柔性加工中心單元工件自動(dòng)識(shí)別及自動(dòng)加工技術(shù)
柔性制造單元（FMC)有獨(dú)立的工件儲(chǔ)存站和 單元控制系統(tǒng)，能在機(jī)床上自動(dòng)裝卸工件，自動(dòng)檢測(cè) 工件，從而可實(shí)現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種 小批量生產(chǎn)應(yīng)用。1 8托盤鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)概述鏈?zhǔn)酵斜P交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。托盤上裝夾 有夾具及工件，在加工過程中，它與夾具及工件_起 流動(dòng)，類似通常的隨行夾具。環(huán)形工作臺(tái)用于工件的 輸送與中間存儲(chǔ)，托盤座在環(huán)形導(dǎo)軌上由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈 拖動(dòng)而回轉(zhuǎn)，每個(gè)托盤座上有地址識(shí)別碼。當(dāng)—個(gè)工件加工完畢，精工機(jī)床發(fā)出信號(hào)，由上 下料驅(qū)動(dòng)裝置將加工完的工件（包括托盤）拖至回 轉(zhuǎn)臺(tái)的空位處，然后由托盤驅(qū)動(dòng)裝置將加工完的工件 (包括托盤）轉(zhuǎn)至手動(dòng)上下料區(qū)對(duì)應(yīng)工位，再由上下 料驅(qū)動(dòng)裝置拖至手動(dòng)上下料區(qū)，由操作者進(jìn)行拆卸，并裝上待加工工件；同時(shí)待加工工件（包括托盤）轉(zhuǎn)至上下料區(qū)對(duì)應(yīng)工位，然后將待加工工件推至上下 料區(qū)，由上下料驅(qū)動(dòng)裝置拖至交換區(qū)，再由加工中心的交換裝置將夾具及待加工工件移至加工區(qū)定位 加工。2夾具光目識(shí)別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖2所示，工作臺(tái)2安裝在機(jī)床交換區(qū)下支撐 結(jié)構(gòu)1上，在工作臺(tái)2的上方安裝有裝夾工件4的夾 具10。在夾具10下方底座上鑲嵌有夾具標(biāo)志塊3, 在夾具10下方底座的側(cè)邊處位于機(jī)床交換區(qū)下支撐 結(jié)構(gòu)1上安裝有激光發(fā)射器7。在機(jī)床交換區(qū)上支撐 結(jié)構(gòu)5上安裝有激光接收器6,激光發(fā)射器7與激光 接收器6相對(duì)設(shè)置。在機(jī)床交換區(qū)下支撐結(jié)構(gòu)1上安裝有與氣動(dòng)裝置 相接的氣缸9，與氣缸9相配的活塞桿的外端頭連接 有護(hù)罩8，護(hù)罩8與激光發(fā)射器7相配，即可罩在激 光發(fā)射器7的上方。加工工件時(shí)，操作者將工件4裝卡完成后，按下 手動(dòng)按鈕，使機(jī)床精工系統(tǒng)得知裝卡完成。系統(tǒng)發(fā)出 信號(hào)，氣缸9動(dòng)作，帶動(dòng)護(hù)罩8運(yùn)動(dòng)，使激光發(fā)射器 7露出來，氣缸9帶動(dòng)護(hù)罩8運(yùn)動(dòng)到指定位置停止。 激光發(fā)射器7開始發(fā)射激光。夾具標(biāo)志塊3遮擋部分 激光，在上方的激光接收器6接收激光。機(jī)床精工系 統(tǒng)根據(jù)激光接收器6接收到激光的實(shí)際寬度判斷夾具 的具體編號(hào)。激光發(fā)射器7結(jié)束發(fā)射激光，然后氣缸 9動(dòng)作，帶動(dòng)護(hù)罩8回位，罩在激光發(fā)射器7上，加 工作業(yè)時(shí)起到保護(hù)激光發(fā)射器7的作用。整體結(jié)構(gòu)簡 單，動(dòng)作靈活可靠，可準(zhǔn)確識(shí)別夾具，保證被加工工 件與系統(tǒng)的加工程序一致，提高了機(jī)床的工作效率，進(jìn)一步提高了自動(dòng)化程度，降低了工件的加工成本。