氣電加工設備、其控制方法以及其組成的自動加工生產線的製作方法

2023-11-03 14:28:32

專利名稱：氣電加工設備、其控制方法以及其組成的自動加工生產線的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動化設備技術領域，尤其是一種氣電加工設備、氣電加工設備的控制方法以及由氣電加工設備組成的自動加工生產線。
背景技術：
現有技術中對於小型工件進行加工時，一般都採用傳統夾具和傳統加工方法，這種加工方法精度不高，人工操作麻煩，勞動者的工作強度大，勞動成本相對較高。而且，在進行批量加工小型工件時，各個工件的精度不一致，因此批次產品質量差。為了解決此類問題，現都採用數控工具機加工，通過編程來對批量小型工件進行高精度的加工。但是，數控工具機成本高，佔用空間大，對操作人員的要求高。發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種氣電加工設備，通過氣動夾具完成機加工操作，以期使批量加工的小型工件保持統一的精度，提高生產效率和產品質量。 本發明的第二目的是，提供氣電加工設備的控制方法和包括氣電加工設備的自動加工生產線。
本發明採取的技術方案是一種氣電加工設備，包括進料裝置、出料裝置、工作檯、夾頭和機加工裝置，其特徵是， 所述氣電加工設備還包括氣電控制系統，所述工作檯為氣動旋轉分度工作檯，所述夾頭為氣動夾頭，所述夾頭設置在所述工作檯上，所述氣電加工設備設有氣動夾具，所述氣電控制系統能控制所述氣動夾具產生抓取工件至所述夾頭上或從所述夾頭上取下工件的動作，所述機加工裝置能對所述夾頭上的工件進行加工。
進一步，所述的氣動夾具包括氣抓手和氣缸，所述的氣缸分為第一氣缸、第二氣缸和第三氣缸，所述的第一氣缸使所述的氣抓手產生前後的運動，所述的第二氣缸使所述的氣抓手產生左右的運動，所述的第三氣缸使所述的氣抓手產生上下的運動。
進一步，在所述的第一氣缸上設置第一傳感器和第二傳感器，在所述的第三氣缸上設置第一傳感器和第二傳感器，在所述的第二氣缸上設置第一傳感器、第二傳感、第三傳感器和第四傳感器，所述第一氣缸、第二氣缸和第三氣缸通過其上設置的傳感器能夠位於以下位置第一、初始位置第一氣缸位於其第一傳感器的位置；第二氣缸位於其第一傳感器的位置；第三氣缸位於其第一傳感器的位置；第二、抓取未加工工件的位置第一氣缸位於其第一傳感器的位置；第二氣缸位於其第二傳感器的位置；第三氣缸位於其第二傳感器的位置；第三、在夾頭上放置或抓取工件的位置第一氣缸位於其第二傳感器的位置；第二氣缸位於其第三傳感器的位置；第三氣缸位於其第二傳感器的位置；第四、放置已加工工件位置第一氣缸位於其第一傳感器的位置；第二氣缸位於其第四傳感器的位置；第三氣缸位於其第二傳感器的位置。
進一步，所述機加工裝置為鑽孔機、銑削機或打磨機。
進一步，所述工作檯的分度角度為90度，所述機加工裝置為第一機加工裝置和第二機加工裝置，分別設置在所述工作檯的兩側，所述第一機加工裝置對工件進行粗加工，所述第二機加工裝置對工件進行精加工。
一種所述的氣電加工設備的控制方法，其特徵是，包括如下步驟 第一步控制氣動夾具位於初始位置，控制氣抓手閉合；第二步控制氣動夾具位於抓取未加工工件位置，控制氣抓手從進料裝置中抓取工件；第三步控制氣動夾具位於夾頭上放置工件位置，控制氣抓手放置工件至夾頭； 第四步控制氣動夾具離開在夾頭上放置工件位置； 第五步控制機加工裝置對工件進行加工；第六步控制氣動夾具位於夾頭上抓到工件位置，控制氣抓手從夾頭抓取工件； 第七步控制氣動夾具位於放置已加工工件位置，控制氣抓手放置工件至出料裝置。
進一步，在所述的第二步之後，經過1秒的停留再進入第三步。
進一步，所述第五步的加工過程為①、氣動夾頭旋轉90度，第一機加工裝置對工件進行粗加工；②、氣動夾頭旋轉180度，第二機加工裝置對工件進行精加工；③、氣動夾頭旋轉90度，氣動夾頭鬆開。
進一步，所述粗加工和精加工的加工時間均為10秒。
一種自動加工生產線，包含以上技術方案所述的氣電加工設備，通過生產線控制系統進行控制。
