不規則截面細長物體批量輸送及加工方案的設計

吳征南，劉華中

WU Zheng-nan,LIU Hua-zhong

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

在工業領域根據不同產品的需要生產了各種各樣不規則截面的細長型物體，尤其是鋁合金擠壓型材，鋁合金擠壓型材生產簡捷、美觀、輕便、適應性廣尤其是可以獲得常規手段難以制造的各類截面。

市售鋁型材原料的供貨長度為統一標準，裁切后可應用于各種工業產品。隨著中國大規模的基建投資和工業化進程的快速推進以及人工成本的不斷增長，型材自動批量輸送及切割設備已經是產品加工行業的首選。

對于規則的方型、矩形及圓形截面的型材，可采用輸送臺人工上料，自動橫向收攏，自動縱向推進、自動定尺裁切的方式進行批量輸送及切割，此種加工方式應用非常廣泛、有效。

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

圖1 不規則截面的型材

1 設備要求

用于工業制造領域的型材輸送及切割設備，一般應具備以下功能：

1）批量輸送相同規格的型材；

2）自動定尺切割；

3）定尺切割長度誤差≤0.5mm；

4）允許型材原料長度尺寸誤差在10mm之內；

5）型材切割后一般要進行再加工，要求型材定尺切割后自動輸送到工作臺，并準確定位；

6）為保證加工質量，在輸送及切割過程中除上料工序外無需人工介入。

2 方案設計

2.1 工件上料

鑒于工件的截面不規則，不可能采用橫向收攏的方式。工件只能在輸送臺上逐一單獨放置（如圖2所示），為保證切割時的穩定性，分別設置上壓緊及側壓緊裝置（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該批量工件尾部同時運動的方式。但是限于工件的擺放形式，推板只能設置在工件上方，而工件上方設置了壓緊裝置，在推送過程中必然發生干涉。鑒于此，只能在工件下部推送。經多方案比較，采用與工件相同數量的鏈條，分別安裝撥叉同時推送工件。

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存在長度方向的誤差；2）鏈輪及傳動機構的制造誤差不可避免；3）設備裝配時存在裝配誤差；4）鏈傳動的張緊輪不可能調整為剛性，而且運行一定時間后張緊度會改變，在傳送過程中必然會爬行。

采用鏈傳動實現了送料功能，但不能滿足設備的定位精度要求。為實現工件的精確定位必須設置定位機構。

2.3 定位

根據用戶對設備的要求，型材切割后自動送上加工工作臺，工作臺接受來料并夾緊后沿來料方向的垂直方向移動，進行下一步切削加工等作業。

定位裝置設置在加工工作臺一側（如圖3所示），由氣缸、定位桿及定位調整機構組成。

圖3 定位裝置的安裝

未經切割的原材料推動切割后的工件，將工件推送到加工工作臺上并推過定位位置。氣缸驅動定位桿將工件準確回推到定位位置。

該定位方式彌補了鏈傳動系統送料機構的缺陷，滿足了設備的定位精度，簡單、成熟、可靠。本文涉及的定位機構可適應原料長度及工件推送過程中所產生的±30mm綜合誤差。

需要注意的是：在定位氣缸動作之前，送料機構的撥叉應后退一定距離，避免與定位動作干涉。

2.4 自動定尺切割

在工作臺和送料機構之間設置一個滑臺（如圖4所示）。

圖4 滑臺的設置

在滑臺下部設置移動機構，可以驅動滑臺左右方向滑動。滑臺上方設置夾緊機構用于固定工件。

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

由于工作臺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。

滑臺上的夾緊裝置將型材固定，滑臺向左滑動脫離工作臺后，工作臺可以移動至加工工位。設定滑臺向左移動的距離就可以控制待切割工件的長度。

滑臺的主要作用有如下四點：

1）承載切割后的工件，切割與工作臺上工件的加工可同時進行，提高工作效率；

2）工作臺上的工件定位后將型材原料迅速脫離工作臺；

3）工件切割后滑臺向右移動脫離切割刀具，避免刀具回程干涉；

4）控制滑臺的滑動距離，即可設置工件的切割長度

3 結束語

不規則截面細長物體的自動輸送及加工形式多種多樣，結構各有所長。本文描述的設計方案只是為自動化制造領域的同仁提供了一個設計思路，亦可用于規則截面物體。整套裝置的組成均為常用的機械結構，成熟、可靠、產品適應能力強。