专利名称：气电加工设备、其控制方法以及其组成的自动加工生产线的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化设备技术领域，尤其是一种气电加工设备、气电加工设备的控制方法以及由气电加工设备组成的自动加工生产线。
背景技术：
现有技术中对于小型工件进行加工时，一般都采用传统夹具和传统加工方法，这种加工方法精度不高，人工操作麻烦，劳动者的工作强度大，劳动成本相对较高。而且，在进行批量加工小型工件时，各个工件的精度不一致，因此批次产品质量差。为了解决此类问题，现都采用数控机床加工，通过编程来对批量小型工件进行高精度的加工。但是，数控机床成本高，占用空间大，对操作人员的要求高。发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种气电加工设备，通过气动夹具完成机加工操作，以期使批量加工的小型工件保持统一的精度，提高生产效率和产品质量。 本发明的第二目的是，提供气电加工设备的控制方法和包括气电加工设备的自动加工生产线。
本发明采取的技术方案是一种气电加工设备，包括进料装置、出料装置、工作台、夹头和机加工装置，其特征是， 所述气电加工设备还包括气电控制系统，所述工作台为气动旋转分度工作台，所述夹头为气动夹头，所述夹头设置在所述工作台上，所述气电加工设备设有气动夹具，所述气电控制系统能控制所述气动夹具产生抓取工件至所述夹头上或从所述夹头上取下工件的动作，所述机加工装置能对所述夹头上的工件进行加工。
进一步，所述的气动夹具包括气抓手和气缸，所述的气缸分为第一气缸、第二气缸和第三气缸，所述的第一气缸使所述的气抓手产生前后的运动，所述的第二气缸使所述的气抓手产生左右的运动，所述的第三气缸使所述的气抓手产生上下的运动。
进一步，在所述的第一气缸上设置第一传感器和第二传感器，在所述的第三气缸上设置第一传感器和第二传感器，在所述的第二气缸上设置第一传感器、第二传感、第三传感器和第四传感器，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸通过其上设置的传感器能够位于以下位置第一、初始位置第一气缸位于其第一传感器的位置；第二气缸位于其第一传感器的位置；第三气缸位于其第一传感器的位置；第二、抓取未加工工件的位置第一气缸位于其第一传感器的位置；第二气缸位于其第二传感器的位置；第三气缸位于其第二传感器的位置；第三、在夹头上放置或抓取工件的位置第一气缸位于其第二传感器的位置；第二气缸位于其第三传感器的位置；第三气缸位于其第二传感器的位置；第四、放置已加工工件位置第一气缸位于其第一传感器的位置；第二气缸位于其第四传感器的位置；第三气缸位于其第二传感器的位置。
进一步，所述机加工装置为钻孔机、铣削机或打磨机。
进一步，所述工作台的分度角度为90度，所述机加工装置为第一机加工装置和第二机加工装置，分别设置在所述工作台的两侧，所述第一机加工装置对工件进行粗加工，所述第二机加工装置对工件进行精加工。
一种所述的气电加工设备的控制方法，其特征是，包括如下步骤 第一步控制气动夹具位于初始位置，控制气抓手闭合；第二步控制气动夹具位于抓取未加工工件位置，控制气抓手从进料装置中抓取工件；第三步控制气动夹具位于夹头上放置工件位置，控制气抓手放置工件至夹头； 第四步控制气动夹具离开在夹头上放置工件位置； 第五步控制机加工装置对工件进行加工；第六步控制气动夹具位于夹头上抓到工件位置，控制气抓手从夹头抓取工件； 第七步控制气动夹具位于放置已加工工件位置，控制气抓手放置工件至出料装置。
进一步，在所述的第二步之后，经过1秒的停留再进入第三步。
进一步，所述第五步的加工过程为①、气动夹头旋转90度，第一机加工装置对工件进行粗加工；②、气动夹头旋转180度，第二机加工装置对工件进行精加工；③、气动夹头旋转90度，气动夹头松开。
进一步，所述粗加工和精加工的加工时间均为10秒。
一种自动加工生产线，包含以上技术方案所述的气电加工设备，通过生产线控制系统进行控制。