本發明的有益效果是自動化氣動夾具可以為工件提供彈性夾緊力，可通過軟體編程來完成各種專業操作， 既不會損壞工件，也不會損壞夾具，氣動夾具夾緊狀態穩固，可以適應各種不同形狀的工件，便於加工，人工幹預少、操作人員勞動強度低，並提高加工效率和加工質量；對批量的小型工件進行鑽孔、埋頭鑽和倒車角等加工時，使各工件能達到統一的精度， 減少了工件在人工加工時的誤差。


附圖1是本發明氣電加工設備的立體結構示意圖；附圖2是氣動夾具位於抓取未加工工件位置的立體結構示意圖； 附圖3是附圖2的另一視角的立體結構示意圖。
附圖中的標號分別為1.第—-氣缸；11.第—-氣缸的第一傳感器；12第-一氣缸的第二二傳感器；2.第二氣缸；21笛 >R -二氣缸的第--傳感器；22笛 >R -二氣缸的第二傳感器23笛 >R -二氣缸的第三三傳感器；24笛 >R -二氣缸的第四傳感器3.第三氣缸；31.第三氣缸的第一傳感器；32.第三氣缸的第二傳感器； 5.工作檯； 7.豎直支架； 9.第二機加工裝置；4.氣抓手； 夾頭；.第一機加工裝置； 10.底座。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明氣電加工設備、其控制方法以及其組成的自動加工生產線的具體實施方式
作詳細說明。
為了讓本發明易於理解，本說明書中使用了一些方向性用語。需要說明的是，本說明書中所提到的方向性用語，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等，是參考附圖的方向， 以附圖中的XYZ坐標係為參照，Z軸正方向設為「上」，Z軸負方向設為「下」，X軸正方向設為「右」，X軸負方向設為「左」，Y軸正方向設為「前」，Y軸負方向設為「後」。使用的方向性用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明的保護範圍。
參見附圖1，在底座10的適當位置設置機加工裝置，機加工裝置可以根據加工工件的不同，選用鑽孔機、銑削機、打磨機或其它加工裝置，機加工裝置為兩個，分別為第一機加工裝置8和第二機加工裝置9，兩個機加工裝置相對設置，在兩個機加工裝置中間設置工作檯5，工作檯5為氣動旋轉分度工作檯，工作檯5上安裝氣動夾頭6，用於夾緊工件。在工作檯後方設置豎直支架7，在豎直支架7上設置第一氣缸1、第二氣缸2和第三氣缸3。在豎直支架7的一側設置進料裝置和出料裝置(圖中未示出)，進料裝置和出料裝置設有工件可放入的斜槽。氣電加工設備通過氣電控制系統進行控制，氣電控制系統由電路、氣路組成， 通過傳感器和用戶指令對氣電加工裝置進行控制。
具體安裝過程是，根據現場情況確定底座10的位置，在底座10的適當位置安裝第一機加工裝置8和第二機加工裝置9，兩個機加工裝置的刀具中心對準。在兩個機加工裝置的中間安裝旋轉分度工作檯5。工作檯5上的氣動夾頭6的中心位於兩個機加工裝置的刀具中心連線上，其安裝小誤差可由工作檯5側面的調節器調節。在工作檯5的後方安裝豎直支架7，豎直支架7離工作檯5的距離可參考第一氣缸1的最大伸縮距離。第一氣缸1、 第二氣缸2及第三氣缸3分別用墊片、螺帽等將氣缸的一側固定在豎直支架7上，並留有一定距離，安裝時，使第一氣缸1垂直於第二氣缸2並相連接，使第三氣缸3垂直於第一氣缸 1並相連接，第三氣缸3的伸出部分安裝氣抓手4，調節各自距離，在第二氣缸的右側下方放置進料裝置和出料裝置。在部分零件中設有凹槽，用於之後按照氣動原理圖安排管線的布置。
參見附圖1、2、3，氣缸上的傳感器設置氣缸的各個狀態如下初始狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11位置，第二氣缸2位於其第一傳感器21位置，第三氣缸3位於其第一傳感器31位置；抓取未加工工件之前的準備狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11 位置，第二氣缸2位於其第二傳感器22位置，第三氣缸3位於其第一傳感器31位置；抓取未加工工件狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11位置，第二氣缸2位於其第二傳感器 22位置，第三氣缸3位於其第二傳感器32位置；在夾頭6上放置工件之前的準備狀態即第一氣缸1位於其第二傳感器12位置，第二氣缸2位於其第三傳感器23位置，第三氣缸3 