吳征南，劉華中

WU Zheng-nan,LIU Hua-zhong

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

在工業(yè)領(lǐng)域根據(jù)不同產(chǎn)品的需要生產(chǎn)了各種各樣不規(guī)則截面的細(xì)長(zhǎng)型物體，尤其是鋁合金擠壓型材，鋁合金擠壓型材生產(chǎn)簡(jiǎn)捷、美觀、輕便、適應(yīng)性廣尤其是可以獲得常規(guī)手段難以制造的各類截面。

市售鋁型材原料的供貨長(zhǎng)度為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，裁切后可應(yīng)用于各種工業(yè)產(chǎn)品。隨著中國(guó)大規(guī)模的基建投資和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)以及人工成本的不斷增長(zhǎng)，型材自動(dòng)批量輸送及切割設(shè)備已經(jīng)是產(chǎn)品加工行業(yè)的首選。

對(duì)于規(guī)則的方型、矩形及圓形截面的型材，可采用輸送臺(tái)人工上料，自動(dòng)橫向收攏，自動(dòng)縱向推進(jìn)、自動(dòng)定尺裁切的方式進(jìn)行批量輸送及切割，此種加工方式應(yīng)用非常廣泛、有效。

對(duì)于不規(guī)則截面的型材（如圖1所示）， 在橫向收攏時(shí)，型材在輸送工作臺(tái)上任意方向擺放均會(huì)出現(xiàn)工件的重疊現(xiàn)象。在型材切割時(shí)，重疊現(xiàn)象使得工件的端部夾持難以實(shí)現(xiàn)。并且很可能由于型材的首、尾部分沒有完全重疊而產(chǎn)生切割斜口。并且往往由于重疊而產(chǎn)生表面劃痕致使產(chǎn)品降等級(jí)。

圖1 不規(guī)則截面的型材

1 設(shè)備要求

用于工業(yè)制造領(lǐng)域的型材輸送及切割設(shè)備，一般應(yīng)具備以下功能：

1）批量輸送相同規(guī)格的型材；

2）自動(dòng)定尺切割；

3）定尺切割長(zhǎng)度誤差≤0.5mm；

4）允許型材原料長(zhǎng)度尺寸誤差在10mm之內(nèi)；

5）型材切割后一般要進(jìn)行再加工，要求型材定尺切割后自動(dòng)輸送到工作臺(tái)，并準(zhǔn)確定位；

6）為保證加工質(zhì)量，在輸送及切割過程中除上料工序外無需人工介入。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 工件上料

鑒于工件的截面不規(guī)則，不可能采用橫向收攏的方式。工件只能在輸送臺(tái)上逐一單獨(dú)放置（如圖2所示），為保證切割時(shí)的穩(wěn)定性，分別設(shè)置上壓緊及側(cè)壓緊裝置（壓緊方式本文不作描述）。

圖2 工件上料示意圖

2.2 送料

工件的送料方式通常采用整體推板推動(dòng)該批量工件尾部同時(shí)運(yùn)動(dòng)的方式。但是限于工件的擺放形式，推板只能設(shè)置在工件上方，而工件上方設(shè)置了壓緊裝置，在推送過程中必然發(fā)生干涉。鑒于此，只能在工件下部推送。經(jīng)多方案比較，采用與工件相同數(shù)量的鏈條，分別安裝撥叉同時(shí)推送工件。

使用多鏈條柔性傳送存在如下缺陷：1）即使是同一批制造的鏈條也會(huì)存在長(zhǎng)度方向的誤差；2）鏈輪及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造誤差不可避免；3）設(shè)備裝配時(shí)存在裝配誤差；4）鏈傳動(dòng)的張緊輪不可能調(diào)整為剛性，而且運(yùn)行一定時(shí)間后張緊度會(huì)改變，在傳送過程中必然會(huì)爬行。

采用鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了送料功能，但不能滿足設(shè)備的定位精度要求。為實(shí)現(xiàn)工件的精確定位必須設(shè)置定位機(jī)構(gòu)。

2.3 定位

根據(jù)用戶對(duì)設(shè)備的要求，型材切割后自動(dòng)送上加工工作臺(tái)，工作臺(tái)接受來料并夾緊后沿來料方向的垂直方向移動(dòng)，進(jìn)行下一步切削加工等作業(yè)。

定位裝置設(shè)置在加工工作臺(tái)一側(cè)（如圖3所示），由氣缸、定位桿及定位調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。

圖3 定位裝置的安裝

未經(jīng)切割的原材料推動(dòng)切割后的工件，將工件推送到加工工作臺(tái)上并推過定位位置。氣缸驅(qū)動(dòng)定位桿將工件準(zhǔn)確回推到定位位置。

該定位方式彌補(bǔ)了鏈傳動(dòng)系統(tǒng)送料機(jī)構(gòu)的缺陷，滿足了設(shè)備的定位精度，簡(jiǎn)單、成熟、可靠。本文涉及的定位機(jī)構(gòu)可適應(yīng)原料長(zhǎng)度及工件推送過程中所產(chǎn)生的±30mm綜合誤差。

需要注意的是：在定位氣缸動(dòng)作之前，送料機(jī)構(gòu)的撥叉應(yīng)后退一定距離，避免與定位動(dòng)作干涉。

2.4 自動(dòng)定尺切割

在工作臺(tái)和送料機(jī)構(gòu)之間設(shè)置一個(gè)滑臺(tái)（如圖4所示）。

圖4 滑臺(tái)的設(shè)置

在滑臺(tái)下部設(shè)置移動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)左右方向滑動(dòng)?；_(tái)上方設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)用于固定工件。

工件在滑臺(tái)上被切割后，向右滑動(dòng)靠近加工工作臺(tái)。輸送平臺(tái)上的工件原料推送被切割的工件至工作臺(tái)并定位。

由于工作臺(tái)上的工件是被未切割的型材推送過來，工件精確定位后，型材原料的端部亦可視為被定位。

滑臺(tái)上的夾緊裝置將型材固定，滑臺(tái)向左滑動(dòng)脫離工作臺(tái)后，工作臺(tái)可以移動(dòng)至加工工位。設(shè)定滑臺(tái)向左移動(dòng)的距離就可以控制待切割工件的長(zhǎng)度。

滑臺(tái)的主要作用有如下四點(diǎn)：

1）承載切割后的工件，切割與工作臺(tái)上工件的加工可同時(shí)進(jìn)行，提高工作效率；

2）工作臺(tái)上的工件定位后將型材原料迅速脫離工作臺(tái)；

3）工件切割后滑臺(tái)向右移動(dòng)脫離切割刀具，避免刀具回程干涉；

4）控制滑臺(tái)的滑動(dòng)距離，即可設(shè)置工件的切割長(zhǎng)度

3 結(jié)束語

不規(guī)則截面細(xì)長(zhǎng)物體的自動(dòng)輸送及加工形式多種多樣，結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng)。本文描述的設(shè)計(jì)方案只是為自動(dòng)化制造領(lǐng)域的同仁提供了一個(gè)設(shè)計(jì)思路，亦可用于規(guī)則截面物體。整套裝置的組成均為常用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，成熟、可靠、產(chǎn)品適應(yīng)能力強(qiáng)。