雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置的製作方法

2023-05-20 09:41:41

專利名稱：雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明關於機械加工裝備，是一種工具機的液壓夾具與工具機電氣聯機控制的裝置。
背景技術：
雙交換工作檯加工中心是具有兩個工作檯的機械加工工具機，當一個工作檯在進行 加工的同時，另一個工作檯可以同時進行工件的裝卸，因裝卸工件不佔用切削加工時間，生 產效率高，適用於較複雜機械零件的批量加工，是未來機械加工工具機的一個發展方向。機械 零件加工需要配備相應的工裝夾具，液壓夾具因為夾緊力大，剛性好，操作方便，夾緊快捷， 是夾具發展的方向。雙交換工作檯式加工中心在工作時因緊固在兩個工作檯上的兩套液壓 夾具要隨工作檯一起抬起、交換工位、落下定位，夾緊油缸的進、排油管道不能與加工中心 的液壓系統管道用常規的錐管螺紋緊固連接，因而油路的連接比較困難。經查閱，國外技術 水平先進的國家，如日本，採用在加工中心的兩個工作檯下分別設置多個快速對接頭及復 雜的液壓管道系統，通過兩個工作檯的抬起、交換、落下並壓緊，使兩個工作檯上的液壓夾 具油缸管道接頭與加工中心液壓系統管道接頭同時進行快速對接式連接與分離，以接通、 斷開油路。這種方法可對液壓夾具夾緊油缸穩定供油，並可與加工中心電氣聯機控制，但因 該方法同時作對接連接的對接件多，分布距離遠，結構複雜，對接頭另件的加工及安裝精度 要求高，因而成本高，同時，在加工工位工件夾具上，對接連接的液壓管道系統的發熱和振 動也會對加工中心加工精度產生影響，從而限制了它的推廣使用。國內目前還沒有成熟實 用的雙交換工作檯式加工中心液壓夾具與加工中心電氣聯機控制的方法及其裝置，只有採 用簡單的保壓夾具方式。這種方式只在加工中心的裝卸工位設置液壓管道系統及少量對 接頭，由機外液壓站通過對接式管道連接對該工位上的液壓夾具油缸進行供、排油，以便裝 卸和夾緊工件，而在加工中心的加工工位，沒有液壓管道系統對此工位上的夾具油缸供油， 僅靠油缸自身的密封及加裝的小蓄能器保持夾具油缸夾緊腔內油的壓力，以持續地壓緊工 件。這種方式雖然簡單，但因加工工位夾具油缸與液壓站供油系統分離，液壓站不能對其 持續供油，不能實現與加工中心的電氣聯機控制，若刀具正在切削加工時保壓系統出現故 障，如油缸磨損、油管接頭鬆動漏油，油管突然破裂等，而小蓄能器補償不了時，液壓夾具會 在瞬間洩壓、失壓，造成工件壓不緊，鬆動，而洩壓信號又不能自動快速地反饋到加工中心 電氣控制系統上，使其停機，這就會造成很大的加工中心安全事故，本公司就曾發生過幾起 這樣的加工中心安全事故。為了解決上述兩種方式存在的弊端，使在雙交換工作檯式加工 中心上能更簡便、更安全可靠地使用液壓夾具，本公司組織專業技術人員進行技術攻關，研 發出一種雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，成功地解決了上述弊端及技術難 題。

發明內容
本發明的目的是通過對國內國外兩種雙交換工作檯加工中心上使用的液壓夾 具各自存在的優缺點的認真分析，在保壓夾具的基礎上，通過快速對接、壓力傳感、位置識另|J、遙控發射、遙控接收等方法，研發出一種既可以與雙交換工作檯加工中心電氣聯機控制以實現加工中心自動停機報警，又簡單可靠的雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置。