位於其第一傳感器31位置；在夾頭6上放置工件狀態即第一氣缸1位於其第二傳感器12位置，第二氣缸2位於其第三傳感器23位置，第三氣缸3位於其第二傳感器32位置；離開夾頭6狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11位置，第二氣缸2位於其第三傳感器23位置，第三氣缸3位於其第二傳感器32位置；在夾頭6上抓取已加工工件狀態氣缸位置同在夾頭6上放置工件狀態；放置工件至出料裝置之前準備狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11位置，第二氣缸2位於其第四傳感器M位置，第三氣缸3位於其第一傳感器31位置；放置工件至出料裝置狀態即第一氣缸1位於其第一傳感器11位置，第二氣缸2位於其第四傳感器M位置，第三氣缸3位於其第二傳感器32位置。
再次參見附圖1、2、3，氣電加工設備的工作過程是，氣電控制系統控制氣電加工設備進入工作狀態，使氣缸位於初始狀態，氣抓手4閉合，進料裝置放入工件，進料槽的末端設有傳感器，工件由此傳感器感應接受，確定工件到位，氣電控制系統收到信號，控制氣抓手4準備，氣缸位於抓取未加工工件之前的準備狀態；然後，第二氣缸2向左移動，到達其第三傳感器23，第三氣缸3向下到達其第二傳感器32，同時氣抓手4打開，夾取未加工工件。 當工件順利被夾取後，經過1秒停留；然後，第三氣缸3向上升至其第一傳感器31，第二氣缸2返回到達其第二傳感器22，氣缸位於在夾頭6上放置工件之前的準備狀態，此時加工部分準備。當加工部分準備完成後，第一氣缸1向前到達其第二傳感器12，其第二傳感器12 接受信號，此時，加工部分也準備完成後，第三氣缸3向下到達其第二傳感器32位置，此時， 氣缸位於在夾頭6上放置工件狀態，同時氣抓手4打開，將工件置於旋轉分度工作檯5上， 工作檯5上的傳感器接收到信號後開始加工工件，氣動夾頭6將工件加緊。然後，氣抓手4 閉合，氣缸回到離開夾頭6狀態。工件準備完畢，進行加工程序，氣動夾頭6順時針旋轉90 度，兩端的機加工裝置開始工作。旋轉分度工作檯5自安裝後便不再移動，加工時由兩端第一機加工裝置8和第二機加工裝置9向工件移動進行加工，機加工裝置分為粗加工及精加工，第一機加工裝置8為粗加工，第二機加工裝置9為精加工，機加工裝置每次加工將停留 10s，等待工件加工完成，第一機加工裝置8和第二機加工裝置9的設置可以互換，加工時， 氣動夾頭6旋轉方向改為逆時針。第一機加工裝置8粗加工完成後，工作檯5旋轉兩次90 度，第二機加工裝置9對工件進行精加工，完成後，工作檯再次旋轉90度，單個零件加工完成。工件完成後機加工裝置復位並停止工作，氣動夾頭鬆開。氣電控制系統控制第一氣缸位於其第二傳感器12，第三氣缸3向下位於其第二傳感器32，氣缸位於在夾頭6上抓取已加工工件狀態，氣抓手4打開後夾緊工件，第三氣缸3向上升至其第一傳感器31位置，第一氣缸1向後退回至其第一傳感器11位置，第二氣缸2向右至其第四傳感器M位置，氣缸處於放置工件至出料裝置之前準備狀態，最後，第三氣缸3向下至其第二傳感器32位置，即放置工件至出料裝置狀態，此時，氣抓手打開將工件放置在出料裝置的出料斜槽，完成加工過程。若為多件工件同時加工，則重複從進料裝置中抓取工件過程至將工件放置到裝置過程， 工作檯5上的氣動夾頭6為四個，分別在0度、90度、180度、270度的位置，加工時四個工件為一單元。每一單元機加工的簡略過程是，放置第一工件、旋轉90度並粗加工第一工件、放置第二工件、旋轉90度並粗加工第二工件、放置第三工件、旋轉90度粗加工第三工件及精加工第一工件、放置第四工件、旋轉90度精加工第四工件及精加工第二工件、抓取加工完的第一工件、第二次放置第一工件、旋轉90度並粗加工第二次放入的第一工件及精加工第三工件、取出加工完的第二工件並第二次放入第二工件，依次累推，實現循環加工過程。
