一种新型车床自动上下料装置设计

傅长娟 徐一飞

（永红保定铸造机械有限公司，保定 072150）

一种新型车床自动上下料装置设计

傅长娟 徐一飞

（永红保定铸造机械有限公司，保定 072150）

现有的小型机床设备对于在加工产量大、效率高的高精度铸件时，多采用人工上下件或机器人系统、龙门式上料系统等。人工上下件劳动时间长，工作量大，成本相对较高，且精度不稳定。而机器人系统、龙门式上料系统等，多采用伺服电机等高精度设备，成本高且不易维修。

小型机床 上下料装置 节约成本

引言

永红保定铸造机械有限公司在车床自动上下料装置中引入人机交互技术，方便了生产过程中技术参数的修改，提高解决生产问题的速度，便于实际生产使用，使生产效率增加、产品质量稳定可靠、工人劳动强度减少。该系统于现有技术，未使用大量伺服电机，改用气缸、气爪、滑轨等精度高且成本低的气动元件，方便、安全、简洁且降低成本。自主发明的上料推盘等可提高加工精度，降低自动上下料系统的复杂性，节约空间。

公司研制的自动上下料装置是应用于机械加工领域，使机床加工实现自动化的装置。该装置克服现有系统的高成本等缺陷。方便安全，成本低廉。在提高加工精度的同时降低自动上下料系统的复杂性，节约空间使生产效率增加，产品质量稳定可靠，减少工人劳动强度。

1 设备构成

该机主要由两个集料装置、两个上下料装置、两个传送带装置、一个转移装置和电气系统等组成，如图1所示。

图1 设备布置图

1.1 集料装置

由伺服电机、升降装置、旋转放料装置和底座组成。装置有五盘放料盘，每盘可存放料20件左右，顶部有感应器，下部有丝杠连接的托盘，可自动进行相应的上升或下降，丝杠连接小步进电机，中心轴可转动，实现自动对下一个放料盘的操作。最底部的架子采用方管、钢板、地脚螺钉等结构组成，更简单、安全、且可调节高度。

1.2 上下料装置

由转运取料、平移机构、伸入和伸入补偿机构、上下料气爪和旋转机构等组成。与数控车床通信并协调完成下成品、上毛坯的循环过程。

1.3 传送带装置

本部分由两个气缸和传送带组成，用于将工件从一个工位转移到另一个工位，为下一个工序做准备。

1.4 转移装置

由三个气缸组成，可完成从传送带到成品集料的转移。

1.5 电气系统

自动上下料装置使用电压AC220V 50Hz的电源作为主电源，电气部件采用两个欧姆龙PLC及按钮、指示灯、感应开关、电磁阀、私服系统等，根据要求完成从毛坯到成品的加工输送过程。非专业人员不得擅自打开电气柜，不得擅自触碰任何非操作元件，不得擅自拆解任何电气元件。未经本公司许可，不得擅自更改电气线路和程序，不得更换与原电气元件不相符的零件。

2 工作步骤

（1）铸件由人放到上下料架上，上下料架每盘可放料20件左右，顶部有感应器，下部有丝杠连接的托盘，丝杠连接小步进电机，组成一个小自动系统，当取走或放下工件时，会自动相应地上升或下降，当取完或堆满时，底部的电机又会带动中心轴转动，自动进行对下一个放料盘的操作。

（2）铸件从上下料架上被抓取件传递设备抓起，通无杆气缸带动滑块移动，上方有滑轨承重，滑块连接双杆气缸，双杆气缸连接气爪，无杆气缸、双杆气缸、滑轨和气爪构成一个稳定、高精度的抓取设备。气爪抓取铸件到达伸进装置上端，双杆气缸带动气爪把工件安放到伸进装置前端的气爪上，该伸进装置前端有两个气爪成90°摆放，底端连接摆台，摆台可带动两气爪90°旋转。伸进装置主体由气缸与滑轨组成，成三级平台摆放，每层平台可带动伸进装置前端向一个方向移动，以完成送件到数控机床里的动作。当机床加工好一个工件后，伸进装置前端伸进机床，空载的气爪正好抓取加工好的工件，摆台带动两气爪旋转90°，将毛坯件安放入机床卡具，退出机床，将取出的加工件放入传送设备上，之后摆台转回，两气爪恢复原位。

（3）传送设备两侧定位板可调节距离，适应不同尺寸的工件输送，两端对应伸进装置放料的位置有两个接件装置，接件装置是气缸带动托盘上升接件或送件，同时气缸位置可调。传送动力为步进电机带动链条传动，两侧齿轮用轴连接固定，当工件被输送到传送设备末端时，被定位板顶住，定位板信号传感器传回信号，气缸带动托盘拖着工件送到下一个抓取件传递设备左端。

（4）下一组抓取件传递设备，伸进设备，传送设备，抓取件传递设备又进行重复性工作。

（5）当工件被送到最后一个上下料设备上时，上下料设备顶端的传感器接收信号，使托盘向下移动，当工作运动到传感器以下托盘停止动作，等待下一个工件，当工件放满一个托盘时，托盘转动，对下一个托盘进行操作。

图2 结构示意图

3 时序动作

该装置的结构示意图如图2所示，当需要对逐渐进行机床加工时，将待加工铸件放入垂直气爪4，按下自动控制装置的按钮，垂直气爪抓紧铸件，第一气动活塞执行机构1动作，同时第三气动活塞执行机构11动作，纵向伸缩臂伸出至机床上下件位置，第二气动活塞式执行机构8动作，纵向伸缩臂沿横向滑轨7滑动，带动水平气爪5至机床加工铸件位置，水平气爪抓紧已加工完毕的铸件，第二气动活塞式执行机构8动作取出以加工完毕的铸件，摆动气缸3旋转90°，一个垂直气爪4变为水平位置待加工铸件对准机床上料位，第二气动活塞式执行机构8动作将待加工铸件送至机床上料位，垂直气爪4松开待加工铸件，第二气动活塞式执行机构8动作离开待加工铸件，第一气动活塞执行机构1动作，同时第三启动活塞执行机构11动作，纵向伸缩臂离开机床，水平气爪5松开加工完毕的铸件，人工取出加工完毕的铸件，车床自动上下料工作完成。

4 结语

公司研制的自动上下料装置利用精度高且成本低的气动元件，可避免人工上下件劳动时间长、工作量大、成本高、精度不稳定的不利因素；同时也避免机器人系统、龙门式上料系统等多采用伺服电机等高精度设备成本高且不易维修的不利因素。降低自动上下料系统的复杂性，延长设备的使用寿命，成本低廉，工作可靠，方便安全，可为用户和社会节约生产成本和制造成本。

A New Type of Lathe Automatic Up-down Material Device Design

FU Changjuan, XU Yifei
(Yonghong Baoding Casting Machinery Co., Ltd, Baoding 072150)

The existing small machine tool equipment in the processing of high yield, high efficiency high precision castings, using artificial fluctuation more or use robot system, gantry feeding system. Artificial thing up and down, the person’s work time is long, workload is big, cost is relatively high, and the precision is unstable. The robot system, gantry feeding system, in high precision equipment, such as servo motor cost is high, not easy to repair.

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