一种新型的U形梁物料管理生产线

2015-06-07宋曙平何梦辉李永刚王加柱

锻压装备与制造技术 2015年1期

宋曙平，何梦辉，李永刚，王加柱

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南 250306）

0 引言

国内现有的U形梁物料管理生产线（系统），采用加工设备外独立的存储库区，对U形纵梁进行单独存储，单独运料机构，即将链条嵌入送料辊道机构中通过链条升降装置（液压式）将U形梁慢慢从送料辊道机构升起，通过链条将梁输送到链式上料输送机构上，然后由链式上料输送机构将U形梁送到固定存料区存放，最后通过U形梁存料区侧的吸盘行吊把U形梁放至加工区域。此种方式定位精度差，速度慢，吸盘行吊只能吸取固定存料区上的U形梁，不能横跨整个上料区域，占地空间大，效率低。

1 新型生产线结构组成

如图1所示为该新型U形梁物料管理生产线，包括送料辊道机构，安装在送料辊道机构上的端头定位装置、升降机构和推料定位机构，以及在送料辊道机构上嵌入式安装的链式上料输送机构。在送料辊道机构两侧设置有U形梁固定存料区；在送料辊道机构和U形梁固定存料区的上方，设置工作范围覆盖整个区域的龙门式吸盘行吊；右侧夹钳送进机构和左侧夹钳送进机构设置在送料辊道机构的两侧与送料辊道机构衔接，用以提供加工生产时所需要的梁。

1.1 送料辊道机构

如图1所示，包括装有对射开关的检测支架，在送料辊道机构中安装端头定位机构的辊道支架底部装有减速电机，辊道支架上每隔一定的间距装有导向板和侧压辊轮装置，在辊道支架上设置有若干个动力辊，在动力辊上安装双排链轮，双排链轮通过链条互相连接；双排链轮均装在电机链轮一侧，跟电机链轮通过链条连接检测支架上设置对射开关用于检测不同位置上是否有梁（梁的长度4m～12m），通过信号可确认无U形梁的情况下，上一道工序的U形梁需要往输送辊道上送梁；有U形梁的话，辊压出料辊道停止送U形梁。U形梁的运行速度以及停止的位置，依靠减速电机驱动电机链轮和链条来完成，辊道支架上装有导向板和侧压辊轮装置起到导向和防止梁发生偏移的作用。

图1 物料管理生产线布置图

1.2 推料定位机构

如图1所示，包括带有导轨的安装架，在安装架上安装有推料定位气缸，推料定位气缸的活塞杆前端与连接板连接，连接板侧面通过螺钉跟滑块连接，连接板的后端安装有固定销块，在固定销块上安装定位销，通过推料定位气缸的伸缩推动连接板上的定位销来完成推料和定位的动作。该推料定位机构主要起到两方面作用：一是定位作用，二是推料作用。

1.3 升降机构

如图1所示，包括一端安装在送料辊道机构上的支撑架，通过销轴固定在支撑架上的升降支撑件，升降气缸的前端与关节轴承连接，通过关节轴承与升降支撑件铰接，升降气缸尾端铰接在送料辊道机构上，耐磨板固定在升降支撑件上，接近开关固定在挡块上，通过升降气缸的伸缩来完成抬起U形梁和下放U形梁的动作。

1.4 端头定位机构

如图1所示，包括固定在送料辊道机构端头上的支座，支座上装有便于导柱沿轴向移动的轴套滑动副，通过两个导柱和后挡板固定在支座上的挡板，矩形弹簧套在轴上并通过轴固定在挡板上，一端靠挡板固定，另一端靠支座固定，并在轴上自由移动；检测板固定在挡板上，检测板恰能通过支座上的孔，孔的上方装有发讯开关，当挡板压缩弹簧时，挡板上方的检测板恰好通过支座上的孔，到达发讯开关的检测范围时，发讯开关发出讯号，送料辊道机构停止送料；挡板后面靠近矩形弹簧的一侧装有防撞撞块，用以防止矩形弹簧被意外损坏，完成对U形梁的纵向定位。

1.5 链式上料输送机构

如图1所示，包括通过大轴承座固定在送料辊道的一侧上，另一端通过大轴承座将大链轮固定在固定支座上的，安装在链条支架上的联轴器、减速电机和长短不一的轴将五条链条支架连接在一起，链条的端头，靠近送料辊道机构上的端头定位机构设定为第一接料位，通过检测装置，用于检测有无梁，当无梁时，推料定位机构将U形梁移动到此位置，靠近外侧的轴的一端连有编码器，用以控制链条的水平运动距离，通过减速电机控制传动链条移动的速度，使链条移动一个设定好的距离（间距可以梁宽具体设定）时就停止，通过编码器能准确地确定梁移动的距离。固定支座的一侧（即装有减速电机的一侧）安装有行程开关，用于检测梁到达此位置（即终点）后发讯，表示梁已排满，停止动作不再放梁。