本发明的有益效果是自动化气动夹具可以为工件提供弹性夹紧力，可通过软件编程来完成各种专业操作， 既不会损坏工件，也不会损坏夹具，气动夹具夹紧状态稳固，可以适应各种不同形状的工件，便于加工，人工干预少、操作人员劳动强度低，并提高加工效率和加工质量；对批量的小型工件进行钻孔、埋头钻和倒车角等加工时，使各工件能达到统一的精度， 减少了工件在人工加工时的误差。
附图1是本发明气电加工设备的立体结构示意图；附图2是气动夹具位于抓取未加工工件位置的立体结构示意图； 附图3是附图2的另一视角的立体结构示意图。
附图中的标号分别为1.第—-气缸；11.第—-气缸的第一传感器；12第-一气缸的第二二传感器；2.第二气缸；21笛 >R -二气缸的第--传感器；22笛 >R -二气缸的第二传感器23笛 >R -二气缸的第三三传感器；24笛 >R -二气缸的第四传感器3.第三气缸；31.第三气缸的第一传感器；32.第三气缸的第二传感器； 5.工作台； 7.竖直支架； 9.第二机加工装置；4.气抓手； 夹头；.第一机加工装置； 10.底座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明气电加工设备、其控制方法以及其组成的自动加工生产线的具体实施方式
作详细说明。
为了让本发明易于理解，本说明书中使用了一些方向性用语。需要说明的是，本说明书中所提到的方向性用语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等，是参考附图的方向， 以附图中的XYZ坐标系为参照，Z轴正方向设为“上”，Z轴负方向设为“下”，X轴正方向设为“右”，X轴负方向设为“左”，Y轴正方向设为“前”，Y轴负方向设为“后”。使用的方向性用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明的保护范围。
参见附图1，在底座10的适当位置设置机加工装置，机加工装置可以根据加工工件的不同，选用钻孔机、铣削机、打磨机或其它加工装置，机加工装置为两个，分别为第一机加工装置8和第二机加工装置9，两个机加工装置相对设置，在两个机加工装置中间设置工作台5，工作台5为气动旋转分度工作台，工作台5上安装气动夹头6，用于夹紧工件。在工作台后方设置竖直支架7，在竖直支架7上设置第一气缸1、第二气缸2和第三气缸3。在竖直支架7的一侧设置进料装置和出料装置(图中未示出)，进料装置和出料装置设有工件可放入的斜槽。气电加工设备通过气电控制系统进行控制，气电控制系统由电路、气路组成， 通过传感器和用户指令对气电加工装置进行控制。
具体安装过程是，根据现场情况确定底座10的位置，在底座10的适当位置安装第一机加工装置8和第二机加工装置9，两个机加工装置的刀具中心对准。在两个机加工装置的中间安装旋转分度工作台5。工作台5上的气动夹头6的中心位于两个机加工装置的刀具中心连线上，其安装小误差可由工作台5侧面的调节器调节。在工作台5的后方安装竖直支架7，竖直支架7离工作台5的距离可参考第一气缸1的最大伸缩距离。第一气缸1、 第二气缸2及第三气缸3分别用垫片、螺帽等将气缸的一侧固定在竖直支架7上，并留有一定距离，安装时，使第一气缸1垂直于第二气缸2并相连接，使第三气缸3垂直于第一气缸 1并相连接，第三气缸3的伸出部分安装气抓手4，调节各自距离，在第二气缸的右侧下方放置进料装置和出料装置。在部分零件中设有凹槽，用于之后按照气动原理图安排管线的布置。
参见附图1、2、3，气缸上的传感器设置气缸的各个状态如下初始状态即第一气缸1位于其第一传感器11位置，第二气缸2位于其第一传感器21位置，第三气缸3位于其第一传感器31位置；抓取未加工工件之前的准备状态即第一气缸1位于其第一传感器11 位置，第二气缸2位于其第二传感器22位置，第三气缸3位于其第一传感器31位置；抓取未加工工件状态即第一气缸1位于其第一传感器11位置，第二气缸2位于其第二传感器 22位置，第三气缸3位于其第二传感器32位置；在夹头6上放置工件之前的准备状态即第一气缸1位于其第二传感器12位置，第二气缸2位于其第三传感器23位置，第三气缸3 位于其第一传感器31位置；在夹头6上放置工件状态即第一气缸1位于其第二传感器12位置，第二气缸2位于其第三传感器23位置，第三气缸3位于其第二传感器32位置；离开夹头6状态即第一气缸1位于其第一传感器11位置，第二气缸2位于其第三传感器23位置，第三气缸3位于其第二传感器32位置；在夹头6上抓取已加工工件状态气缸位置同在夹头6上放置工件状态；放置工件至出料装置之前准备状态即第一气缸1位于其第一传感器11位置，第二气缸2位于其第四传感器M位置，第三气缸3位于其第一传感器31位置；放置工件至出料装置状态即第一气缸1位于其第一传感器11位置，第二气缸2位于其第四传感器M位置，第三气缸3位于其第二传感器32位置。
