行業新聞
浙江陀曼第三代輪轂單元車削自動線下線
日前，由浙江陀曼精密機械有限公司自主研發的、擁有多項專利技術、在代、第二代輪轂軸承車削自動線基礎上改進完善的第三代輪轂單元車削自動線——直角坐標盤類零件數控車削自動生產線成功下線，為浙江陀曼軸承套圈車削自動化家族再添新成員。他的下線不僅僅預示著浙江陀曼在軸承套圈車削自動化產品系列的完善，更開創了浙江陀曼在由以軸承輪轂單元為代表的軸承套圈車削自動化領域逐步向汽車零部件等盤類零件的全自動車削加工領域邁進的新局面，對軸承裝備朝著高精密、高科技、全自動化方向發展，尤其是改善傳統軸承車削加工制造模式，具有里程碑意義，陀曼人再次踐行了“智者，總是領先一步”的經營戰略。
軸承裝備技術是軸承工業中的核心技術之一，直接影響到軸承產品的精度、性能、壽命和可靠性，制約著軸承產品的生產效率。目前，國內數控技術水平有了很大的發展，在加工常規零件的單機數控領域已經接近先進水平，但是在柔性集成制造領域與先進水平還有一定差距，現用于盤類異形不規則零件制造的數控車床方面，其生產加工基本采用單機加工，工件從毛坯到成品需要經過多臺設備重復加工，工件的裝夾和上下料基本通過人工手動完成，多次搬運，人工使用量大，加工效率慢，加工產品質量不穩定，加工成本高，與目前數控研究方向的高速、高精加工技術及裝備的新趨勢存在不小的差距。針對目前市場現狀，公司經過三代產品的系列化和持續完善改進，推出的第三代直角坐標盤類數控全自動車削生產線將大大節約人力資源成本、降低工人勞動強度，減少占地和倉儲物流成本，為實現數字化工廠提供可能。該產品主要由自動上料機、兩臺直角坐標工業機器人、中間翻面機構和自動理料機依次連接組成，實現了工件從上料、輸送和下料的全自動加工過程，填補了國內盤類異形不規則零件數控車削加工之不足，多項技術達到國內領先、先進水平，自動線整體性能水平處于國內領先地位。
浙江陀曼直角坐標盤類數控車削自動線是專門針對盤類異形零件精密加工開發的專用數控車削自動線，Z初定型產品是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代輪轂單元的車削加工，Z大加工外徑Ф200mm，Z大寬度為100mm。為了控制設備成本，減少裝夾時間，提高加工效率，采用了一種全新的、可靠的直角坐標全自動上下料機械手結構，達到快速高效、低成本和精準控制的要求。該新型機械手機構，采用MITSUBISHI E68數控系統，X、Z軸進給部分均采用了全數字化伺服電機驅動，經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動控制、重復編程和多功能、多自由度運動，X軸Z高速度可達110 m/min， Z軸Z高速度可達150m/min（X軸：垂直于車床主軸軸線且遠離主軸方向為正方向，Z軸：平行于主軸軸線且以車床Z軸正方向為正方向），并經伺服驅動和定位，實現準確并快速的定位；工件抓取機械手由兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，減速電機驅動分度機構控制α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位，從而實現兩個工件（已加工件和待加工件）的快速精確換位，同時為保證夾持牢靠，不掉料，增設了穩壓裝置來保證氣動夾爪有足夠穩定的壓力，使工件夾持Z大重量達到5千克，克服了第二代自動線抓料不穩、掉料等現象；機械手上下料具備柔性緩沖，確保工件準確定位（加工基準面與機床卡盤加工基準面貼緊），夾爪增設彈性導向裝置向工件施加壓力。在循環上料方面，為Z大程度減少加工設備對人的依賴,循環上料系統采用全新的全自動循環上料機,由減速電機驅動分度機構上的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上由導柱定位的疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料，與傳統上料裝置比較，這種循環式上下料結構，占地少，工件疊加放置，儲料多，電機驅動遞進式上料，方便機械手抓取，具備有料、無料及工件正反面自動判斷裝置防止機械手誤操作。同時，由于產品自動化程度要求高，人工干預少，自動線具備多項自動識別功能，以降低不合格率，譬如裝夾不良自動報警并停機功能，確保機械手在自動上料時沒有裝夾到位或端面鐵屑處理不凈等其它不可預測的因素導致工件沒有裝夾到位而產生不合格品；專利后釋放主軸軸承結構在充分保證機床高速、高精度切削所需的精度和剛性的同時，使得主軸受熱后只向后伸長，夾頭位置不會產生變化，主軸的軸向和徑向跳動也基本不會產生變化，避免主軸熱變形對主軸回轉精度和主軸前端伸長對定位的影響，從而保證良好的加工位置精度。
（1）上下料定位精度設置
國內現有的機械手，按其動力源的驅動方式大致可分為：液壓驅動，氣動驅動和電氣驅動三種，液壓驅動的特點是功率大，氣動驅動的特點是沖擊力大，但上述兩種驅動都同時存在精度難以控制，且多點定位實現難度大，不便于操作等缺點。而電氣驅動具有控制方便靈活，精度高，性能好等優點，隨著電機制造技術和自動化控制技術的提高，電氣驅動所占的比例日益增加。
電氣驅動方式又包括普通電機，直流伺服電機，交流伺服電機和步進電機以及力矩電機等驅動方式。普通電機無法實現多點定位，且定位精度差；直流伺服電機的電刷易磨損形成電火花，限制了其應用范圍；步進電機雖然具有控制簡單，響應速度快等特點，但其容易因脈沖丟失而引起位置誤差，且速度調節及操作不方便；伺服電機轉子慣量小，動態性能好，由其驅動的機械手具有運行精度高，調速范圍廣，速度運行平滑，可靠性高并易于控制等優點。