本發明的技術方案是一種雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，有一 個對接機構，對接機構位於加工中心裝卸工位，由固定梁、氣缸、導向杆、移動支架、供油口 組成，固定梁固定安裝在裝卸工位夾具體旁邊，氣缸和導向杆固定安裝在固定梁上，氣缸的 活塞杆上緊固連接移動支架，移動支架套裝在導向杆上，可沿導向杆移動，供油口緊固連接 在移動支架上，固定梁上有一個和導向杆平行的行程杆，行程杆上有夾緊腔排油開關和原 位開關，移動支架上有觸頭，觸頭可隨移動支架的移動分別觸髮夾緊腔排油開關和原位開 關，在夾具體上和供油口對應的位置，有一個受油口，供油口可以隨移動支架移動到和受油 口對接，移動支架上還有一個識別壓板，在夾具體上和識別壓板對應的位置有工位識別開 關，當供油口和受油口對接時，識別壓板可壓住工位識別開關，受油口的油路和夾具體中蓄 能器、夾具油缸夾緊腔的油路連通，在夾具油缸夾緊腔的油路中連接有一個監測壓力繼電 器，監測壓力繼電器的電氣線路與信號發射器的輸入線路電連接，工位識別開關與監測壓 力繼電器的電氣線路串聯，和信號發射器對應，有一個信號接收器，信號接收器的輸出連接 有急停繼電器，急停繼電器的觸頭線路和加工中心的急停開關電連接。行程杆上有油泵止動開關，油泵止動開關位於原位開關並排位置。識別壓板、工位識別開關構成工位識別系統；監測壓力繼電器、信號發射器構成油 壓監測及洩壓信號發射系統；信號接收器、急停繼電器構成信號接收控制系統。對接機構僅在裝卸工位有一套，信號接收控制系統僅在加工工位有一套，油壓監 測及洩壓信號發射系統和與之電連接的工位識別開關在每一個工作檯的夾具體上均有一 套，全部組合起來，構成完整的本發明的裝置。雙交換工作檯加工中心應用本裝置後，採用手動控制的工作程序是當兩個工作 臺的夾具體上均裝好工件，其中一個工作檯位於加工工位對工件進行加工時，另一個工作 臺在裝卸工位等待進入加工工位進行加工。當加工工位加工完成後，加工中心數控系統的 程序指令，切削刀具退回，進行工作檯的自動換位，雙交換工作檯鬆開，抬起、交換工位、落 下定位壓緊，此後，在加工工位，對剛換位過來的待加工工件開始進行加工。在裝卸工位，人工按下對接開關，空氣壓縮系統的電磁空氣換向閥換向，對接機構 上的氣缸活塞杆帶動移動支架向下運行，將供油口與受油口對接，對接完成後，識別壓板壓 住工位識別開關，阻斷信號發射器的發射，人工啟動夾緊腔排油開關，液壓站上的電磁液壓 換向閥換向到排油狀態，使夾具油缸夾緊腔排油洩壓，取下已加工完成的工件，並再次裝好 待加工的工件，再人工啟動供油開關，電磁液壓換向閥換向到供油狀態，液壓站將高壓油打 進夾具油缸夾緊腔及與之連通的保壓蓄能器，驅動夾具壓頭壓緊工件，待油壓力達到設定 值時，液壓站內部的壓力繼電器動作，使液壓站停供高壓油，然後人工按下分離開關，空氣 壓縮系統的電磁空氣換向閥換向，移動支架向上運行，將供油口與受油口分離，在此過程 中，識別壓板抬起，工位識別開關閉合，接通信號發射器，信號發射器處於條件發射待機狀 態，完成工件裝卸，等待下一個循環作業。其整個操作過程與原來的採用保壓夾具方式的操 作過程基本一樣，當加工工位出現洩壓情況，壓力降到保險壓力設定值時會自動啟動急停。以上所有的操作開關均集中在一個按鈕盤上。
除工件的卸下、裝上外，上述所有的手動操作過程，可以通過可編程序控制器進行 控制，以實現全自動操作。對接開關安裝在工作檯下方，夾緊腔排油開關安裝在行程杆的 下止點位置，原位開關安裝在行程杆的上止點位置，移動支架上的觸頭可在上下止點分別 與夾緊腔排油開關、原位開關靠攏並觸發開關動作，供油開關採用一個時間繼電器代替，當 夾緊腔排油開關動作時啟動時間繼電器開始計時，預定好足夠的裝卸工件的時間，到時間 後時間繼電器動作，開始供高壓油，分離開關由液壓站內部的壓力繼電器的剩餘觸頭代替， 夾具油缸夾緊腔到達設定壓力後液壓站內部的壓力繼電器動作，停供高壓油並啟動分離開 關，所有控制線路均與可編程序控制器連接，所有控制程序均輸入可編程序控制器中。當工 作臺交換工位落下定位時，壓下對接開關，即啟動可編程序控制器的控制程序，其後即按照 前述過程自動進行，人工僅需裝卸工件，當再次交換工作檯壓下對接開關時，仍按預定程序 運行，如此循環。原位開關可以使空氣壓縮系統的電磁空氣換向閥換向到阻斷封閉位置。行 程杆的上止點位置還可以安裝一個油泵止動開關，當觸頭與原位開關靠攏時，也與油泵止 動開關靠攏，油泵止動開關連接到液壓系統的油泵電動機上，使電動機停止運轉，或連接到 油路無壓換向閥，使油泵運行在無壓狀態，可以節能。
