3.自动线的辅助设备（组合机床）.doc

第二章 自动线的辅助设备 第二章 自动线的辅助设备 2.1 工件输送装置 工件输送装置是自动线中最重要和最富有代表性的辅助设备，它将被加工工件从一个工位传送到下一工位，为保证自动线按生产节拍连续地工作提供条件，并从结构上把自动线的各台自动机床联系成为一个整体。 工件输送装置的型式与自动线工艺设备的类型和布局、被加工工件的结构和尺寸特性以及自动线工艺过程的特性等因素有关，因而其结构形式也是多样的。 根据现有自动线在工序间传送工件所采用的方法和机构，现将工件输送装置分类介绍。 2.1.1输料槽、输料道及其附属机构 1、 输料槽 在加工某些小型旋转体零件（例如盘状、环状零件、圆柱滚子、活塞销、齿轮等等）的自动线中，常采用输料槽作为基本输送装置。 输料槽有利用工件自重输送和强制输送两种型式。由于自重输送的输料槽（简称滚道）不需要其它动力源和特殊装置，因而结构简单，因此，对于小型旋转体工件，大多采用以自重滚送的办法实现自动输送。只有在无法用自重输送或为了保证运送的可靠性时，才采用强制输送的输料槽。 输料槽的截面形状与自动装卸工件装置中的输料槽是相同的，在前面章节中已经介绍。 作为自动线输送装置的输料槽，为了将相邻的两台机床联接起来，自然要比自动装卸工件装置中的输料槽长得多，而且根据机床和提升机构的具体布局情况，常常还需在某一段做成弯曲滚道。实践经验证明，输料槽的结构虽然简单，但若不予足够的重视，则工件在较长的滚道里靠自重输送的过程中，常常因阻塞或失去定向，甚至跳出槽外等故障而不能正常工作。因此，分析影响工件在滚道中正常运送的因素，研究保证工作稳定性的条件，具有重要意义。 （1）、工件形状特性与槽宽的关系 工件在滚道中以自重运送时，最重要的形状特性是长径比（L／D）。输料槽截面宽度B，主要根据工件的长径比来决定。如图2－1所示，工件在输料槽中滚动时，由于存在间隙S，可能因摩擦阻力的变化或工件存在一定锥度误差而偏转一个角度（图2－1a）。当工件的对角线长度C接近或小于槽宽B时，就可能卡住或完全偏转失去原有定向。 当工件偏转到两对角与输料槽侧壁接触时，其对角线C与垂直于侧壁的OM线所成的夹角为γ，此γ角应比摩擦角ρ大，即（摩擦系数）。反之，若如图所示ρ＞γ，则O点的反作用合力R有使工件在Oˊ楔紧的趋势，则工件可能卡住。 从图2－1可如： 图2—1 工件在输料槽中输送的条件 即 因为 ，所以 在极限情况下，，根据三角函数的基本关系有： 代入上式可得允许的最大间隙： （2－1） 从式（2－1）可知，为了工件不被卡住所允许的最大间隙Sk与工件的长径比和摩擦系数有关。随着L／D的增大，对角线长度C将愈加接近L，允许的Sk值亦将减小，当L／D增大到一定程度时，允许的最大间隙Sk可能为零，这就表明工件在输料槽中已不能可靠地靠自重运送。一般当L／D＞3.5～4时，工件以自重滚送的可靠性就很差了。 工件偏转的程度还与其端面形状有关，如图2－1b其L／D虽与图a一样，但由于两端倒角，所以偏转得厉害一些，因此在应用式（2－1）时，应以计算直径Dj代替式中的D。在图b、图c中，计算直径分别为和。 用式（2－1）计算出来的Sk是在一定的摩擦系数下允许的最大间隙，一般都用于校核计算。在实际决定槽宽B时，应考虑槽宽的制造公差和工件的长度公差，实际最大间隙为： （2－2） 式中 S0——为了保证工件在槽中滚送所必需的最小间隙（可以L为公称尺寸，按h8～h13选取）； ——工件长度公差； ——输料槽宽度B的制造公差。 