公司上下料機械手動作均采用交流伺服電機控制，能實現多點定位，且定位精度高，其對應的機械坐標值單位精確到u，這是其他如液壓控制，氣動控制和步進電機等控制方式所無法達到的。
�。�2）機械手的人機操作設計。
與普通伺服軸一樣，可以通過手搖脈沖發生器進行手動操作控制，方便位置調整，調整好的位置坐標值可以通過數控系統顯示器中的變量直接寫入，并被系統所記憶，關機重新開機后，不用重新調整；且移動過程中對應變化的機械坐標值也可以通過顯示器直接讀出；通過機床操作面板上的快速倍率開關，同樣可以在機械手自動運行過程中，對其進行速度控制。
項目產品的創新點
1) 夾爪換位裝置由兩個氣動抓手和分度機構控制的α換位軸組成，兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，在中間位置通過α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位自鎖，從而實現兩個工件快速精確換位。
2) 上料裝置由分度機構驅動的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，當托盤移動到固定位置由鎖定裝置鎖死，此時下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料。
3) 新型機器人執行運動機構的X、Z軸采用全數字化伺服電機驅動，經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動控制、可重復編程和多功能、多自由度快速運動。
4 )機械手水平方向的左右和豎直方向的上下動作分別由兩個PLC軸來控制，兩軸經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動可循環動作，且CNC數控車床在自動方式下運行加工程序，對產品進行加工時，機械手同時進行上下料動作，實現與CNC數控車床的同步控制，提高生產加工效率。
從浙江省信息研究院查新結果看，陀曼公司龍門式全自動車削生產線項目由自動上料機、兩臺龍門式直角坐標工業機器人和自動理料機依次連接組成，其夾爪換位裝置由兩個氣動抓手和分度機構控制的α換位軸組成，兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，右間位置通過α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位自鎖，上料裝置由分度機構驅動的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，當托盤移動到固定位置由鎖定裝置鎖死，此時下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料，這些特點在國內相關文獻及產品均未見有述及，也是陀曼公司在該項目上的主要創新點，并獲得相關機構專利。（陀曼精密機械）
軸承裝備技術是軸承工業中的核心技術之一，直接影響到軸承產品的精度、性能、壽命和可靠性，制約著軸承產品的生產效率。目前，國內數控技術水平有了很大的發展，在加工常規零件的單機數控領域已經接近先進水平，但是在柔性集成制造領域與先進水平還有一定差距，現用于盤類異形不規則零件制造的數控車床方面，其生產加工基本采用單機加工，工件從毛坯到成品需要經過多臺設備重復加工，工件的裝夾和上下料基本通過人工手動完成，多次搬運，人工使用量大，加工效率慢，加工產品質量不穩定，加工成本高，與目前數控研究方向的高速、高精加工技術及裝備的新趨勢存在不小的差距。針對目前市場現狀，公司經過三代產品的系列化和持續完善改進，推出的第三代直角坐標盤類數控全自動車削生產線將大大節約人力資源成本、降低工人勞動強度，減少占地和倉儲物流成本，為實現數字化工廠提供可能。該產品主要由自動上料機、兩臺直角坐標工業機器人、中間翻面機構和自動理料機依次連接組成，實現了工件從上料、輸送和下料的全自動加工過程，填補了國內盤類異形不規則零件數控車削加工之不足，多項技術達到國內領先、先進水平，自動線整體性能水平處于國內領先地位。
浙江陀曼直角坐標盤類數控車削自動線是專門針對盤類異形零件精密加工開發的專用數控車削自動線，Z初定型產品是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代輪轂單元的車削加工，Z大加工外徑Ф200mm，Z大寬度為100mm。為了控制設備成本，減少裝夾時間，提高加工效率，采用了一種全新的、可靠的直角坐標全自動上下料機械手結構，達到快速高效、低成本和精準控制的要求。該新型機械手機構，采用MITSUBISHI E68數控系統，X、Z軸進給部分均采用了全數字化伺服電機驅動，經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動控制、重復編程和多功能、多自由度運動，X軸Z高速度可達110 m/min， Z軸Z高速度可達150m/min（X軸：垂直于車床主軸軸線且遠離主軸方向為正方向，Z軸：平行于主軸軸線且以車床Z軸正方向為正方向），并經伺服驅動和定位，實現準確并快速的定位；工件抓取機械手由兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，減速電機驅動分度機構控制α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位，從而實現兩個工件（已加工件和待加工件）的快速精確換位，同時為保證夾持牢靠，不掉料，增設了穩壓裝置來保證氣動夾爪有足夠穩定的壓力，使工件夾持Z大重量達到5千克，克服了第二代自動線抓料不穩、掉料等現象；機械手上下料具備柔性緩沖，確保工件準確定位（加工基準面與機床卡盤加工基準面貼緊），夾爪增設彈性導向裝置向工件施加壓力。