3MZ1310内圆磨床上料系统中工件定位装置的改进

魏銮

(1.河南科技大学，河南 洛阳 471003；2.洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

1 前言

内圆磨床用于圆柱形、圆锥形或其他环形零件的内径面磨削，适合于大批量全自动化生产[1]。不同型号内圆磨床所采用的上、下料方式各有不同，3MZ1310内圆磨床的上、下料机构如图1所示。其利用双臂机械手上、下料，工件从磨床的上料道滚落下来后，由固定在机械手底板上位于上料道出料口对应下方的挡料块将工件托放定位在机械手上料工位，上料用的长臂机械手抓料后沿圆弧运动轨迹将工件送至加工位置，加工完毕后，再通过下料用的短臂机械手将加工完成后的工件送至下料道。

2 原定位装置

3MZ1310内圆磨床原工件定位装置为单独的挡料块，结构如图2所示，包括挡料部分和用于与机械手底板相连接的安装部分，在安装部分设置有安装孔。为了便于加工各种型号的工件，要求内圆磨床上料系统中挡料块的位置上下可调，所以安装孔设计为沿挡料块调整方向延伸的导向长孔，挡料块通过穿过导向长孔的螺栓固定在机械手底板上，当需要调整挡料块的位置时，旋松螺栓，将挡料块调整到要求位置，再旋紧螺栓，完成对挡料块的位置固定。

1—机械手上料工位；2—上料道；3—挡料块；4—上料用长臂机械手；5—机械手下料工位；6—下料用短臂机械手；7—工件加工位置；8—短臂机械手运动轨迹；9—长臂机械手运动轨迹；10—机械手底板

图2 原挡料块结构示意图

但在实际生产中上料环节存在如下问题：工件从上料道滚落到挡料块上时，挡料块受到工件向下的瞬时压力，工件质量较大时，挡料块的位置可能沿导向长孔延伸方向向下窜动，造成工件定位不准，导致工件的上料工位与机械手的上料工位不一致，机械手不易抓取工件或抓取后与工件的接触点产生偏移，损坏工件，且使工件到达(上料)的加工位置出现偏差，导致废品率升高。

3 改进后定位装置

3.1 定位装置的结构

改进后的工件定位装置如图3所示。下挡料块由挡料部分和安装部分组成，安装部分上设置有用于调整定位装置对应工位的导向长孔(与原设计相同)；挡料底板上开有6个导向滑孔(图4)，底部螺纹孔内安装顶丝，上部台阶孔内安装有导向柱，导向柱在下挡料块内的导向孔内浮动，上位靠台阶孔限位，顶丝和导向柱之间装有弹簧。导向柱的顶端装配有浮动挡料板，导向柱和浮动挡料板之间通过螺钉连接在一起，浮动挡料板用于承接、托放从上料道中滚落下来的工件，弹簧和导向柱在浮动挡料板和下挡料块之间形成用于缓冲工件冲击力的弹性装置，在弹性装置作用下浮动挡料板与下挡料块之间留有浮动间隙，浮动间隙的大小与顶丝的旋紧程度和弹簧的刚度有关。

1—下挡料块；2—顶丝；3—弹簧；4—导向柱；5—螺钉；6—浮动挡料板；7—挡块；8—连接螺钉；9—工件

图4 改进后的下挡料块结构示意图

在浮动挡料板(图5)上端面远离机械手底板的边沿处设置有挡块，用连接螺钉固定在浮动挡料板上，浮动挡料板的上端面是挡块向机械手底板延伸的下坡面，因此，当工件落在浮动挡料板上时，自动滚向机械手底板，保证了挡料效果和工件向机械手底板方向的有效定位。

图5 浮动挡料板的结构示意图

3.2 工作过程

内圆磨床工作时，工件从上料道中滚落砸在浮动挡料板上，浮动挡料板在工件的瞬时压力作用下连同导向柱一体向下移动，此时弹簧受压缩，并做往复运动直至稳定，浮动挡料板承托工件也上下浮动，最终停留在合适的位置。通过调整弹簧的刚度和顶丝的旋入量使停留位置与工件的上料工位相同，当工件稳定在定位装置上时，工件的上料工位与机械手的上料工位一致，长臂机械手抓取工件沿弧线将工件送至加工位置，内圆磨床开始对工件加工。

4 结束语

改进后的工件定位装置采用导向柱作为导向机构，其结构简单，安装方便、快捷，便于维护保养；采用的弹性装置缓冲了工件运动的惯性和瞬时压力，有效防止了下挡料块沿导向长孔的窜动。改进后的定位装置已在生产应用中得到验证，有效降低了废品率，延长了机械臂的使用寿命，提高了生产效率。