一种差分气动定位系统的设计.pdf

E q u ip m e n t T e c h n o lo g y 装备技术 一 种差分气动定位系统的设计 王兵 ，韩圣杰 机械 工业 第 六设计 研 究院 有 限公 司 ， 河南 郑州 4 5 0 0 0 7 摘要 针对铸造厂砂芯自动化生产线上砂芯输送托盘定位不准， 机器人在放置和抓取砂芯时容易出现砂 芯损坏 的问题， 本文介绍 了一种差分气动定位系统， 能满足托盘的定位精度要求， 降低 生产过程中的废 品率， 具有一定的推广价值。 关键词 气动加紧装置； 精确定位 中图分类号 T G 2 3 1 ． 6 6 ； 文献标识码 A ； 文章编号 1 0 0 6 9 6 5 8 2 0 1 3 0 4 - 0 0 1 3 2 D 0 I 1 0． 39 6 9／ ．1． 1 S S n． 1 0 06 96 5 8． 2 0 1 3． O 4． 00 4 现代铸造工 厂设计 中大量采用机器人代替人 工操作 ， 在铸造厂制芯车间的砂芯 自动化生产线 中 的机器人放置和抓取砂芯工位 ， 托盘需要在输送辊 道上进行精确定位 ， 定位精度 ≤0 ． 3 m m， 否则机器人 夹具可能损坏砂芯 ， 而且在连续生产过程 中定位装 置必须具有高可靠性。目前， 铸造工厂原有托盘定 位多采用气动插销或卡盘式气动定位方式， 实际使 用过程中故障率较高，定位精度经常达不到要求。 本文设计的气动差分定位系统在结构和夹紧原理 上进行了优化设计， 很好的解决了这个问题。 1 差分气动定位系统的结构 差分气动定位系统主要包括托盘定位销、 差分 气动夹紧装置 、 托盘的初始定位三个环节。 1 ． 1 砂芯托盘定位销 差分气动夹紧装置需要与托盘相配合 ， 托盘在 设计时， 在两侧各设置两个定位销， 定位销和气动 夹紧装置相配合完成托盘的精确定位。托盘的定位 销设计如图 l 所示。 1 ． 2 差分气动夹紧装置 差分气动夹紧装置主要 由气缸 、导向机构 、 叉 形夹紧装置 、 电磁阀和调压阀等组成 ， 如图 2所示。 差分气动夹紧装置的实物照片如图 3所示。托盘两 侧各设一个夹紧装置 ，两侧共用一套气动控制系 收稿 E l 期 2 0 1 3 0 3 2 5 稿件编号 1 3 0 3 2 2 9 作者简介 王兵 1 9 7 8 一 ， 男， 工程师， 主要从事干燥炉、 辊道输送线 、 热处理炉等设备 的研究 与开发 中国铸造装备与技术 4 ／ 2 0 1 3 o I FM 1 r 1 3 定位销 j _ _ 1 图 1 托盘定位销 图2 差分气动定位装置结构 统 ， 每侧压力可以单独调节。其中夹紧机构 A侧设 置定位装置， 限制该侧夹紧机构的行程。 并且该侧气 缸压力调整较高， 使夹紧机构 A侧导向叉 设 u型 槽， 可定位托盘定位销 受到推力后只能固定在设定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 装备技术 E q u ip m e n t T e c h n o lo g y 图 3 差分气动定位装置实物 图片 位置， 夹紧机构 B侧压力调整略低 ， 并且夹紧机构 B 侧导向叉可以在气缸行程范围内自由活动。 为了保证托盘的定位精度，四个导向叉的安装 要求较高，最初设计时导向叉的固定方法为螺栓连 接 如图所示位置 ， 安装过程过于复杂 ， 且以后使用 过程中更换不便， 将该链接方式更换为法兰链接后， 可大大降低设备安装和维护难度。 2 差分气动定位 系统的工作原理 2 ． 1 托盘的初始定位 导 向叉上设置的 u型槽与输送托盘上的定 位 销在精确定位前 ， 需要将托盘定位销运行到 u型槽 的范围以内， 即需要对托盘进行初步定位。 在机器人的上料和下料工位，单独设置一段输 送辊道 ， 辊道电机变频控制 ， 辊道运行速度可调 ， 设 置减速位和停止位。托盘到达减速位后 ， 托盘以 1 ／ 3 以下 的速度低速运行到停止位 ，以实现托盘的初始 定位，使托盘的四个定位销落人差分气动夹紧装置 的 u型槽的开 口范围内。 2 ． 2 差分气动定位装置的工作原理 夹紧机构A侧设置定位装置， 且夹紧机构 A侧 气缸压力调整较高，夹紧机构 A用来保证设定位 置 。调整夹紧机构 B侧气缸推力大于托盘与输送辊 道之问摩擦力。当托盘到位后， 夹紧机构 A侧启动 将导向叉固定在设定位置， 而夹紧机构 B侧导向叉 在气缸推力作用下推动托盘和工件一起运动到设定 位置。即 夹紧机构 A侧推力 夹紧机构 B侧推力 托盘 与辊道的摩擦力 。夹紧机构 A先到达设定位 置 ， 夹紧机构 B将托盘夹紧 ， 利用夹紧机构 A、 B两 侧压力差导致的时间及推力差完成托盘的精确定位 过程 。 3结论 在砂芯自动化生产线上使用差分气动定位系统 后 ， 托盘在机器人上料和下料工位可实现精确定位 ， 在 4 0 ～ 8 0次／ l l 的高使用频率情况下 ， 没有出现 因定 位不精确导致 的废 品现象 ，能满足机器人在托盘上 抓取和放置砂芯的要求 。 该夹紧机构设计简单、 合理、 可靠性高。可大大 降低由于托盘定位不准造成的机器人抓芯失败和坏 芯的概率，为工厂今后生产线工装夹紧的设计和制 造提供了较好的方法和新的理念。 参考文献 [ 1 ] 吴海燕 ， 尚群立．气 动定位系统基本特性和模型研究 [ J 1 _ 液压与气 动， 2 0 0 7 0 8 1 3 1 6 ． [ 2 ] 袁文全， 巩岩．精密气动定位系统的发展及应用[ 光机电信息， 2 0 1 1 0 8 3 7 - 4 4 ． De s i g n o f a Di ffe r e nt i a l Pne u ma t i c Po s i t i o n i ng S y s t e m WANG B i n g ，HAN S h e n g J i e S I P P R En g i n e e r i n g Gr o u p C o ． L t d ． ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 7 ， He n a n C h i n a Ab s t r a c t I n r e s p o n s e t o p r o b l e m t h a t i n a c c u r a t e p o s i t i o n i n g o f s a n d c o r e t r a n s p o r t t r a y i n s a n d c o r e a u t o ma t i c p r o d u c t i o n l i n e h a s l e d s a n d c o r e t o b e d a ma g e d i n t h e p r o c e s s o f r o b o t p l a c i n g a n d g r a p i n g t h e s a n d c o r e ， i t h a s b e e n d e s c r i b e d a d i f f e r e n t i a l p n e u ma t i c po s i t i o ni n g s y s t e m wh i c h ha s me t t he t r a y p o s i t i o n i n g a c c u r a c y r e q u i r e me n t s a n d r e d u c e d t h e r e j e c t i o n r a t e i n t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s h e n c e s o me p r o m o t i o n a l v a l u e ． Ke y wo r d s P n e u ma t i c c l a mp i n g d e v i c e ； P r e c i s e p o s i t i o n i n g 1 4 o FM T 中国铸造装备与技术4 ／ 2 0 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m