在循環上料方面，為Z大程度減少加工設備對人的依賴,循環上料系統采用全新的全自動循環上料機,由減速電機驅動分度機構上的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上由導柱定位的疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料，與傳統上料裝置比較，這種循環式上下料結構，占地少，工件疊加放置，儲料多，電機驅動遞進式上料，方便機械手抓取，具備有料、無料及工件正反面自動判斷裝置防止機械手誤操作。同時，由于產品自動化程度要求高，人工干預少，自動線具備多項自動識別功能，以降低不合格率，譬如裝夾不良自動報警并停機功能，確保機械手在自動上料時沒有裝夾到位或端面鐵屑處理不凈等其它不可預測的因素導致工件沒有裝夾到位而產生不合格品；專利后釋放主軸軸承結構在充分保證機床高速、高精度切削所需的精度和剛性的同時，使得主軸受熱后只向后伸長，夾頭位置不會產生變化，主軸的軸向和徑向跳動也基本不會產生變化，避免主軸熱變形對主軸回轉精度和主軸前端伸長對定位的影響，從而保證良好的加工位置精度。
（1）上下料定位精度設置
國內現有的機械手，按其動力源的驅動方式大致可分為：液壓驅動，氣動驅動和電氣驅動三種，液壓驅動的特點是功率大，氣動驅動的特點是沖擊力大，但上述兩種驅動都同時存在精度難以控制，且多點定位實現難度大，不便于操作等缺點。而電氣驅動具有控制方便靈活，精度高，性能好等優點，隨著電機制造技術和自動化控制技術的提高，電氣驅動所占的比例日益增加。
電氣驅動方式又包括普通電機，直流伺服電機，交流伺服電機和步進電機以及力矩電機等驅動方式。普通電機無法實現多點定位，且定位精度差；直流伺服電機的電刷易磨損形成電火花，限制了其應用范圍；步進電機雖然具有控制簡單，響應速度快等特點，但其容易因脈沖丟失而引起位置誤差，且速度調節及操作不方便；伺服電機轉子慣量小，動態性能好，由其驅動的機械手具有運行精度高，調速范圍廣，速度運行平滑，可靠性高并易于控制等優點。
公司上下料機械手動作均采用交流伺服電機控制，能實現多點定位，且定位精度高，其對應的機械坐標值單位精確到u，這是其他如液壓控制，氣動控制和步進電機等控制方式所無法達到的。
�。�2）機械手的人機操作設計。
與普通伺服軸一樣，可以通過手搖脈沖發生器進行手動操作控制，方便位置調整，調整好的位置坐標值可以通過數控系統顯示器中的變量直接寫入，并被系統所記憶，關機重新開機后，不用重新調整；且移動過程中對應變化的機械坐標值也可以通過顯示器直接讀出；通過機床操作面板上的快速倍率開關，同樣可以在機械手自動運行過程中，對其進行速度控制。
項目產品的創新點
1) 夾爪換位裝置由兩個氣動抓手和分度機構控制的α換位軸組成，兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，在中間位置通過α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位自鎖，從而實現兩個工件快速精確換位。
2) 上料裝置由分度機構驅動的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，當托盤移動到固定位置由鎖定裝置鎖死，此時下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料。
3) 新型機器人執行運動機構的X、Z軸采用全數字化伺服電機驅動，經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動控制、可重復編程和多功能、多自由度快速運動。
4 )機械手水平方向的左右和豎直方向的上下動作分別由兩個PLC軸來控制，兩軸經高精度行星減速器減速后輸出到嚙合的軸上齒輪和支架上的齒條上，實現自動可循環動作，且CNC數控車床在自動方式下運行加工程序，對產品進行加工時，機械手同時進行上下料動作，實現與CNC數控車床的同步控制，提高生產加工效率。
從浙江省信息研究院查新結果看，陀曼公司龍門式全自動車削生產線項目由自動上料機、兩臺龍門式直角坐標工業機器人和自動理料機依次連接組成，其夾爪換位裝置由兩個氣動抓手和分度機構控制的α換位軸組成，兩個氣動夾爪呈直角狀態安裝，右間位置通過α換位軸180°旋轉實現兩個氣動夾爪換位自鎖，上料裝置由分度機構驅動的鏈輪帶動固定在鏈條上的托盤在橢圓形軸承軌道上實現分步循環運轉，當托盤移動到固定位置由鎖定裝置鎖死，此時下方減速電機控制導柱推動托盤上方的托料盤及托料盤上疊加的工件每次抬升一個工件位置，實現遞進上料，這些特點在國內相關文獻及產品均未見有述及，也是陀曼公司在該項目上的主要創新點，并獲得相關機構專利。（陀曼精密機械）
發布時間：2011-04-01
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