再次参见附图1、2、3，气电加工设备的工作过程是，气电控制系统控制气电加工设备进入工作状态，使气缸位于初始状态，气抓手4闭合，进料装置放入工件，进料槽的末端设有传感器，工件由此传感器感应接受，确定工件到位，气电控制系统收到信号，控制气抓手4准备，气缸位于抓取未加工工件之前的准备状态；然后，第二气缸2向左移动，到达其第三传感器23，第三气缸3向下到达其第二传感器32，同时气抓手4打开，夹取未加工工件。 当工件顺利被夹取后，经过1秒停留；然后，第三气缸3向上升至其第一传感器31，第二气缸2返回到达其第二传感器22，气缸位于在夹头6上放置工件之前的准备状态，此时加工部分准备。当加工部分准备完成后，第一气缸1向前到达其第二传感器12，其第二传感器12 接受信号，此时，加工部分也准备完成后，第三气缸3向下到达其第二传感器32位置，此时， 气缸位于在夹头6上放置工件状态，同时气抓手4打开，将工件置于旋转分度工作台5上， 工作台5上的传感器接收到信号后开始加工工件，气动夹头6将工件加紧。然后，气抓手4 闭合，气缸回到离开夹头6状态。工件准备完毕，进行加工程序，气动夹头6顺时针旋转90 度，两端的机加工装置开始工作。旋转分度工作台5自安装后便不再移动，加工时由两端第一机加工装置8和第二机加工装置9向工件移动进行加工，机加工装置分为粗加工及精加工，第一机加工装置8为粗加工，第二机加工装置9为精加工，机加工装置每次加工将停留 10s，等待工件加工完成，第一机加工装置8和第二机加工装置9的设置可以互换，加工时， 气动夹头6旋转方向改为逆时针。第一机加工装置8粗加工完成后，工作台5旋转两次90 度，第二机加工装置9对工件进行精加工，完成后，工作台再次旋转90度，单个零件加工完成。工件完成后机加工装置复位并停止工作，气动夹头松开。气电控制系统控制第一气缸位于其第二传感器12，第三气缸3向下位于其第二传感器32，气缸位于在夹头6上抓取已加工工件状态，气抓手4打开后夹紧工件，第三气缸3向上升至其第一传感器31位置，第一气缸1向后退回至其第一传感器11位置，第二气缸2向右至其第四传感器M位置，气缸处于放置工件至出料装置之前准备状态，最后，第三气缸3向下至其第二传感器32位置，即放置工件至出料装置状态，此时，气抓手打开将工件放置在出料装置的出料斜槽，完成加工过程。若为多件工件同时加工，则重复从进料装置中抓取工件过程至将工件放置到装置过程， 工作台5上的气动夹头6为四个，分别在0度、90度、180度、270度的位置，加工时四个工件为一单元。每一单元机加工的简略过程是，放置第一工件、旋转90度并粗加工第一工件、放置第二工件、旋转90度并粗加工第二工件、放置第三工件、旋转90度粗加工第三工件及精加工第一工件、放置第四工件、旋转90度精加工第四工件及精加工第二工件、抓取加工完的第一工件、第二次放置第一工件、旋转90度并粗加工第二次放入的第一工件及精加工第三工件、取出加工完的第二工件并第二次放入第二工件，依次累推，实现循环加工过程。
气电加工设备可以作为模块化自动生产系统的一部分内容，可以用在小型工件加工的生产线上，该系统是集电气技术、PLC编程、传感器、气动等技术为一体，它具有模块化、 综合性和易扩充性等特点，通过生产线控制系统进行控制。采用现代气动技术及计算机控制技术，对生产线进行模块化及标准化，可对不同的生产装配线配备不同的标准化气动模块，组成大型的加工、装配生产线。模块包括物料输送，工件装夹，机械加工，质量检测，产品分检等。模块间通过现场总线互相通讯，可大大缩短设计、加工、安装及调试周期。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种气电加工设备，包括进料装置、出料装置、工作台、夹头和机加工装置，其特征在于所述气电加工设备还包括气电控制系统，所述工作台为气动旋转分度工作台，所述夹头为气动夹头，所述夹头设置在所述工作台上，所述气电加工设备设有气动夹具，所述气电控制系统能控制所述气动夹具产生抓取工件至所述夹头上或从所述夹头上取下工件的动作， 所述机加工装置能对所述夹头上的工件进行加工。