3 8APC夾具識(shí)別精工系統(tǒng)托盤庫的啟停和定位是通過I/O LINK軸進(jìn)行的， 該軸通常對(duì)外圍機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定動(dòng)作的控制完成某種特 定的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。該控制方法是通過FANUC系統(tǒng)提 供的POWER ATE CNC管理功能對(duì)I/O LINK軸進(jìn)行 控制，通過Pi系列放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該放大器通過 I/O LINK接口與CNC相連，CNC通過PLC梯形圖對(duì) 該接口進(jìn)行控制從而對(duì)伺服電機(jī)的控制，見圖3。圖3數(shù)據(jù)I/O LINK進(jìn)行傳輸、傳遞指令和反饋信息 夾具的辨別。選用數(shù)字型激光傳感器，對(duì)夾具特 定的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)區(qū)域?qū)鞲衅鞴饽徽趽?大小從而改變輸出電流的大小，電流信號(hào)通過系統(tǒng)的 模擬量輸入模塊輸入到CNC系統(tǒng)中，再經(jīng)過PLC內(nèi) 部功能塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換辨別（圖4)，然后再通過PLC的 邏輯順序通過系統(tǒng)外部工件號(hào)檢索功能調(diào)用相應(yīng)的加 工程序（見圖5)。(0)托盤庫有8個(gè)托盤（或托盤庫7個(gè)，機(jī)內(nèi)1個(gè))(1) 設(shè)定托盤庫的原位。(2) 在托盤上安裝夾具。(3) 設(shè)定要加工的托盤號(hào)。(4) 通過NC指令啟動(dòng)托盤庫，托盤庫按照設(shè)定 的順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，(5) 旋轉(zhuǎn)到位后，程序被調(diào)用出來后相應(yīng)的夾 具托盤通過傳動(dòng)裝置送到待交換區(qū)內(nèi)，當(dāng)夾具托盤確 認(rèn)到位后，夾具光目識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)夾具進(jìn)行檢測(cè)， 把工件的數(shù)字化編號(hào)信號(hào)輸入到系統(tǒng)內(nèi)。(6) 夾具光目識(shí)別系統(tǒng)成功識(shí)別后，交換裝置 啟動(dòng)，把待機(jī)側(cè)的夾具及工件交換到加工區(qū)，通過 PLC調(diào)用相應(yīng)的程序，見圖6，然后加工程序運(yùn)行。(7) 托盤庫旋轉(zhuǎn)到與待機(jī)位托盤號(hào)相對(duì)應(yīng)的工 位，把待機(jī)位的托盤還回到托盤庫中。(8) 托盤庫旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)設(shè)定的需要加工的夾 具，寺待加工區(qū)內(nèi)加工完成。(9) 加工區(qū)內(nèi)加工完成后，傳感器檢測(cè)托盤庫 側(cè)需要加工的夾具，然后調(diào)出相應(yīng)的程序，重復(fù)步驟 (7),把待加工的夾具及工件交換到加工區(qū)。數(shù)據(jù)通過I/O LINK進(jìn)行傳輸、傳遞指令和反饋 信息。CNC—AMP,控制AMP執(zhí)行指定的動(dòng)作。AMP—CNC即AMP反饋給CNC的信息，目前 AMP處在何種狀態(tài)。4結(jié)論提出的激光工件識(shí)別系統(tǒng)有效提高了識(shí)別的可靠 性和穩(wěn)定性，可識(shí)別工件的數(shù)量也得到了提高。通過 工件自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)加工系統(tǒng)，柔性制造單元的自動(dòng) 化程度得到了提高，同時(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性也得到了 提高。