發(fā)動機曲軸自動上下料裝置的研究

發(fā)動機曲軸自動上下料裝置的研究

1.機械手配置情況自動上下料設備是實現(xiàn)計數(shù)連續(xù)、自動加工的重要環(huán)節(jié)，是數(shù)控機床制造工藝的前提和橋梁。對于多品種、小批量、加工時間較長的零件,上下料在整個生產(chǎn)周期中所占的時間較少,采取人工上下料方式切實可行;但是對于少品種、中大批量、單個零件加工時間較短的零件,如發(fā)動機曲軸,采用自動上下料以減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率、降低制造成本、減少人力資源的投入,已成為必然的趨勢。ZD30發(fā)動機曲軸粗加工自動線(圖1)的工藝流程為:銑端面、鉆中心孔→車大小端外圓、車平衡塊端面→車拉主軸頸及圓角→內(nèi)銑連桿頸及圓角。自動線分兩個工段,1#機械手負閘。主要配置如下:(1)功能包,規(guī)格為A02B-0312-H532。(2)基本單元,規(guī)格為A02B-0311-B520。(3)LCD/MDI單元,7.2英寸單色,規(guī)格為A02B-0309-H143#M。(4)主板,486/PMC-SA1,規(guī)格為A02B-0311-H103。(5)電源單元,規(guī)格為A02B-0309-H111。(6)數(shù)字伺服功能,規(guī)格為A02B-0309-H590#90B5。(7)4軸控制卡,規(guī)格為A02B-0309-H032。(8)分線盤I/O模塊,基本模塊,規(guī)格為A03B-0815-C001,2塊。(9)分線盤I/O模塊,帶手輪擴展模塊,規(guī)格為A03B-0815-C002,1塊。(10)分線盤I/O模塊,不帶手輪擴展模塊,規(guī)格為A03B-0815-C003,4塊。(11)X軸伺服電機,βi8B/3000,絕對位置檢測,規(guī)格為A06B-0075-B503。(12)A軸伺服電機,βi12B/2000,絕對位置檢測,規(guī)格為A06B-0077-B503。(13)B責1#工段的上下料,2#機械手負責2#工段的上下料,3#機械手負責1#工段與2#工段之間工件的轉(zhuǎn)運,2#輸送機和3#輸送機同時起到中間緩沖和過渡的作用。其中1#和2#龍門機械手均為雙爪機械手,3#龍門機械手為單爪機械手,均采用PLC控制。2008~2010年陸續(xù)對其控制系統(tǒng)進行技術改造,1#和2#機械手的改造方案為FANUC數(shù)控系統(tǒng)。以下重點介紹1#機械手的控制。2.電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速和絕對位置檢測1#龍門機械手控制系統(tǒng)采用FANUC-0i-mate-MC數(shù)控系統(tǒng),其硬件配置如圖2。機械手水平移動軸為X軸,A爪/B爪上下移動軸分別定義為A軸/B軸。X軸電機額定轉(zhuǎn)矩7N·m,額定轉(zhuǎn)速3000r/min;A/B軸電機額定轉(zhuǎn)矩均為11N·m,額定轉(zhuǎn)速2000r/min;3個軸電機均是βi系列伺服電機,均采用絕對位置檢測,且?guī)ПлS伺服電機,βi12B/2000,絕對位置檢測,規(guī)格為A06B-0077-B503。(14)伺服放大器,FSSB接口,SVM1-20i,規(guī)格為A06B-6130-H002,3個。3.宏觀變量及請求信號產(chǎn)生1#龍門機械手為雙爪機械手,A/B雙爪分工如下:1#輸送機。B爪取料,A爪無用;端面鉆銑床。A爪取料,B爪放料;1#測量機。B爪取料,A爪放料;1#曲軸車床。A爪取料,B爪放料;2#曲軸車床。A爪取料,B爪放料;2#測量機。B爪取料,A爪放料;2#輸送機。B爪放料,A爪無用。A爪/B爪分工如圖3。