2.根据权利要求1所述的气电加工设备，其特征在于所述气动夹具包括气抓手和气缸，所述气缸分为第一气缸、第二气缸和第三气缸，所述第一气缸使所述气抓手产生前后运动，所述第二气缸使所述气抓手产生左右运动，所述第三气缸使所述气抓手产生上下运动。
3.根据权利要求2所述的气电加工设备，其特征在于所述第一气缸上设置第一传感器和第二传感器，所述第二气缸上设置第一传感器、第二传感、第三传感器和第四传感器， 所述第三气缸上设置第一传感器和第二传感器，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸通过其上设置的传感器能够位于以下位置第一、初始位置第一气缸位于其第一传感器位置；第二气缸位于其第一传感器位置； 第三气缸位于其第一传感器位置；第二、抓取未加工工件位置第一气缸位于其第一传感器位置；第二气缸位于其第二传感器位置；第三气缸位于其第二传感器位置；第三、在夹头上放置或抓取工件位置第一气缸位于其第二传感器位置；第二气缸位于其第三传感器位置；第三气缸位于其第二传感器位置；第四、放置已加工工件位置第一气缸位于其第一传感器位置；第二气缸位于其第四传感器位置；第三气缸位于其第二传感器位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气电加工设备，其特征在于所述机加工装置为钻孔机、铣削机或打磨机。
5.根据权利要求4所述的气电加工设备，其特征在于所述工作台的分度角度为90 度，所述机加工装置为第一机加工装置和第二机加工装置，分别设置在所述工作台的两侧， 所述第一机加工装置对工件进行粗加工，所述第二机加工装置对工件进行精加工。
6.一种如权种要求1至5中任一项所述的气电加工设备的控制方法，其特征在于包括如下步骤第一步控制气动夹具位于初始位置，控制气抓手闭合；第二步控制气动夹具位于抓取未加工工件位置，控制气抓手从进料装置中抓取工件；第三步控制气动夹具位于夹头上放置工件位置，控制气抓手放置工件至夹头；第四步控制气动夹具离开在夹头上放置工件位置；第五步控制机加工装置对工件进行加工；第六步控制气动夹具位于夹头上抓到工件位置，控制气抓手从夹头抓取工件；第七步控制气动夹具位于放置已加工工件位置，控制气抓手放置工件至出料装置。
7.根据权利要求6所述的气电加工设备的控制方法，其特征在于在所述第二步之后， 经过1秒的停留后再进入第三步。
8.根据权利要求6所述的气电加工设备的控制方法，其特征在于所述第五步中的加工过程为①、气动夹头旋转90度，第一机加工装置对工件进行粗加工；②、气动夹头旋转180度，第二机加工装置对工件进行精加工；③、气动夹头旋转90度，气动夹头松开。
9.根据权利要求8所述的气电加工设备的控制方法，其特征在于所述粗加工和精加工的加工时间均为10秒。
10.一种自动加工生产线，由多个权利要求1至5中任一项所述的气电加工设备组成， 通过生产线控制系统进行控制。
全文摘要
本发明公开了一种气电加工设备、气电加工设备的控制方法以及气电加工设备组成的自动加工生产线。本发明中使用大功率的气动夹头，配合分度台的帮助，进行气动的抓放装载和卸载进行工件的运输。使用了此设计，对中、大批量的小型工件进行钻孔、埋头钻和倒车角有积极作用，使过程简单可控，完全自动化。操作简单，减少劳动者的工作强度，节约了劳动成本。而且将减少工件在人为加工时的误差，使工件达到持续一致的统一精度，提高生产效率和产品质量。
文档编号B23Q7/04GK102513871SQ201110394989
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者孙晓宇, 张洪亮, 张顺龙, 朱燕青, 黄郴 申请人:上海电机学院