采用变频控制三相异步电机作为动力源，齿轮齿条传动，完成小车进退动作。定位机构包括粗定位面和移动滑块，接触位置使用尼龙材料保证不刮伤零件。零件落位首先保证与粗定位面靠死，再滑动移动滑块，来保证不同尺寸的轴类零件的柔性粗定位。料位传感器识别料位上是否放置零件，并且控制单元根据料位存料情况，自动步进给抓取位置送料，完成所有零件送料后，自动归零回到初始上料位置。

图二 上料小车示意图

抓取装置和机械手桁架用于保证轴类零件的精准定位及转运过程。抓取装置使用两套伺服抓取爪适用于不同抓取位置的直径大小，采用伺服电机作为动力源，自锁T型丝杆传动。为实现不同类型的轴类零件定位，零件的径向定位采用两套伺服抓取爪的工作行程；零件的轴向定位采用滑轨滑块结合丝杆机构，完成两套伺服抓取爪的距离调整，同时也可以保证产品中心轴线水平。抓取爪到位后产品顶部设置锁紧销，对产品锁紧，保证吊运过程的产品安全性、可靠性。在完成抓取动作后，根据加工工位上料需要，桁架机械手的伺服传动轴通过伺服电机和齿轮齿条机构，实现轴类零件的上下料位置精确定位。定位完成后，将锁紧销退回，保证轴类零件上料时有足够自由度，保障抓取装置和数控机床装夹机构的设备安全性，防止过渡定位损坏设备。最后数控机床的液压尾座和液压卡爪对轴类自动装夹，抓取爪松开，抓取装置回到待料位置。

图三 抓取机构示意图

下料小车负责轴类零件在加工工位完成并检测合格后，成品区的暂时放置。产品加工后抓取装置从加工工位上精确定位，抓取装置锁紧轴类零件后，液压卡爪、尾座自动退回，最后将零件搬运回下料小车。控制单元由电气柜和手持控制单元组成，电气柜负责整个系统的动作控制；手持单元支持自动和手动模式，自动模式下自动上下料系统自动运行。

自动化上下料系统在各个工位的工作流程详见表1：

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