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加工中心托板交換裝置的快速抬起機構
發布時間:2019-06-05 09:30:14點擊次數:所屬欄目:新聞資訊 > 行業新聞
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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,成為現在制造廠商首選的裝備母機。其中,具有雙托板交換裝置的加工中心的應用又最為廣泛,其所具備的雙工作臺,節省了用于工件裝夾與拆卸的耗時。
由于托板交換裝置在轉動之前,需要將其抬起,以往的傳統設計都是利用無自鎖功能的油缸直接頂起抬起裝置,僅在慢速運行狀態下才能確保安全和平穩,否則會造成沖擊力極大且不可靠。
為此,在開發高速加工中心時,為了縮短托板交換裝置的抬起時間,設計出一種快速抬起機構,其承載能力強,沖擊力又小,結構簡單,真正實現了快速抬起。
工作原理
高速加工中心雙托板交換裝置的快速抬起機構,以油缸為動力驅動移動凸輪,準確實現了抬起裝置在全程抬起運行中的快速、平穩、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,加速和減速區間凸輪的輪廓曲線設計為拋物線,拋物線加速度為常數,使抬起機構變速時沖擊最小。
在托板抬起過程中,為了減少工作時間,抬起機構要快速運行。抬起時為減小抬起裝置在激活瞬間、與托板接觸瞬間、行程到終點時的瞬間所產生的沖擊力及噪聲,就必須降低這些瞬間的運行速度。
所以,抬起機構在整個運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,必須設計一條既能適應速度變化、而且性能良好的特性曲線,從而實現抬起機構既變速又能平穩的快速運動。
這一結構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構來實現連續抬起,由零速-加速-勻速- 減速-勻速-加速-勻速-減速-零速。在速度變化區間的凸輪輪廓線采用拋物線,拋物線的運動加速度為常數,大幅降低了速度的變化率,減小了沖擊,從而令運動平穩可靠。
機械結構
快速抬起機構的機械結構如圖1所示,該機構主要有四部分組成:驅動油缸;移動凸輪;支撐滾輪;推桿。
 
圖1 抬起機構主視圖
抬起機構的具體運動過程是:驅動油缸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作垂直運動,支撐滾輪通過銷軸帶動推桿4作垂直運動,圖中所示為移動凸輪已經移動到終點位置,而推桿達到最高點的狀態。
工作過程分析
高速加工中心托板交換裝置在回轉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—接近終點減速—進入承重狀態。推桿抬起行程50mm,要求時間0.8秒。
1. 運動軌跡的分配
第一段垂直行程0mm,水準行程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,水準行程80mm,由一段直線組成,慢速勻速運動,完成托板交換裝置慢速接觸托板(完成插銷)并準備抬起托板。
第四段垂直行程32.5mm,水準行程112mm,由兩段拋物線組成,并且與下一段水準的直線相吻接。先加速抬起托板18.288mm再減速14.212mm,到達終點。

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