1.6 龙门吸盘行吊

如图1所示，包括4个支撑主架，支撑主架通过2个横梁和2个横撑连接组成一个龙门框架，并在横梁的两侧即链式上料输送机构的两端装有辅助支撑架，横梁上装有由水平驱动装置、竖直提升驱动装置和吸盘组成的吸盘行吊传动机构，水平驱动装置安装在吸盘行吊传动机构的外侧，竖直提升驱动装置安装在吸盘行吊传动机构的内侧，吸盘装在竖直提升驱动装置的下端，吸盘的升降靠竖直提升驱动装置驱动其两侧的齿轮沿着齿条竖直方向移动，来完成吸梁放梁的动作，吸盘的水平移动通过水平驱动装置驱动其两侧的齿轮沿着齿条推动装有吸盘的竖直提升驱动装置水平移动来完成梁的水平方向移动。

吸盘为电永磁铁，给短时正向脉冲后励磁并保持，断电后不失磁，需反向通电去磁；两套水平驱动装置的吸盘可以在U形梁存料区任意位置（就近原则）取梁，并在规定的存料区范围内放料。水平驱动装置的中间分别加检测开关、感应块，防止水平驱动装置相撞，大大缩短了U形梁的加工时间，极大提高了生产效率。

2 工作原理

工作过程：第一根和第二根U形梁（放在链式上料输送机构两侧的上料支撑辊上面的两根U形梁）由上一道工序的辊压出料道进入U形梁存料区的送料辊道机构之前。

首先，确定U形梁需要运往加工设备1号线和2号线直接加工或者直接放到固定存料区存放时，都需要对U形梁进行定位后才能进行加工或存放以保证位置准确；在U形梁还没有进入进料辊道之前，安装在送料辊道机构上的推料定位机构的推料气缸的活塞杆需要伸到最长状态将定位销移到进料辊道的另一侧以便完成定位动作，等U形梁到达端头停止后，推料定位气缸的活塞杆缩回将定位销近U形梁，将U形梁进行定位，再由龙门式吸盘机构上的吸盘将U形梁放到1号线或者2号线上进行加工或者放到固定存料区上暂存。以上工序循环进行，直到存料区上放满U形梁为止。

其次，确定U形梁需要放到链式上料输送机构上暂存时，推料定位机构的推料定位气缸保持初始状态，当U形梁到达端头定位机构停止后，通过安装在送料辊道机构一侧的梁端检测装置上的检测开关进行检测，靠近送料辊道机构一侧的位置设定为第一接料位，当第一接料位上没有U形梁时，升降机构将U形梁抬起，推料定位机构的推料定位气缸的活塞杆伸出带动定位销将U形梁沿着耐磨板推到升降机构上安装的挡块内侧定位后，安装在端头上的接近开关发讯，推料定位机构停止推料，推料定位机构的推料定位气缸缩回；升降机构中的升降气缸活塞杆缩回，升降机构降到初始状态。U形梁恰好落在链式上料输送机构上，链条带动U形梁开始运动。通过减速电机控制传动链条移动，将U形梁运到指定位置（此距离根据梁的宽度来设定）时就停止，在减速电机轴末端加一个编码器，通过编码器能准确地确定U形梁移动的距离。

反复循环直到链条上放满U形梁为止。固定支座的一侧（即装有减速电机的一侧）安装有发讯开关，用于检测U形梁到达此位置（即终点）后，即U形梁已排满。此时循环停止不再放梁。

3 方案优势

本生产线与U形梁加工设备嵌入式配置，并有专门的推料定位机构和升降机构，链式上料输送机构，既能起到输送U形梁的作用，又能起到存放U形梁的作用，龙门式吸盘行吊横跨整个存料区域，两组吸盘行吊能在U形粱存料区范围内的任何位置（就近原则）进行吸梁。本生产线运料机构多元化，既可直接给加工设备配料、送料，也可并行给各存储区配料、存储，还可由存储区向加工设备配料、送料；可实现在线、并行、全自动化运行。占地空间小；并行运行，效率高；自动化连线运行，降低劳动成本；综合优势突出。

本物料管理系统采用新型分料机构，对汽车U形纵梁进行分流存储管理。目前在国内汽车纵梁加工行业中，在技术上有以下显著特点：①自动分料机构嵌入式安装在传输辊道中，不占用其他场地空间；②固定存料区，采用自动分层垛料方式，使物料存储量最大化，目前最宽的U形梁能存储40多根；③移动存料区，采用循环链式传动机构，使物料平铺移动，实现物料长距离转运；④独具特色的龙门式吸盘搬运装置，可以在各个存料区间实现跨区转运，并可实现任意位置（一般采取就近原则）取梁、任意位置放下纵梁；⑤工作节拍适合纵梁车间最快的工序（辊型出料要求），并极大缩短物料加工运输所需时间。