一種新型軸承磨床上料定位裝置

張占鋒，李訓波，李太林，李冬松，魯海

(新鄉日升數控軸承裝備股份有限公司，河南 新鄉 453700)

隨著工業自動化的快速發展，加工設備對自動上下料系統的需求越來越多，對系統穩定性、可靠性的要求也越來越高，多種結構的自動上下料機械手系統被廣泛采用，其中上料定位裝置的可靠性對系統性能的影響較大。上料定位裝置既要保證工件從料道準確運動到上料位，便于機械手抓取工件，又要保證機械手抓取工件時不會與其他零件干涉。軸承磨床屬于大批量加工設備，對自動上下料系統的穩定性、可靠性、高效性要求嚴苛，系統上料定位裝置是設計要點。

1 常用軸承磨床上料定位裝置

1.1 落料式V形上料定位裝置

落料式V形上料定位裝置如圖1所示，是經典結構[1]，軸承磨床從步進電動機進給到伺服電動機進給一直采用該結構。工件從料道運動到料道右臂左側面后，沿料道左臂右側面垂直下落到定位塊上，料道左臂和定位塊組成V形定位面將工件定位，然后機械手抓取工件上料。

1—工件；2—料道右臂；3—料道左臂；4—機械手轉臂；5—定位塊；6—調節座圖1 落料式V形上料定位裝置示意圖Fig.1 Diagram of blanking V-shaped feeding positioning device

該裝置結構簡單，成本低；但由于工件垂直下落到V形定位面上，有一定的高度差，工件易磕碰。工件質量較大時，對定位塊沖擊較大，定位塊易損壞；工件質量較小時易彈跳，使工件從V形口處掉落，嚴重時掉落的工件會碰到砂輪，引起撞車事故。

該裝置僅適用于輕中系列直徑40～80 mm的軸承套圈定位。

1.2 圓盤上料定位裝置

圓盤上料定位裝置如圖2所示，在上料道機械手抓取位置設置一個圓盤，其上安裝可以徑向調節的擋料桿擋住不同直徑的工件，另在面板上安裝能上下和前后調節的端面擋板擋住不同寬度的工件，由此將工件準確定位。當工件從料道運動到上料位后，機械手轉臂插入工件，回轉油缸驅動擋料桿逆時針旋轉120°，擋住料道后的工件，同時機械手轉臂順時針旋轉完成上料[2-3]，隨后擋料桿再順時針旋轉，后面的工件隨之向下運動到上料位，重復循環。

1—面板；2—端面擋板；3—上料圓盤；4—擋料桿；5—轉軸；6—機械手轉臂；7—回轉油缸圖2 圓盤上料定位裝置示意圖Fig.2 Diagram of disc feeding positioning device

該裝置無高度差，可減少工件磕碰，調整方便；但上料圓盤的驅動采用回轉油缸，油缸內轉子和定子葉片加工精度要求高，且要求配合間隙小，否則易出現漏油或內泄，加工成本較高，后期維護困難。

該裝置適用于輕中系列直徑80～150 mm的軸承套圈定位。

1.3 雙擋料上料定位裝置

雙擋料上料定位裝置如圖3所示，在上料道中安裝2個擋料氣缸[4]，前擋料氣缸在機械手上料位，活塞桿縮回為初始位，后擋料氣缸沿料道在前擋料氣缸左側，活塞桿伸出為初始位，2個擋料氣缸均安裝在面板后。當工件從料道滾下時，后擋料氣缸的后擋料頭擋住工件8，工件8緊挨工件7，當后擋料氣缸帶動后擋料頭縮回時，工件7繼續滾動到上料位，同時前擋料氣缸的前擋料頭伸出擋住工件7，將工件7準確定位，機械手轉臂抓取工件7旋轉上料，同時后擋料氣缸帶動后擋料頭伸出擋住工件8，使其不會掉落，前擋料氣缸的前擋料頭縮回，使2個氣缸活塞桿伸出和縮回交替循環，每次前擋料氣缸均能將工件準確定位，保證機械手抓取工件。

