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加工中心托板交換裝置的快速抬起機(jī)構(gòu)
發(fā)布時間：2019-06-05 09:30:14點(diǎn)擊次數(shù)：次所屬欄目：新聞資訊 > 行業(yè)新聞
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臥式加工中心由于具有良好的柔性，易于組成柔性加工自動線，成為現(xiàn)在制造廠商首選的裝備母機(jī)。其中，具有雙托板交換裝置的加工中心的應(yīng)用又最為廣泛，其所具備的雙工作臺，節(jié)省了用于工件裝夾與拆卸的耗時。
由于托板交換裝置在轉(zhuǎn)動之前，需要將其抬起，以往的傳統(tǒng)設(shè)計都是利用無自鎖功能的油缸直接頂起抬起裝置，僅在慢速運(yùn)行狀態(tài)下才能確保安全和平穩(wěn)，否則會造成沖擊力極大且不可靠。
為此，在開發(fā)高速加工中心時，為了縮短托板交換裝置的抬起時間，設(shè)計出一種快速抬起機(jī)構(gòu)，其承載能力強(qiáng)，沖擊力又小，結(jié)構(gòu)簡單，真正實(shí)現(xiàn)了快速抬起。
工作原理
高速加工中心雙托板交換裝置的快速抬起機(jī)構(gòu)，以油缸為動力驅(qū)動移動凸輪，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了抬起裝置在全程抬起運(yùn)行中的快速、平穩(wěn)、無沖擊、噪音小。凸輪的輪廓曲線由兩段直線、一段斜線、四段拋物線吻接而成，加速和減速區(qū)間凸輪的輪廓曲線設(shè)計為拋物線，拋物線加速度為常數(shù)，使抬起機(jī)構(gòu)變速時沖擊最小。
在托板抬起過程中，為了減少工作時間，抬起機(jī)構(gòu)要快速運(yùn)行。抬起時為減小抬起裝置在激活瞬間、與托板接觸瞬間、行程到終點(diǎn)時的瞬間所產(chǎn)生的沖擊力及噪聲，就必須降低這些瞬間的運(yùn)行速度。
所以，抬起機(jī)構(gòu)在整個運(yùn)動過程中的速度不能恒定，而是變化的，同時考慮到變化率（加速度）越高沖擊力則越大，必須設(shè)計一條既能適應(yīng)速度變化、而且性能良好的特性曲線，從而實(shí)現(xiàn)抬起機(jī)構(gòu)既變速又能平穩(wěn)的快速運(yùn)動。
這一結(jié)構(gòu)以移動凸輪為主要部件，凸輪的輪廓曲線則由兩段直線、一段斜線、四段拋物線吻接而成。利用移動凸輪的曲面結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)連續(xù)抬起，由零速-加速-勻速- 減速-勻速-加速-勻速-減速-零速。在速度變化區(qū)間的凸輪輪廓線采用拋物線，拋物線的運(yùn)動加速度為常數(shù)，大幅降低了速度的變化率，減小了沖擊，從而令運(yùn)動平穩(wěn)可靠。
機(jī)械結(jié)構(gòu)
快速抬起機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，該機(jī)構(gòu)主要有四部分組成：驅(qū)動油缸；移動凸輪；支撐滾輪；推桿。
 
圖1 抬起機(jī)構(gòu)主視圖
抬起機(jī)構(gòu)的具體運(yùn)動過程是：驅(qū)動油缸1推動移動凸輪2向前移動，移動凸輪的工作輪廓曲線推動支撐滾輪3作垂直運(yùn)動，支撐滾輪通過銷軸帶動推桿4作垂直運(yùn)動，圖中所示為移動凸輪已經(jīng)移動到終點(diǎn)位置，而推桿達(dá)到最高點(diǎn)的狀態(tài)。
工作過程分析
高速加工中心托板交換裝置在回轉(zhuǎn)前必須將托板快速抬起，兩個托板連同托板上的夾具重量大約為4噸，托板交換裝置本身重約1噸。
整個抬起過程如下: 抬起裝置加速抬起快速接近托板—慢速接觸托板并抬起托板—加速抬起托板—接近終點(diǎn)減速—進(jìn)入承重狀態(tài)。推桿抬起行程50mm，要求時間0.8秒。
1. 運(yùn)動軌跡的分配
第一段垂直行程0mm，水準(zhǔn)行程5mm，由一段直線組成。
 
圖2 移動凸輪輪廓曲線圖
第二段垂直行程12.5mm，水準(zhǔn)行程48mm，由兩段拋物線組成，并且與下一段上升的直線相吻接。推桿先加速5.48m、后減速7.02m。抬起裝置已接近托板并插銷。
第三段垂直行程5mm，水準(zhǔn)行程80mm，由一段直線組成，慢速勻速運(yùn)動，完成托板交換裝置慢速接觸托板（完成插銷）并準(zhǔn)備抬起托板。
第四段垂直行程32.5mm，水準(zhǔn)行程112mm，由兩段拋物線組成，并且與下一段水準(zhǔn)的直線相吻接。先加速抬起托板18.288mm再減速14.212mm，到達(dá)終點(diǎn)。
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