CN110142629A - 自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统 - Google Patents

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金恒林
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Abstract

本发明公开的一种自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，旨在提供一种解决通用真空吸盘装夹薄板零件自动化程度低问题，本发明通过下述技术方案予以实现：可编程逻辑控制器PLC与数控机床控制系统进行信号交互，压力传感器将压力信号送入可编程逻辑控制器PLC，向真空源和电磁阀发送控制信号；真空吸吸附装置通过自动联接器自动联接与断开真空源，自动控制系统通过压力传感实时监测真空吸盘真空度，对吸附装置的真空度进行信号实时采集，根据采集到的信号自动控制真空吸附装置工作，控制真空源保持吸盘内恒压。本发明解决了多品种薄板类零件在柔性自动化加工生产线上加工自动装夹固定技术难题，同时减少了人为干预带来的不确定因素。

Description

自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统
技术领域
本发明涉及一种主要应用于机械加工领域，自动化加工生产线上装夹固定待加工薄壁类零件的自动化夹具系统。
背景技术
现有技术带有框格筋条的薄板类零件装夹加工通常采用真空吸附加工，薄板铣削加工主要有两种方式，用端面铣刀铣平面和立铣刀加工型腔。电子设备的薄板类结构件越来越多，避免在加工中的变形是此类材料构成的薄板零件加工的难题。现有薄板类零件铣削加工时,主要依靠人工操作,对操作人员的技术要求高在铣削过程中受力不均衡及零件刚度的变化引起的变形无法控制,容易造成零件报废。加工薄板时工件吸附力不易掌握。根据不同材料采用方法不同，黑色金属类可以采用电磁技术吸附和真空吸附平台加工，而铝、铜合金、塑料等非磁性材料通常使用真空吸盘吸附加工。这种真空吸盘吸附装夹固定薄板零件方法国内外应用比较普遍，国内目前采用真空吸附装置是真空吸盘+真空泵组成，需要操作人员装卸零件，没有安全报警功能，需要依靠人工值守防止安全事故发生，另外在大批量自动化加工生产线采用专用真空吸附工装或者专用气动夹具，例如汽车钣金件加工，因为这类专用吸盘或者气动夹具在小批量多品种零件加工中需要设计定制大量专用吸盘或夹具，因此不适用。
现在真空吸附装置靠人力搬运到机床工作台上固定，真空源与真空真空吸盘连接与断开依靠人工完成。随着智能制造需求，国内柔性自动化加工生产线建设已是必然趋势，为了柔性自动化加工生产线可以实现安全可靠、高效、24小时无人值守加工小批量多品种薄板类零件，必须解决通用真空吸盘装夹薄板零件自动化程度低问题。国内加工行业自动化起步较晚，国内研究成果较少，未查到相关研究成果。
发明内容
为了扩大自动化加工生产线加工适用产品范围，解决机械加工领域小批量多品种薄板类零件，在柔性自动化加工生产线全自动化加工过程中存在自动化程度低，可靠性和安全性不足的问题，本发明提供一种能够实现薄板类零件在柔性自动化加工生产线上，安全可靠自动装夹固定，提高生产效率，扩大自动化加工生产线适用产品范围的真空吸附系统，以解决通用真空吸盘装夹薄板零件自动化程度低问题，
本发明的上述目的可以通过以下技术方案予以实现：一种自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，包括：真空吸附装置1、自动联接器2、含可编程逻辑控制器PLC控制电器箱、真空源、电磁阀、压力传感器的自动控制系统3，其特征在于：通用真空吸盘与通用自动化搬运托盘组装成为真空吸附装置，待加工薄板类零件安装于通用真空吸盘表面，基座安装于数控机床工作台，托盘、真空吸盘装配与薄板类零件预装为真空吸附装置1，自动连接装置2移动端安装于吸盘侧壁，自动连接装置2固定端安装于机床工作台，压力传感器安装于自动连接装置2固定端，真空电磁阀通过管道连接真空源和自动连接装置2固定端。可编程逻辑控制器PLC与数控机床控制系统进行信号交互，压力传感器将压力信号送入可编程逻辑控制器PLC，可编程逻辑控制器PLC向真空源和电磁阀发送控制信号。