用式（2－1）校核时，应使 （2－3） 图2－2输料槽的结构 当不能满足式（2－3）的条件，或用式（2－1）计算出=0甚至为负值时，则表明该工件不宜用自重输送，须采用其它方式（如强制）输送。 （2）、输料槽的结构和制造精度 输料槽的结构不良或制造精度不高，会增加工件在运送过程中的摩擦阻力，直接影响输送装置的可靠性。 对于圆柱体、盘状及环状工件，输料槽通常按图1－4a所示，用钢板弯成U形；在倾斜角较大、滚送速度高时则做成封闭式。一般如用手工制作，则输料槽底部转角处呈现圆角，甚至侧壁也存在较大的弯曲误差。在自动线中采用这种结构形式或制作粗糙的输料槽，大多数情况下不能满意地工作。 有些自动线，如图2－2a所示，输料槽的底部用两个长板条1或两根圆棒2代替整个滚动平面，这样就比较容易达到较高的制造精度和大大地减小摩擦阻力。 图2－3 强制运送的输料槽 滚道侧壁所产生的阻力也是不可忽视的。侧壁愈高则阻力愈大，但也不能做得过低，否则，如果工件在较长的输料槽中以较大的加速度运送到终点时，碰撞的工件就可能跳起来，产生歪斜，卡住后面的工件，甚至跳出槽外。所以根据工件的形状应使侧壁有一定的高度，一般推荐，对于圆柱工件，侧壁高度H=（0.6～0.8）D；对于盘状和环状工件H≥D，当用整条长板做侧壁时，应如图2－2a所示，开以长窗口3，一方面减小摩擦阻力，同时便于观察工件的运送情况。此外，侧壁应具有足够的刚性和制造精度，避免产生波浪式的弯曲和在工件经常摩擦及碰撞下形成局部凸起或凹陷的情况。 在某些轴承自动线中，用圆棒代替长板形侧壁（图2－2b)得到了较为满意的工作效果。 （3）、输料槽的倾斜角 一般说来，输料槽的倾斜角愈大，则工件滚送时克服阻力的能力愈强。但倾斜角过大时，一方面易使工件运送速度过大，产生不良后果；另一方面，有时在两台机床之间的输料槽高度差过大，会引起结构和布局上的不合理。因此，倾斜角应根据实际情况合理地确定。当工件滚送时的阻力较大（例如工件的表面粗糙或存在形状误差，输料槽的工作条件不洁净，间隙S较大等）时，倾斜角应较大。在要求具有较小的倾斜角时，为了保证工作的可靠性，必要时须经过试验确定。根据经验，倾斜角约在5°～15°之间。 与自重运送的输料槽相比，因为强制运送的输料槽由外力推动工件，所以无需倾斜放置。图2－3为某轴承自动线所用强制运送的输料槽。在输料槽3的两边设有封闭式链条4，通过电动机6、减速器1带动链轮2转动。在两列链条4上按一定距离连接着推送杆5，链条移动时，杆5便将工件推送向前。 强制运送的输料槽需要附加传动装置，结构比较复杂，但工作可靠性比靠自重运送的为好。 2、输料道 图2－5径向传送工件时料道上V形板的间距 图2－6轴向传送工件时料道上V形板的间距 图2－4重力断续滚送料道示意图 1－工件2－隔离块3－重锤 加工外形较复杂、尺寸较长的轴类工件的自动线，常采用输料道输送工件。输料道输送也分为自重滚送与强制运送两种形式。较重的工件或精加工后的工件，采用自重滚送的型式输送时，为了减缓工件的下落速度及避免工件相互碰撞，可采用缓冲断续滚送的方式，即在料道中安装可以摆动的隔离块（参看图2－4a），当前面一个工件压在隔离块的小端时，扇形大端便向上翘起，将后面一个工件挡住。隔离块还可以安装摆锤或弹簧，调整摆锤高度或弹簧力，能改变滚动阻力，使工件平稳地逐个滚送（图2－4b）。 与自重运送的输料槽一样，自重运送的输料道也必须倾斜一个角度。 对于径向传送工件的料道，其V形板的安装间距P（图2－5）应尽可能的小，以便能贮存较多的工件，但必须保证机械手或提升机构有足够的抓放工件的位置。 对于轴向传送工件的料道，其V形板的间距t（图2－6），可由下式计算： （mm） 式中 L——工件的长度（mm）； 图2－7 链式连续传动的提升机构 S——工件之间的间隙（mm）。 