各個控制開關或繼電器的線路按照常規的電路要求和控制部件的要求連接；空氣 壓縮系統中的電磁空氣換向閥為三位四通閥，該閥具有兩個進、排氣方向和將進、排氣通道 全部封閉三種狀態。液壓系統中的電磁液壓換向閥為二位三通閥，該閥具有分別將夾具夾 緊腔與液壓站高壓供油管道接通及與液壓站油箱直接接通排油兩種工作狀態。供油口、受油口為應用保壓夾具的雙交換工作檯加工中心原有的液壓對接部件， 均有單向自閉閥門，是對接自動連通、分離自動關閉的標準液壓接口部件，在本發明中，將 原需人工手動螺旋對接的方式改為自動氣壓對接。位於行程杆上的開關可以是行程開關，這時，觸頭是楔形塊。行程杆上的開關最好 是採用接近開關，如電磁感應組件、霍爾組件、幹簧管等，這樣移動支架上只需有一個可以 靠近開關的起感應作用的金屬或磁性頭即可。其中，排油開關為原有液壓系統的排油開關， 只需換為符合要求的型號即可，線路無任何改動。當應用保壓夾具的雙交換工作檯加工中心採用本發明後，具有了在加工工位出現 洩壓情況，壓力降到保險壓力設定值時會自動啟動急停並報警的功能，而總體加工操作循 環過程不變，無需額外的培訓學習，便於工人接受和生產的正常延續進行，且整套裝置只是 簡單的加裝，對加工中心主體無改動，安裝簡易方便。應用本發明後，裝卸和加工的過程不變，但其過程中包含了本發明自動起到的作用。在裝卸工位，工位識別開關被識別壓板壓住，斷開了遙控信號發射器的輸入，雖然 夾具油缸夾緊腔洩壓，但不會有洩壓信號發出。在加工工位，工位識別開關未被壓住，其連 接的電路處於導通狀態，加工中心正常對工件進行加工，蓄能器對夾具油缸夾緊腔保壓，如 無意外，所有過程如常進行；若刀具正在切削加工工件時夾具油缸夾緊腔出現洩壓故障，並 且蓄能器補償不了，當油壓降到保險壓力設定值時，油壓的變化被監測壓力繼電器監測到， 其信號輸出加到信號發射器的輸入電路，信號發射器發出洩壓信號，信號接收器收到洩壓 信號後，驅動和加工中心急停開關線路連接的急停繼電器動作，其電路功能相當於按下加 工中心上的急停按鈕，以實現加工中心切削運動的急停並作故障報警。
因工具機切削加工時間遠長於卸、裝工件的時間，不會出現工具機切削加工已完成，而 機外電控系統時間繼電器設定的時間尚未到而發生誤動作的現象。當調試加工中心僅需在一個工作檯上的夾具內裝夾工件時，可在不裝工件的夾具 體的工位識別開關上部加裝一手動壓板將其斷開，人為地切斷遙控信號發射器的發射鍵電 路，使其處於休眠不工作狀態，即可使另一個工作檯上的液壓夾具按上述程序工作。也可在 機外按鈕盤上扳動調整開關，人為地切斷工作檯下的對接開關和遙控信號接受器的觸發電 路，使其處於休眠不工作狀態，而通過機外按鈕盤上的相應手動按鈕進行所需的的程序操 作。由於本發明採用了對接機構、工位識別系統、油壓監測及洩壓信號發射系統、信號 接收控制系統等技術方案，使本發明裝置能識別區分在裝卸工位因裝卸工件出現的正常洩 壓與在加工工位刀具切削加工時因漏油故障發生的非正常洩壓，並且當非正常洩壓發生 時，可立即與加工中心電氣聯機控制，啟動加工中心急停控制電路，實現自動停機報警，其 保險壓力可酌情自行設定，方便、簡單、不會出現誤停機報警現象，安全可靠，自動化程度 尚ο


圖1為本發明機械及電子電氣控制聯接方框示意圖。圖2為本發明對接機構、夾具體應用工位示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所示，一種雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，有一個對 接機構，對接機構位於加工中心1的裝卸工位，由固定梁2、氣缸3、導向杆4、移動支架5、供 油口 6組成，固定梁2固定安裝在裝卸工位夾具體7旁邊，氣缸3和導向杆4固定安裝在固 定梁2上，氣缸3的活塞杆8上緊固連接移動支架5，移動支架5套裝在導向杆4上，可沿導 向杆4移動，供油口 6緊固連接在移動支架5上，固定梁2上有一個和導向杆4平行的行程 杆9，行程杆9上有夾緊腔排油開關10和原位開關11，移動支架5上有觸頭12，觸頭12可 隨移動支架5的移動分別靠近觸髮夾緊腔排油開關10和原位開關11，在夾具體7上和供油 口 