一种新型轴承磨床上料定位装置

2021-07-22张占锋李训波李太林李冬松鲁海

轴承 2021年7期

张占锋，李训波，李太林，李冬松，鲁海

(新乡日升数控轴承装备股份有限公司，河南新乡 453700)

随着工业自动化的快速发展，加工设备对自动上下料系统的需求越来越多，对系统稳定性、可靠性的要求也越来越高，多种结构的自动上下料机械手系统被广泛采用，其中上料定位装置的可靠性对系统性能的影响较大。上料定位装置既要保证工件从料道准确运动到上料位，便于机械手抓取工件，又要保证机械手抓取工件时不会与其他零件干涉。轴承磨床属于大批量加工设备，对自动上下料系统的稳定性、可靠性、高效性要求严苛，系统上料定位装置是设计要点。

1 常用轴承磨床上料定位装置

1.1 落料式V形上料定位装置

落料式V形上料定位装置如图1所示，是经典结构[1]，轴承磨床从步进电动机进给到伺服电动机进给一直采用该结构。工件从料道运动到料道右臂左侧面后，沿料道左臂右侧面垂直下落到定位块上，料道左臂和定位块组成V形定位面将工件定位，然后机械手抓取工件上料。

1—工件；2—料道右臂；3—料道左臂；4—机械手转臂；5—定位块；6—调节座图1 落料式V形上料定位装置示意图Fig.1 Diagram of blanking V-shaped feeding positioning device

该装置结构简单，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。工件质量较大时，对定位块冲击较大，定位块易损坏；工件质量较小时易弹跳，使工件从V形口处掉落，严重时掉落的工件会碰到砂轮，引起撞车事故。

该装置仅适用于轻中系列直径40～80 mm的轴承套圈定位。

1.2 圆盘上料定位装置

圆盘上料定位装置如图2所示，在上料道机械手抓取位置设置一个圆盘，其上安装可以径向调节的挡料杆挡住不同直径的工件，另在面板上安装能上下和前后调节的端面挡板挡住不同宽度的工件，由此将工件准确定位。当工件从料道运动到上料位后，机械手转臂插入工件，回转油缸驱动挡料杆逆时针旋转120°，挡住料道后的工件，同时机械手转臂顺时针旋转完成上料[2-3]，随后挡料杆再顺时针旋转，后面的工件随之向下运动到上料位，重复循环。

1—面板；2—端面挡板；3—上料圆盘；4—挡料杆；5—转轴；6—机械手转臂；7—回转油缸图2 圆盘上料定位装置示意图Fig.2 Diagram of disc feeding positioning device

该装置无高度差，可减少工件磕碰，调整方便；但上料圆盘的驱动采用回转油缸，油缸内转子和定子叶片加工精度要求高，且要求配合间隙小，否则易出现漏油或内泄，加工成本较高，后期维护困难。

该装置适用于轻中系列直径80～150 mm的轴承套圈定位。

1.3 双挡料上料定位装置

双挡料上料定位装置如图3所示，在上料道中安装2个挡料气缸[4]，前挡料气缸在机械手上料位，活塞杆缩回为初始位，后挡料气缸沿料道在前挡料气缸左侧，活塞杆伸出为初始位，2个挡料气缸均安装在面板后。当工件从料道滚下时，后挡料气缸的后挡料头挡住工件8，工件8紧挨工件7，当后挡料气缸带动后挡料头缩回时，工件7继续滚动到上料位，同时前挡料气缸的前挡料头伸出挡住工件7，将工件7准确定位，机械手转臂抓取工件7旋转上料，同时后挡料气缸带动后挡料头伸出挡住工件8，使其不会掉落，前挡料气缸的前挡料头缩回，使2个气缸活塞杆伸出和缩回交替循环，每次前挡料气缸均能将工件准确定位，保证机械手抓取工件。

1—后挡料头;2—面板；3—前挡料气缸；4—后挡料气缸；5—气缸支架；6—前挡料头；7，8—工件；图3 双挡料上料定位装置示意图Fig.3 Diagram of double block feeding positioning device

该装置无高度差，定位可靠，减少了工件磕碰;但需要2个挡料气缸、气缸支架、挡料头交替运动，零件多，运动复杂，且需要和机械手转臂配合运动和电气程序控制。

该装置适用于中重系列直径150 mm以上的轴承套圈定位。

2 新型轴承磨床上料定位装置

根据经验设计了一种新型上料定位装置[5]，如图4所示，右定位板安装在面板上，通过销轴与调节座铰接，压缩弹簧一端装在调节座下端孔内，另一端顶住右定位板下端，另在面板上安装能够上下和前后调节的端面挡板，挡住不同宽度的工件，由此将工件准确定位。该装置工作原理为：当工件沿料道运动到上料位时，接触到右定位板后在压缩弹簧作用下迅速使工件停止，然后机械手插入工件内孔顺时针旋转上料，同时带动右定位板顺时针旋转，当工件脱离右定位板时，右定位板受到弹簧作用迅速顺时针旋转复位，同时后面的工件也运动到上料位，右定位板可挡住后面的工件。

1—面板；2—端面挡板；3—右定位板；4—销轴；5—调节座；6—压缩弹簧图4 新型上料定位装置示意图Fig.4 Diagram of a new feeding positioning device

与常用装置相比，该装置具有以下优点：

1)所用零件少，加工容易，成本低，仅需3种零件和1个压缩弹簧。图2中回转油缸加工精度要求较高，图3中面板需加工6个大长槽，挡料头内孔要和气缸活塞杆连接，外圆要和支架配合。新型装置零件仅需钻孔、铣平面和长槽，零件结构简单，与图2相比零件成本降低1/4～1/6，与图3相比零件成本降低1/3～1/5。

2)装配简单，调整方便，稳定可靠。图1料道左右臂之间宽度要略大于工件宽度，定位块底面与工件接触，且料道左右臂、定位块根据工件宽度变化也随之变化，调整困难。图2需装配回转油缸，保证不漏油，且上料圆盘与面板修配，保证其与面板在一个平面上，防止工件出现卡滞。图3面板上安装2个挡料气缸，且气缸上安装有挡料头，2个气缸位置需根据工件直径在面板上长槽左右调整，挡料动作复杂，调整困难。图4仅需将压缩弹簧装到调节座中，右定位板通过销轴与调节座连接即可完成定位，更换工件时不需要更换工装，只需调整调节座长槽位置即可满足需求，减少了辅助工作时间。工件运动到定位块无落差，机械手抓取工件后仅需弹簧复位，无其他机械运动，稳定可靠。

3)简化电气元件和程序。图2和图3均需增加接近开关以保证油缸和气缸旋转到位，才能使机械手顺利抓取工件，增加了电气元件，程序中多了判断条件，图1中虽然没有电气元件，但机械结构复杂。图4中无电气元件，程序和机械结构简单。

新型与常用上料定位装置性能对比见表1，新型上料定位装置在适用范围、可靠性、稳定性等方面均优于常用装置。