3、提升机构 在采用自重运送的输料槽或输料道时，往往不可能依靠机床的立面布局来形成输料槽（或输料道）两端必要的高度差，必须采用提升机构将上一工序送出的工件提升到一定高度，然后靠自重滚送到下一台机床。 提升机构有连续传动和间歇传动两种类型。连续传动的提升机构大多采用链条传动。间歇传动的提升机构可以采用链条，也可以采用顶杆。对于生产节拍较短的环、盘类零件加工自动线，一般采用连续传动的方式，对于生产节拍较长的轴、套类零件加工自动线，则多采用间歇传动的方式。 图2－7为某汽油发动机挺杆体磨削自动线中所用的链条连续传动提升机构。提升机构的主体用两条槽钢4和5组成，用若干个隔离套6和螺钉7联接，两边用钢板8，9和10封住。两根链条1用夹块11和销子连在一起，装在上、下两个链轮2和13上。在链条1上每隔一定节距装有拨料板3，工件（挺杆体）从提升机的进口I进入，落在拨料板3上以后被带着向上运动，从出口II送出，链轮13通过电动机14和减速器12连续传动。 图2－8链式间歇传动的提升机构 图2－9顶杆式提升机构 这种提升机构可以根据工件的具体形状和尺寸，采用单列链条或双列链条；在链条上可以安装不同的提升构件（如平板、销子、钩钉等）。其连续传动的动力源除了用电动机以外，也可采用液压马达。 图2－8为某油泵齿轮自动线中所用的链条式间歇传动提升机构。两条平行的链条1安装在链轮2和3上。链条之间按一定的节距用小轴相连，两个小轴之间的距离正好容纳一个工件（齿轮）。链轮轴7上装有齿轮6，与油缸4所驱动的齿条5相啮合。活塞每往复一次，链条移动一个步距。为了避免活塞回程时带动链轮倒转，轴7和轴8都以棘轮机构9、10（借用自行车的“飞”）与链轮相联，轴8是固定不转的，并可借调节机构11调整两链轮的中心距。 这种提升机构同时还能起到一定的贮料作用。 图2－9是顶杆式间歇提升机构的结构原理。顶料板2由活塞杆1驱动作上下往复运动，每向上一次，就把一个工件4沿提升机主体的内腔向上推移一个距离。此时工件从弹性掣子3上滑过。活塞向下回程时，工件被弹性掣子3阻住不能落下，因此，当顶料板不断往复推料时，就能将工件一个顶着另一个地不断向上提升。 这种提升机构的结构简单而紧凑，但须在主体内充满工件后才能将最上一个工件送出；同时工件不宜过重，否则顶抬力要求很大，且易压伤工件表面。在顶料板行程终点的附近应开活门以便在调整或修理时从提升机主体内取出积存的工件。 4、附属机构 （1）、分路机构 在应用输料槽的自动线中，若某些工序的生产率较低，为了平衡前后工序的生产节拍，常常把相同的机床并联起来。这时，从上一台机床运来的工件，需用分路机构分配到并联的各台机床上去。 图2－10 分路机构（一） 图2－11 分路机构（二） 图2－10是油泵齿轮自动线中根据“按需分配”原则工作的分路机构，它供两台并联的滚齿机作分配工件之用。在上一台机床加工完成的齿坯从进料滚道7送到分路器的位置Ⅰ的分料叉1中；分料叉与活塞杆2相联。活塞杆的两端是油缸3和4，分别与两台滚齿机的油路相联。当某一台滚齿机加工完毕时，其相应的油缸通油一次，将齿坯拉到相应的分路位置II或III处，再从出料口5或6经输料槽送到该机床上去。 图2－11为顺序分配的分路机构，用以分送小型轴类工件（如丝锥、钻头）。分料器接头4固定在支架1上，其上有若干个分料孔，用导管5分别与各台机床相通。接头4的上部装有可转动的接料套2和转环3。转环3上装有棘爪7，与接料套2外圆周上的棘齿相啮合。