在一個循環(huán)中,機械手一共有12個水平位置,按X坐標值由小到大排列依次是B1、B3、A2、B4、A5、B7、A6、B9、A8、B10、A11、B12,所對應的宏變量#500~#511,對應關系見表1。A爪/B爪取放料操作過程有3個位置:原位、快速位置、到達位置。在所有12個工位A爪/B爪操作原位相同,A爪/B爪原位宏變量分別為#529和#549,但在不同工位取/放料操作的快速位置與到達位置均不同,全部采用公共變量定義,變量范圍#520~#556,具體定義見表1。機械手取/放料操作的請求信號在數(shù)控系統(tǒng)PMC中產(chǎn)生,然后通過接口宏變量#1000~#1014從PMC傳到宏程序中,#1000~#1014變量與PMC信號的對應關系見表2。圖4為產(chǎn)生取/放料請求信號的流程圖。PMC在產(chǎn)生取/放料請求信號時,遵循以下原則:(1)機械手在自動線各設備處先取料,后放料。(2)在某一設備處,如果設備內(nèi)無料,可跳過取料請求,直接產(chǎn)生放料請求。(3)1#曲軸車床與2#曲軸車床加工工序完全一樣,工件從1#測量機中出來后,只需經(jīng)過1#曲軸車床或2#曲軸車床,就可進入2#測量機。同等條件下,1#曲軸車床優(yōu)先。(4)循環(huán)一旦啟動,請求信號依設備位置排列先后,依次產(chǎn)生取/放料請求信號。當2#輸送機處放料結(jié)束,又重新開始新的循環(huán)。每次循環(huán)開始,判斷一次有否“循環(huán)停止信號”,如有,循環(huán)中止。4.機械手推液壓機位置檢查機械手自動操作和手動操作均通過數(shù)控系統(tǒng)宏程序?qū)崿F(xiàn),雖然兩種操作選擇的工件程序號不同,但CNC都是存儲器運行方式。圖5給出了機械手自動運行宏程序O1的流程圖,其總體思想是:(1)對#1000~#1011一共12個取/放料請求信號作循環(huán)掃描,如果其中某一個請求信號為1,則進行相應操作。(2)在整個連續(xù)循環(huán)中,只在1#輸送機處取料操作前,判斷連續(xù)循環(huán)是否需要中止。(3)機械手在x向一共12個工位,分別用CNC系統(tǒng)參數(shù)設置12個軟位置開關。機械手在每個設備處進行取/放料操作,X軸定位完成后,均用M代碼作相應位置檢查。該位置檢查的內(nèi)容包含X軸的位置和手爪的張開/閉合狀態(tài)。O2~O31是手動操作程序。O30是A爪上升回原位程序。O31是B爪上升回原位程序。O29是機械手3個坐標軸全部回原位的運行程序,它們回原位的次序是先A、B軸,后X軸。O2~O13分別對應機械手在x向12個工位的手動定位,工位號由按鈕站撥碼開關設定。工件程序號=工位號+1。O2~O13說明如下:O2——機械手B1工位,即機械手B爪到達1#輸送機位置。O3——機械手A2工位,即機械手A爪到達鉆銑機位置。O4——機械手B3工位,即機械手B爪到達鉆銑機位置。O5——機械手B4工位,即機械手B爪到達1#測量機位置。O6——機械手A5工位,即機械手A爪到達1#測量機位置。O7——機械手A6工位,即機械手A爪到達1#曲軸車床位置。O8——機械手B7工位,即機械手B爪到達1#曲軸車床位置。O9——機械手A8工位,即機械手A爪到達2#曲軸車床位置。O10——機械手B9工位,即機械手B爪到達2#曲軸車床位置。O11——機械手B10工位,即機械手B爪到達2#測量機位置。O12——機械手A11工位,即機械手A爪到達2#測量機位置。O13——機械手B12工位,即機械手B爪到達2#輸送機位置。O17~O28分別對應機械手12個工位下A爪或B爪的下降操作。O17~O28說明如下:O17——機械手B爪在1#輸送機處下降。O18——機械手A爪在鉆銑機處下降。O19——機械手B爪在鉆銑機處下降。O20——機械手B爪在1#測量機處下降。O21——機械手A爪在1#測量機處下降。O22——機械手A爪在1#曲軸車床處下降。O23——機械手B爪在1#曲軸車床處下降。O24——機械手A爪在2#曲軸車床處下降。O25——機械手B爪在2#曲軸車床處下降