自动控制系统3对真空吸附装置的真空度进行信号实时采集，根据压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，保证真空吸附装置1安全可靠工作。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明采用自动联接装置实现了“真空吸吸附装置”与“真空源”之间的自动连接与断开。“自动控制系统”对吸附装置的真空度进行信号实时采集，根据采集到的信号自动控制真空吸附装置工作。通过压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，保证了真空吸附系统安全可靠工作。结构紧凑，占地面积少，操作简单维护方便。在不需要定制大量专用吸盘或夹具条件下，实现小批量多品种薄板类零件在柔性自动化加工生产线上安全可靠自动装夹固定，提高生产效率，扩大自动化加工生产线适用产品范围。
本发明将压力传感器安装于自动联接器2固定端，真空吸吸附装置1通过自动联接器2自动联接与断开真空源，真空度可靠、性能稳定、寿命长，能够实现薄板类零件在柔性自动化加工生产线上，安全可靠自动装夹固定，实现通用真空吸盘在柔性自动化加工生产线自动化应用，提高生产效率。铣削加工时采用通过自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统装夹零件，能够解决薄板类零件加工的变形难题。该装夹方式可实现零件快速装夹定位,能避免因采用通用的装夹方式零件在加工时受集中应力而变形的缺陷,同时装夹效率更高,加工质量一致性更好。可以解决小批量多品种薄板类零件在柔性自动化加工生产线上加工自动装夹固定技术难题，可以极大提高柔性自动化加工生产线加工产品范围，提高生产效率，保证产品质量，同时可以减少人为干预带来的不确定因素。
具有实时监控和安全报警功能。本发明使用机械手将“真空吸附装置”搬运至数控机床内，精确安装，自动连接装置与“真空源”自动连接。自动控制系统的通过压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，监控、控制、报警等保证真空吸附系统安全可靠工作。
附图说明
为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图给出最佳实施例，从而使本发明的细节和优点变得更为明显。
图1是本发明自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统的构造示意图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
具体实施方式
参阅图1。在以下描述的优选实施例中，一种自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，包括：真空吸附装置1，自动联接装置2，含可编程逻辑控制器PLC控制电器箱、真空源、电磁阀、压力传感器的自动控制系统3，其中：通用真空吸盘与通用自动化搬运托盘组装成为真空吸附装置，待加工薄板类零件安装于通用真空吸盘表面，基座安装于数控机床工作台，托盘、真空吸盘装配与薄板类零件预装为真空吸附装置1，自动连接装置2移动端安装于吸盘侧壁，自动连接装置2固定端安装于机床工作台，压力传感器安装于自动连接装置2固定端，真空电磁阀通过管道连接真空源和自动连接装置2固定端。可编程逻辑控制器PLC与数控机床控制系统进行信号交互，压力传感器将压力信号送入可编程逻辑控制器PLC，可编程逻辑控制器PLC向真空源和电磁阀发送控制信号。自动控制系统对真空吸附装置的真空度进行信号实时采集，根据压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，保证真空吸附系统安全可靠工作。最后使用机械手将真空吸附装置搬运至数控机床内，精确安装。自动连接装置与真空源自动连接，自动控制系统负责全套装置监控、控制、报警等。真空吸附系统可以设计为一个便于移动的机柜形式,真空泵、储压罐、过滤器、控制箱等全部装在机柜内,机柜上只露出控制面板和气管的接头；机柜底部设计为开放式,便于散热,并安装4个可止动的滚轮,方便在车间内移动和固定。
实现吸附装置自动控制，通过压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，恒压范围可以任意设定，实现灵活、稳定控制真空吸附效果，保证真空吸附系统安全可靠工作。
