趙 雷，張 華

（重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 璧山402760）

0　引言

齒輪是機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)零件之一，它的傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)。齒輪工作時(shí)，一直處于嚙合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以對(duì)輪齒部分的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等工藝要求較高。淬火是齒輪加工過程中必不可少的熱處理工序。大批量生產(chǎn)中，齒輪從上一個(gè)工序到淬火工序時(shí)，需要送料轉(zhuǎn)運(yùn)放置淬火爐中，對(duì)于人工上料的方式，耗時(shí)耗力，需要的人員較多，生產(chǎn)率低，并且人的精力畢竟有限，長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)工作難免會(huì)精神不佳，造成出錯(cuò)率提高，嚴(yán)重的可能會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故[1-2]。

現(xiàn)目前機(jī)器人設(shè)備廠商提供的自動(dòng)上下料設(shè)備多為關(guān)節(jié)機(jī)器人，價(jià)格昂貴，而且還需要開發(fā)周邊配套設(shè)備實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，對(duì)于中小型企業(yè)來說經(jīng)濟(jì)壓力較大，很難實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)了齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)氣動(dòng)上料系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)上料，還可用于鏈輪及其它相似的圓盤類零件的自動(dòng)上料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低、效率高。

1　氣動(dòng)上料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖1為齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)氣動(dòng)上料系統(tǒng)，主要由氣動(dòng)控制柜、提升模組、轉(zhuǎn)盤和氣缸組成。首先人工將齒輪一次性放置到轉(zhuǎn)盤上，提升模組可精確地將齒輪逐個(gè)進(jìn)行分離，氣缸抓取齒輪，將齒輪自動(dòng)送入淬火爐中，單個(gè)轉(zhuǎn)盤上的齒輪抓取完畢后，轉(zhuǎn)盤底座轉(zhuǎn)動(dòng)，將下一個(gè)裝滿齒輪的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到位，循環(huán)抓取動(dòng)作。氣動(dòng)控制柜支撐整個(gè)工作平臺(tái)和放置電氣控制系統(tǒng)。提升模組由支撐架和直線模組組成，帶動(dòng)齒輪精確向上移動(dòng)，將單料倉(cāng)的齒輪逐個(gè)分離[3]。工作臺(tái)面共有8個(gè)轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤上面可以放置45個(gè)齒輪，整個(gè)料倉(cāng)容量為360個(gè)物料，由電機(jī)帶動(dòng)上升、下降、旋轉(zhuǎn)。機(jī)械手臂部分由3個(gè)氣缸組成，即滑臺(tái)氣缸、手爪氣缸、上下氣缸，完成齒輪從料倉(cāng)圓盤上的自動(dòng)抓取，送至淬火爐中進(jìn)行熱處理工序[4]。

圖1　氣動(dòng)上料系統(tǒng)三維實(shí)體造型圖

2　氣動(dòng)上料系統(tǒng)工作過程

三個(gè)氣缸的初始狀態(tài)分別為：滑臺(tái)氣缸縮回、上下氣缸縮回、手爪氣缸閉合。按下啟動(dòng)按鈕后，手爪張開，滑臺(tái)氣缸伸出至轉(zhuǎn)盤上方，上下氣缸伸出至齒輪處，停頓0.5 s，手爪閉合，夾起工件，上下氣缸縮回，裝齒輪的圓盤上升，到達(dá)下一次動(dòng)作循環(huán)的位置，滑臺(tái)氣缸縮回至淬火爐內(nèi)，然后上下氣缸伸出，手爪張開，將工件放置淬火爐內(nèi)，上下氣缸縮回，進(jìn)行下一次循環(huán)動(dòng)作。工作循環(huán)圖如圖2所示。

圖2　氣動(dòng)上料系統(tǒng)工作循環(huán)圖

3　上料系統(tǒng)氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)

齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)上料系統(tǒng)氣動(dòng)回路圖如圖3所示[5]。共使用3個(gè)氣缸，3個(gè)二位五通單電控電磁閥?；芈分泄彩褂昧?個(gè)傳感器，完成每個(gè)動(dòng)作的電磁鐵通斷電情況及信號(hào)來源如表1所示[6]。為了使整個(gè)循環(huán)的動(dòng)作節(jié)奏感和流暢性更好，在上下氣缸伸出至料倉(cāng)圓盤處抓取工件前，延時(shí)了0.5 s.

圖3　齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)上料系統(tǒng)氣動(dòng)回路圖

表1　電磁鐵動(dòng)作順序表

4　結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)氣動(dòng)上料系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)齒輪、鏈輪等盤類工件的全自動(dòng)熱處理工序的送料，解決了人工送料效率低、安全性差、招聘難度大等問題，實(shí)物圖如圖4所示，產(chǎn)品已在江西省天奇汽車零部件有限公司使用，得到企業(yè)認(rèn)可和好評(píng)。

圖4　齒輪淬火機(jī)床全自動(dòng)上料系統(tǒng)實(shí)物圖

參考文獻(xiàn)：

[1]趙 雷，張 華.氣門錐面磨床全自動(dòng)氣動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2016（3）：66-68.

[2]趙 雷，張 華.基于FluidSIM的熱熔機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J].輕工科技，2015（5）：48-49，83.

[3]王紅梅，方貴盛.基于PLC與步進(jìn)電機(jī)的氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手控制[J].液壓與氣動(dòng)，2009（11）：25-27.

[4]宋 輝.用PLC實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的快速精確定位[J].電子技術(shù)，2009（04）：82-83.

[5]陸建榮.一種基于PLC控制的自動(dòng)上料設(shè)備[J].裝備制造技術(shù)，2014（12）：103-104，110.

[6]車忠志，蘇子林.晶體封焊自動(dòng)上料裝置的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)光，2012（18）：232.