氣電加工設備可以作為模塊化自動生產系統的一部分內容，可以用在小型工件加工的生產線上，該系統是集電氣技術、PLC編程、傳感器、氣動等技術為一體，它具有模塊化、 綜合性和易擴充性等特點，通過生產線控制系統進行控制。採用現代氣動技術及計算機控制技術，對生產線進行模塊化及標準化，可對不同的生產裝配線配備不同的標準化氣動模塊，組成大型的加工、裝配生產線。模塊包括物料輸送，工件裝夾，機械加工，質量檢測，產品分檢等。模塊間通過現場總線互相通訊，可大大縮短設計、加工、安裝及調試周期。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種氣電加工設備，包括進料裝置、出料裝置、工作檯、夾頭和機加工裝置，其特徵在於所述氣電加工設備還包括氣電控制系統，所述工作檯為氣動旋轉分度工作檯，所述夾頭為氣動夾頭，所述夾頭設置在所述工作檯上，所述氣電加工設備設有氣動夾具，所述氣電控制系統能控制所述氣動夾具產生抓取工件至所述夾頭上或從所述夾頭上取下工件的動作， 所述機加工裝置能對所述夾頭上的工件進行加工。
2.根據權利要求1所述的氣電加工設備，其特徵在於所述氣動夾具包括氣抓手和氣缸，所述氣缸分為第一氣缸、第二氣缸和第三氣缸，所述第一氣缸使所述氣抓手產生前後運動，所述第二氣缸使所述氣抓手產生左右運動，所述第三氣缸使所述氣抓手產生上下運動。
3.根據權利要求2所述的氣電加工設備，其特徵在於所述第一氣缸上設置第一傳感器和第二傳感器，所述第二氣缸上設置第一傳感器、第二傳感、第三傳感器和第四傳感器， 所述第三氣缸上設置第一傳感器和第二傳感器，所述第一氣缸、第二氣缸和第三氣缸通過其上設置的傳感器能夠位於以下位置第一、初始位置第一氣缸位於其第一傳感器位置；第二氣缸位於其第一傳感器位置； 第三氣缸位於其第一傳感器位置；第二、抓取未加工工件位置第一氣缸位於其第一傳感器位置；第二氣缸位於其第二傳感器位置；第三氣缸位於其第二傳感器位置；第三、在夾頭上放置或抓取工件位置第一氣缸位於其第二傳感器位置；第二氣缸位於其第三傳感器位置；第三氣缸位於其第二傳感器位置；第四、放置已加工工件位置第一氣缸位於其第一傳感器位置；第二氣缸位於其第四傳感器位置；第三氣缸位於其第二傳感器位置。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的氣電加工設備，其特徵在於所述機加工裝置為鑽孔機、銑削機或打磨機。
5.根據權利要求4所述的氣電加工設備，其特徵在於所述工作檯的分度角度為90 度，所述機加工裝置為第一機加工裝置和第二機加工裝置，分別設置在所述工作檯的兩側， 所述第一機加工裝置對工件進行粗加工，所述第二機加工裝置對工件進行精加工。
6.一種如權種要求1至5中任一項所述的氣電加工設備的控制方法，其特徵在於包括如下步驟第一步控制氣動夾具位於初始位置，控制氣抓手閉合；第二步控制氣動夾具位於抓取未加工工件位置，控制氣抓手從進料裝置中抓取工件；第三步控制氣動夾具位於夾頭上放置工件位置，控制氣抓手放置工件至夾頭；第四步控制氣動夾具離開在夾頭上放置工件位置；第五步控制機加工裝置對工件進行加工；第六步控制氣動夾具位於夾頭上抓到工件位置，控制氣抓手從夾頭抓取工件；第七步控制氣動夾具位於放置已加工工件位置，控制氣抓手放置工件至出料裝置。
7.根據權利要求6所述的氣電加工設備的控制方法，其特徵在於在所述第二步之後， 經過1秒的停留後再進入第三步。
8.根據權利要求6所述的氣電加工設備的控制方法，其特徵在於所述第五步中的加工過程為①、氣動夾頭旋轉90度，第一機加工裝置對工件進行粗加工；②、氣動夾頭旋轉180度，第二機加工裝置對工件進行精加工；③、氣動夾頭旋轉90度，氣動夾頭鬆開。
9.根據權利要求8所述的氣電加工設備的控制方法，其特徵在於所述粗加工和精加工的加工時間均為10秒。
10.一種自動加工生產線，由多個權利要求1至5中任一項所述的氣電加工設備組成， 通過生產線控制系統進行控制。
全文摘要
本發明公開了一種氣電加工設備、氣電加工設備的控制方法以及氣電加工設備組成的自動加工生產線。本發明中使用大功率的氣動夾頭，配合分度臺的幫助，進行氣動的抓放裝載和卸載進行工件的運輸。使用了此設計，對中、大批量的小型工件進行鑽孔、埋頭鑽和倒車角有積極作用，使過程簡單可控，完全自動化。操作簡單，減少勞動者的工作強度，節約了勞動成本。而且將減少工件在人為加工時的誤差，使工件達到持續一致的統一精度，提高生產效率和產品質量。
文檔編號B23Q7/04GK102513871SQ201110394989
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者孫曉宇, 張洪亮, 張順龍, 朱燕青, 黃郴 申請人:上海電機學院