在硬件安装中，基座和自动连接装置2的固定端安装于数控机床工作台上；自动连接装置2的移动端与真空吸附装置1联接；真空源3与自动连接装置2所包含固定端连接；待加工薄壁类零件与吸盘预组装固定；传感器及自动控制系统正确接线；控制程序按下述控制逻辑编写调试完成；启动自动加工，PLC控制机床门自动打开，机械手搬运真空吸附装置1安装于基座上，同时自动连接装置2的移动端与固定端实现初步连接；机械手撤回，机床反馈“安装完成信号”至PLC；PLC控制机床门关闭，同时控制电磁阀开，真空源开始工作，真空吸附装置内部开始抽真空，压力传感器开始实时监测真空度信号，此时自动连接装置2实现自动连接，当压力信号达到程序设定真空度值时，PLC控制电磁阀关闭并保压，发出数控机床调用数控程序开始加工指令；数控机床接收PLC控制指令执行程序调用并运行数控程序，加工零件，加工完成后停机并反馈“加工完成信号”至PLC，加工过程中压力传感器实时监测真空度，并由PLC控制真空度保持恒定范围；PLC接收机床反馈完成信号后控制电磁阀关闭并泄压，恢复真空吸附装置1内部压力与大气压一致，自动连接装置2自动断开；压力传感器和真空源停止工作；PLC控制机床门开，机械手取出真空吸附装置；程序运行结束，整个加工过程完成。
然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，包括：真空吸附装置(1)、自动联接器(2)、含可编程逻辑控制器PLC控制电器箱、真空源、电磁阀、压力传感器的自动控制系统(3)，其特征在于：通用真空吸盘与通用自动化搬运托盘组装成为真空吸附装置，待加工薄板类零件安装于通用真空吸盘表面，基座安装于数控机床工作台，托盘、真空吸盘装配与薄板类零件预装为真空吸附装置(1)，自动连接装置(2)移动端安装于吸盘侧壁，自动连接装置(2)固定端安装于机床工作台，压力传感器安装于自动连接装置(2)固定端，真空电磁阀通过管道连接真空源和自动连接装置(2)固定端；可编程逻辑控制器PLC与数控机床控制系统进行信号交互，压力传感器将压力信号送入可编程逻辑控制器PLC，可编程逻辑控制器PLC向真空源和电磁阀发送控制信号；自动控制系统(3)对真空吸附装置的真空度进行信号实时采集，根据压力传感实时监测真空吸盘真空度，并控制真空源保持吸盘内恒压，保证真空吸附装置(1)安全可靠工作。
2.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：压力传感器安装于自动联接器(2)固定端。
3.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：真空电磁阀通过管道连接真空源和自动连接装置(2)固定端。
4.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：可编程逻辑控制器PLC与数控机床控制系统进行信号交互，压力传感器将压力信号送入可编程逻辑控制器PLC，向真空源和电磁阀发送控制信号。
5.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：自动连接装置与真空源自动连接，自动控制系统负责全套装置监控、控制和报警。
6.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：PLC控制机床门关闭，同时控制电磁阀开，真空源开始工作，真空吸附装置抽真空，压力传感器实时监测真空度信号，当压力信号达到程序设定真空度值时，PLC控制电磁阀关闭并保压，发出数控机床调用数控程序开始加工指令。
7.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：数控机床接收PLC控制指令执行程序调用并运行数控程序，加工零件，加工完成后停机并反馈加工完成信号至PLC，加工过程中压力传感器实时监测真空度，并由PLC控制真空度保持恒定范围。
8.如权利要求1所述的自动化吸附装夹固定待加工薄壁类零件的真空吸附系统，其特征在于：PLC接收机床反馈完成信号后控制电磁阀关闭并泄压，恢复真空吸附装置(1)内部压力与大气压一致，自动连接装置(2)自动断开；压力传感器和真空源停止工作；PLC控制机床门开，机械手取出真空吸附装置，程序运行结束，整个加工过程完成。
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