柔性加工中心單元工件自動識別及自動加工技術(shù)
柔性制造單元（FMC)有獨立的工件儲存站和 單元控制系統(tǒng)，能在機床上自動裝卸工件，自動檢測 工件，從而可實現(xiàn)有限工序的連續(xù)生產(chǎn)，適于多品種 小批量生產(chǎn)應用。1 8托盤鏈式結(jié)構(gòu)概述鏈式托盤交換系統(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，類似通常的隨行夾具。環(huán)形工作臺用于工件的 輸送與中間存儲，托盤座在環(huán)形導軌上由內(nèi)側(cè)的環(huán)鏈 拖動而回轉(zhuǎn)，每個托盤座上有地址識別碼。當—個工件加工完畢，精工機床發(fā)出信號，由上 下料驅(qū)動裝置將加工完的工件（包括托盤）拖至回 轉(zhuǎn)臺的空位處，然后由托盤驅(qū)動裝置將加工完的工件 (包括托盤）轉(zhuǎn)至手動上下料區(qū)對應工位，再由上下 料驅(qū)動裝置拖至手動上下料區(qū)，由操作者進行拆卸，并裝上待加工工件；同時待加工工件（包括托盤）轉(zhuǎn)至上下料區(qū)對應工位，然后將待加工工件推至上下 料區(qū)，由上下料驅(qū)動裝置拖至交換區(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夾具光目識別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖2所示，工作臺2安裝在機床交換區(qū)下支撐 結(jié)構(gòu)1上，在工作臺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志塊3, 在夾具10下方底座的側(cè)邊處位于機床交換區(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相對設(shè)置。在機床交換區(qū)下支撐結(jié)構(gòu)1上安裝有與氣動裝置 相接的氣缸9，與氣缸9相配的活塞桿的外端頭連接 有護罩8，護罩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，操作者將工件4裝卡完成后，按下 手動按鈕，使機床精工系統(tǒng)得知裝卡完成。系統(tǒng)發(fā)出 信號，氣缸9動作，帶動護罩8運動，使激光發(fā)射器 7露出來，氣缸9帶動護罩8運動到指定位置停止。 激光發(fā)射器7開始發(fā)射激光。夾具標志塊3遮擋部分 激光，在上方的激光接收器6接收激光。機床精工系 統(tǒng)根據(jù)激光接收器6接收到激光的實際寬度判斷夾具 的具體編號。激光發(fā)射器7結(jié)束發(fā)射激光，然后氣缸 9動作，帶動護罩8回位，罩在激光發(fā)射器7上，加 工作業(yè)時起到保護激光發(fā)射器7的作用。整體結(jié)構(gòu)簡 單，動作靈活可靠，可準確識別夾具，保證被加工工 件與系統(tǒng)的加工程序一致，提高了機床的工作效率，進一步提高了自動化程度，降低了工件的加工成本。3 8APC夾具識別精工系統(tǒng)托盤庫的啟停和定位是通過I/O LINK軸進行的， 該軸通常對外圍機構(gòu)進行固定動作的控制完成某種特 定的運動和動作。該控制方法是通過FANUC系統(tǒng)提 供的POWER ATE CNC管理功能對I/O LINK軸進行 控制，通過Pi系列放大器進行驅(qū)動，該放大器通過 I/O LINK接口與CNC相連，CNC通過PLC梯形圖對 該接口進行控制從而對伺服電機的控制，見圖3。圖3數(shù)據(jù)I/O LINK進行傳輸、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，對夾具特 定的區(qū)域進行檢測，通過檢測區(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)外部工件號檢索功能調(diào)用相應的加 工程序（見圖5)。(0)托盤庫有8個托盤（或托盤庫7個，機內(nèi)1個)(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。(4) 通過NC指令啟動托盤庫，托盤庫按照設(shè)定 的順序進行旋轉(zhuǎn)，(5) 旋轉(zhuǎn)到位后，程序被調(diào)用出來后相應的夾 具托盤通過傳動裝置送到待交換區(qū)內(nèi)，當夾具托盤確 認到位后，夾具光目識別系統(tǒng)運行對夾具進行檢測， 把工件的數(shù)字化編號信號輸入到系統(tǒng)內(nèi)。(6) 夾具光目識別系統(tǒng)成功識別后，交換裝置 啟動，把待機側(cè)的夾具及工件交換到加工區(qū)，通過 PLC調(diào)用相應的程序，見圖6，然后加工程序運行。(7) 托盤庫旋轉(zhuǎn)到與待機位托盤號相對應的工 位，把待機位的托盤還回到托盤庫中。(8) 托盤庫旋轉(zhuǎn)到下一個設(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，傳感器檢測托盤庫 側(cè)需要加工的夾具，然后調(diào)出相應的程序，重復步驟 (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進行傳輸、傳遞指令和反饋 信息。CNC—AMP,控制AMP執(zhí)行指定的動作。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別系統(tǒng)有效提高了識別的可靠 性和穩(wěn)定性，可識別工件的數(shù)量也得到了提高。通過 工件自動識別和自動加工系統(tǒng)，柔性制造單元的自動 化程度得到了提高，同時結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性也得到了 提高。