1—后擋料頭;2—面板；3—前擋料氣缸；4—后擋料氣缸；5—氣缸支架；6—前擋料頭；7，8—工件；圖3 雙擋料上料定位裝置示意圖Fig.3 Diagram of double block feeding positioning device

該裝置無高度差，定位可靠，減少了工件磕碰;但需要2個擋料氣缸、氣缸支架、擋料頭交替運動，零件多，運動復雜，且需要和機械手轉臂配合運動和電氣程序控制。

該裝置適用于中重系列直徑150 mm以上的軸承套圈定位。

2 新型軸承磨床上料定位裝置

根據經驗設計了一種新型上料定位裝置[5]，如圖4所示，右定位板安裝在面板上，通過銷軸與調節座鉸接，壓縮彈簧一端裝在調節座下端孔內，另一端頂住右定位板下端，另在面板上安裝能夠上下和前后調節的端面擋板，擋住不同寬度的工件，由此將工件準確定位。該裝置工作原理為：當工件沿料道運動到上料位時，接觸到右定位板后在壓縮彈簧作用下迅速使工件停止，然后機械手插入工件內孔順時針旋轉上料，同時帶動右定位板順時針旋轉，當工件脫離右定位板時，右定位板受到彈簧作用迅速順時針旋轉復位，同時后面的工件也運動到上料位，右定位板可擋住后面的工件。

1—面板；2—端面擋板；3—右定位板；4—銷軸；5—調節座；6—壓縮彈簧圖4 新型上料定位裝置示意圖Fig.4 Diagram of a new feeding positioning device

與常用裝置相比，該裝置具有以下優點：

1)所用零件少，加工容易，成本低，僅需3種零件和1個壓縮彈簧。圖2中回轉油缸加工精度要求較高，圖3中面板需加工6個大長槽，擋料頭內孔要和氣缸活塞桿連接，外圓要和支架配合。新型裝置零件僅需鉆孔、銑平面和長槽，零件結構簡單，與圖2相比零件成本降低1/4～1/6，與圖3相比零件成本降低1/3～1/5。

2)裝配簡單，調整方便，穩定可靠。圖1料道左右臂之間寬度要略大于工件寬度，定位塊底面與工件接觸，且料道左右臂、定位塊根據工件寬度變化也隨之變化，調整困難。圖2需裝配回轉油缸，保證不漏油，且上料圓盤與面板修配，保證其與面板在一個平面上，防止工件出現卡滯。圖3面板上安裝2個擋料氣缸，且氣缸上安裝有擋料頭，2個氣缸位置需根據工件直徑在面板上長槽左右調整，擋料動作復雜，調整困難。圖4僅需將壓縮彈簧裝到調節座中，右定位板通過銷軸與調節座連接即可完成定位，更換工件時不需要更換工裝，只需調整調節座長槽位置即可滿足需求，減少了輔助工作時間。工件運動到定位塊無落差，機械手抓取工件后僅需彈簧復位，無其他機械運動，穩定可靠。

3)簡化電氣元件和程序。圖2和圖3均需增加接近開關以保證油缸和氣缸旋轉到位，才能使機械手順利抓取工件，增加了電氣元件，程序中多了判斷條件，圖1中雖然沒有電氣元件，但機械結構復雜。圖4中無電氣元件，程序和機械結構簡單。

新型與常用上料定位裝置性能對比見表1，新型上料定位裝置在適用范圍、可靠性、穩定性等方面均優于常用裝置。

表1 新型與常用上料定位裝置性能對比Tab.1 Performance comparison between new and common feeding positioning devices

3 結束語

分析了常用軸承磨床上料定位裝置的優缺點，并介紹了一種新型上料定位裝置，某軸承廠家應用該新型上料裝置后工件無磕碰傷，穩定可靠，應用效果良好。