6對應的位置，有一個受油口 13，供油口 6可以隨移動支架5移動到和受油口 13對接，移 動支架5上還有一個識別壓板14，在夾具體7上和識別壓板14對應的位置有工位識別開 關15，當供油口 6和受油口 13對接時，識別壓板14可壓住工位識別開關15，受油口 13的 油路和夾具體7中蓄能器16、夾具油缸夾緊腔17的油路連通，在夾具油缸夾緊腔17的油路 中連接有一個監測壓力繼電器18，監測壓力繼電器18的電氣線路與信號發射器19的輸入 線路電連接，工位識別開關15與監測壓力繼電器18的電氣線路串聯，和信號發射器19對 應，有一個信號接收器20，信號接收器20的輸出連接有急停繼電器21，急停繼電器21的觸 頭線路和加工中心1的急停開關22電連接。行程杆9上有油泵止動開關，油泵止動開關位於原位開關11並排位置。夾緊腔排油開關10、未畫出的供油開關、油泵止動開關等與液壓站24的控制線路 連接，原位開關11、對接開關23、未畫出的分離開關等與空氣壓縮系統26的控制線路連接。 各個開關集中在按鈕盤上安裝在機外適當位置，方便手動操作，當應用可編程控制器進行自動控制時，各個開關的線路按要求與可編程控制器連接，各個開關按照圖示和說明要求 安裝或用前述繼電器代替，可以保留手動操作的開關，並在按鈕盤上設置一個調整開關，用 於手動和自動控制的轉換。信號發射器19應有足夠的作用距離並使用電池供電，安裝在夾具體7上適當位置，信號接收器20，以採用交流電供電為宜，監測壓力繼電器18、信號發射器19、信號接收 器20、工位識別開關15等均應保證密封、防水、防霧、防塵。急停繼電器21應有足夠大的功 率，滿足加工中心1急停開關22的電路的功率要求。液壓站24及與之關聯的供油口 6、受油口 13、工作檯25及其上的夾具體7等為原 保壓夾具雙交換工作檯加工中心原有的部分，無特殊要求。空氣壓縮系統26及其氣缸3是供油口 6和受油口 13對接分離的動力，採用常規 設備構成，也可採用電動、液壓等其它驅動方式。行程杆上9，可以按需要設置能夠根據移動支架5的行程進行控制的其它開關，行 程杆9也可以設置多個。信號接收器20根據和急停開關22的連接情況，安裝在加工中心1的合適位置，一 般位於加工中心1加工工位的加工倉27內，這樣可以距離信號發射器19較近，又因為有加 工倉27起到屏蔽作用，避免受到其它加工中心的信號幹擾，確保可以穩定、準確的接收到 遙控信號。固定梁2安裝在裝卸工位的夾具體7旁邊，如側面或上面，本發明實施例位於上 面，固定梁2兩端固定安裝在裝卸工位倉28的倉壁上。受油口 13對應安裝在夾具體7的 上面，工位識別開關15安裝在受油口 13附近，識別壓板14可以安裝在移動支架5上，也可 安裝在供油口 6上，其實際作用都是可以隨移動支架5上下移動，在向下時可以壓住工位識 別開關15。信號發射器19、信號接受器20採用普通無線電遙控電子套件成品，此類套件成品 都有數路遙控控制信號，用於本發明僅使用其中的一路控制信號即可。如可採用T630/631 發射接收IC所製成的無線遙控通用成品，按本發明要求連接其輸入輸出控制信號線路即可。本發明實施例中，監測壓力繼電器18採用DP-63B型的成品，其實質是壓力傳感及 信號輸出，實際應用可根據情況採用其它壓力傳感及信號輸出的電器元件。監測壓力繼電器18要根據保險壓力設定值做好調整，根據具體的加工中心液壓 夾具的要求確定，應大於夾具油缸夾緊腔17的最低安全壓力值，並有一定的保證係數為且。信號接收器20的輸出電流如果較小，到急停繼電器21之前可以加一級驅動電路， 有的成品遙控套件本身就包含繼電器，只要其功率容量足夠，可以直接接入急停開關22的 線路中。夾具體7、蓄能器16、夾具油缸夾緊腔17是應用保壓夾具的加工中心原來配套的 設施，使用本發明，僅在夾具體7上調整受油口位置，使其和對接機構上的供油口 6對應，在 夾具體7上安裝工位識別開關15，監測壓力繼電器18的油口接入夾具油缸夾緊腔17的油 路中。應用本發明對加工中心其它的調整安裝還有，在裝卸工位安裝對接機構，供油口 6安 裝在對接機構的移動支架5上，在工作檯25下方安裝對接開關23，在加工工位的加工倉27內適當位置安裝一套信號接收器20，在加工中心1的急停開關22線路中接入急停繼電器 21。