齒輪淬火機床全自動氣動上料系統設計

趙 雷，張 華

（重慶機電職業技術學院，重慶 璧山402760）

0　引言

齒輪是機械中應用最廣泛的傳動零件之一，它的傳動比準確、效率高、結構緊湊，工作可靠，壽命長。齒輪工作時，一直處于嚙合運動狀態，所以對輪齒部分的強度、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。大批量生產中，齒輪從上一個工序到淬火工序時，需要送料轉運放置淬火爐中，對于人工上料的方式，耗時耗力，需要的人員較多，生產率低，并且人的精力畢竟有限，長時間的重復工作難免會精神不佳，造成出錯率提高，嚴重的可能會出現生產安全事故[1-2]。

現目前機器人設備廠商提供的自動上下料設備多為關節機器人，價格昂貴，而且還需要開發周邊配套設備實現相應功能，對于中小型企業來說經濟壓力較大，很難實現。本文設計了齒輪淬火機床全自動氣動上料系統，可以實現機械手自動上料，還可用于鏈輪及其它相似的圓盤類零件的自動上料，結構簡單、操作方便、運行穩定、成本低、效率高。

1　氣動上料系統的結構

圖1為齒輪淬火機床全自動氣動上料系統，主要由氣動控制柜、提升模組、轉盤和氣缸組成。首先人工將齒輪一次性放置到轉盤上，提升模組可精確地將齒輪逐個進行分離，氣缸抓取齒輪，將齒輪自動送入淬火爐中，單個轉盤上的齒輪抓取完畢后，轉盤底座轉動，將下一個裝滿齒輪的轉盤轉動到位，循環抓取動作。氣動控制柜支撐整個工作平臺和放置電氣控制系統。提升模組由支撐架和直線模組組成，帶動齒輪精確向上移動，將單料倉的齒輪逐個分離[3]。工作臺面共有8個轉盤，每個轉盤上面可以放置45個齒輪，整個料倉容量為360個物料，由電機帶動上升、下降、旋轉。機械手臂部分由3個氣缸組成，即滑臺氣缸、手爪氣缸、上下氣缸，完成齒輪從料倉圓盤上的自動抓取，送至淬火爐中進行熱處理工序[4]。

圖1　氣動上料系統三維實體造型圖

2　氣動上料系統工作過程

三個氣缸的初始狀態分別為：滑臺氣缸縮回、上下氣缸縮回、手爪氣缸閉合。按下啟動按鈕后，手爪張開，滑臺氣缸伸出至轉盤上方，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，到達下一次動作循環的位置，滑臺氣缸縮回至淬火爐內，然后上下氣缸伸出，手爪張開，將工件放置淬火爐內，上下氣缸縮回，進行下一次循環動作。工作循環圖如圖2所示。

圖2　氣動上料系統工作循環圖

3　上料系統氣動回路設計

齒輪淬火機床全自動上料系統氣動回路圖如圖3所示[5]。共使用3個氣缸，3個二位五通單電控電磁閥。回路中共使用了6個傳感器，完成每個動作的電磁鐵通斷電情況及信號來源如表1所示[6]。為了使整個循環的動作節奏感和流暢性更好，在上下氣缸伸出至料倉圓盤處抓取工件前，延時了0.5 s.

圖3　齒輪淬火機床全自動上料系統氣動回路圖

表1　電磁鐵動作順序表

4　結束語

本文設計的齒輪淬火機床全自動氣動上料系統，可實現齒輪、鏈輪等盤類工件的全自動熱處理工序的送料，解決了人工送料效率低、安全性差、招聘難度大等問題，實物圖如圖4所示，產品已在江西省天奇汽車零部件有限公司使用，得到企業認可和好評。

圖4　齒輪淬火機床全自動上料系統實物圖

參考文獻：

[1]趙 雷，張 華.氣門錐面磨床全自動氣動送料系統設計[J].現代機械，2016（3）：66-68.

[2]趙 雷，張 華.基于FluidSIM的熱熔機氣動系統設計與仿真[J].輕工科技，2015（5）：48-49，83.

[3]王紅梅，方貴盛.基于PLC與步進電機的氣動搬運機械手控制[J].液壓與氣動，2009（11）：25-27.

[4]宋 輝.用PLC實現步進電機的快速精確定位[J].電子技術，2009（04）：82-83.

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

[6]車忠志，蘇子林.晶體封焊自動上料裝置的設計[J].計算機光，2012（18）：232.