其它外接電源、控制開關等本發明中需要的部分均可位於加工中心1外，不對加工中心 1進行改裝調整。由上述應用本發明對加工中心的調整安裝可以看出，本發明應用調試方 便，加裝工作量小且容易，構成本發明裝置的配套設備成本和人工費用很低。移動支架5的移動距離需要調試，使供油口 6、受油口 13可靠對接時，識別壓板14能有效壓住工位識別開關15，觸頭12也準確對準夾緊腔排油開關10，移動支架5上移後， 上述全部脫離，並使觸頭12準確對準原位開關11和油泵止動開關。工位識別開關15串接在監測壓力繼電器18的輸出線路上，實際上也可接在信號 發射器19的電源線路、信號發射線路等線路中，其本質就是可以在工位識別開關15斷開後 使信號發射器19無信號發射。和加工中心1急停開關22線路連接的急停繼電器21，要根據加工中心1急停開關 22的情況連接，當加工中心1的急停開關22是常開式時，應將急停繼電器21的常開觸頭與 急停開關22並聯接入，當加工中心1的急停開關22是常閉式時，應將急停繼電器21的常 閉觸頭與急停開關22串聯接入。
權利要求
一種雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，有一個對接機構，對接機構位於加工中心(1)的裝卸工位，其特徵在於對接機構由固定梁(2)、氣缸(3)、導向杆(4)、移動支架(5)、供油口(6)組成，固定梁(2)固定安裝在裝卸工位夾具體(7)旁邊，氣缸(3)和導向杆(4)固定安裝在固定梁(2)上，氣缸(3)的活塞杆(8)上緊固連接移動支架(5)，移動支架(5)套裝在導向杆(4)上，可沿導向杆(4)移動，供油口(6)緊固連接在移動支架(5)上，固定梁(2)上有一個和導向杆(4)平行的行程杆(9)，行程杆(9)上有夾緊腔排油開關(10)和原位開關(11)，移動支架(5)上有觸頭(12)，觸頭(12)可隨移動支架(5)的移動分別靠近觸髮夾緊腔排油開關(10)和原位開關(11)，在夾具體(7)上和供油口(6)對應的位置，有一個受油口(13)，供油口(6)可以隨移動支架(5)移動到和受油口(13)對接，移動支架(5)上還有一個識別壓板(14)，在夾具體(7)上和識別壓板(14)對應的位置有工位識別開關(15)，當供油口(6)和受油口(13)對接時，識別壓板(14)可壓住工位識別開關(15)，受油口(13)的油路和夾具體(7)中蓄能器(16)、夾具油缸夾緊腔(17)的油路連通，在夾具油缸夾緊腔(17)的油路中連接有一個監測壓力繼電器(18)，監測壓力繼電器(18)的電氣線路與信號發射器(19)的輸入線路電連接，工位識別開關(15)與監測壓力繼電器(18)的電氣線路串聯，和信號發射器(19)對應，有一個信號接收器(20)，信號接收器(20)的輸出連接有急停繼電器(21)，急停繼電器(21)的觸頭線路和加工中心(1)的急停開關(22)電連接。
2.根據權利要求1所述的雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，其特徵在 於行程杆(9)上有油泵止動開關，油泵止動開關位於原位開關(11)並排位置。
全文摘要
一種雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置，是一種工具機的液壓夾具與工具機電氣聯機控制的裝置，用於防止出現液壓夾具在洩壓、失壓時造成的加工中心安全事故，是在原保壓夾具雙交換工作檯加工中心的基礎上，通過快速對接、壓力傳感、位置識別、遙控發射、遙控接收等技術措施，研發出的一種既可以與雙交換工作檯加工中心電氣聯機控制以實現加工中心自動停機報警，又簡單可靠的雙交換工作檯加工中心液壓夾具聯機控制裝置。
文檔編號B23Q3/00GK101804570SQ20101012199
公開日2010年8月18日 申請日期2010年2月24日 優先權日2010年2月24日
發明者徐世榮, 徐順生, 李秋生, 李重剛, 甘萬兵, 胡洪斌, 胡道財 申請人:湖北三環鍛造有限公司