当工件进入接料套2之前，先在输料槽内碰撞微动开关，使电磁铁9通电，于是通过拉杆10、11、6、转环3带动接料套2逆时针方向回转一个角度，与另一出料导管5相通，工件便送到相应的机床上去。电磁铁9断电后，弹簧8使转环3复位。 在某些加工环状工件的自动线中，常常在输料槽中开以若干活门，利用电磁铁的通断启闭活门使工件分路。这种分路机构的结构轻简单，但要使用较多的电磁铁和行程开关，因而电控线路相应要复杂一些。 （2）、转向和定向机构 当按工艺要求把工件送到下一台机床需改变其方向时，要采用转向机构。当工件在输送过程中出现位置或方向不符合要求时，需利用定向机构予以校正。 图2－12 转向机构 通常，这类机构都是根据工件的外形或结构特点和定向要求来设计的。 图2－12中表示了几种转向机构的例子。 图2－12 a的转向器2可绕轴心5摆动，在重块4的作用下，处于K向所示位置。当工件从滑道1送到转向器2上后，由于左边的重量大于重块4，于是转向器2逆时针方向摆动，工件便沿斜面进入滚道3内。如果不设此转向器，则工件从滑道1滑至转角处时，可能偏斜而不能顺利滚动。图b为圆锥形转向器，将工件从滚动状态变为滑送。图c为圆盘式转向器，回转180°后将工件调头。图d为利用输料槽的弯曲部分使工件在运送过程中调头。图e 和图f是利用输料槽的特殊组合结构，使环状（或盘状）工件由滚动变为滑送和使之调头。图g是一种使十字轴转向的机构，棘爪2装在滑板4上，由气缸1驱动。当气缸驱使滑板带着棘爪往左回程时，棘爪绕轴3摆动，而从十字轴（工件）5上滑过; 当气缸向前行程时，双臂棘爪（即后面两个棘爪）推动工件5沿着输料槽6前进，而最前面的一个单臂棘爪则将工件拔转90°。 图2－13 定向机构之一 图2－13至图2－15为几种定向机构的例子。当工件为小型台阶轴，其重心又位于小直径一端时（图2－13a左上角），可以利用工件的重心来定向。如图2－13a所示，工件5从输料管1滑到倾斜板2以后，由于其重心在小直径一端，故作弧形滚动，落入倾斜板两侧的料糟3中，因而可以保证工件以大端朝前定向从输料槽4送出。对于重心位于大直径一端的台阶轴，可以采用图2－13b所示的机构定向。图中1为料仓，堆满了工件。定向板3上开有两头窄中间宽的落料口。推料板2与驱动机构（图中未示出）相连。当推料板作往复运动，将工件逐个向左推送时，工件便经由落料口定向，以小头朝前，从出料道4输出。 对于较长而两端直径不同的工件，可以用限位销子来定向。如图2－14a 所示，料斗1的一侧装有两个限位销子2，工件被送入料斗时，小直径一端可以从销子与箱壁之间的空间通过，而大端则被另一销子挡住，因而可保证小头先落下。对于一端具有闭孔的圆柱体，则可以用定向叉定向。图2－14b中定向叉1 在重块2的作用下顺时针方向回转到一定位置。当工件以闭端向前送来时，将碰撞定向叉1仍然以闭端向前落下。如果是开端在前，则如图所示套在定向叉1 上，与定向叉1一同逆时针方向回转，然后以闭端向前落下。 图2－14定向机构之二 图2－15利用液体浮力的定向机构 图2－15为浮力定向机构。油箱5中充满了油液6，并安放有喇叭形料道2、挡板3和链式输送带4。工件为一个带扁尾的圆柱体（见图2－15中上部）。由于扁尾一端较轻，圆柱体一端较重，两端浮力不同，故工件从料道1掉入油箱5中时，工件便以较重的圆柱部分先行，经由料道2到达链式输送带4上。因此可以保证，输送出去的工件，其圆柱部分均排列在右边。 2.1.2 架空式机械手 在自动线中用作输送设备的机械手，如图2－16所示，机械手用桁架架设在自动线的上方，故称为架空式机械手。如图所示，机械手在机床间同时进行输送和装卸工作，每一循环中需完成下列动作： （1）机械手下降，从前一台机床上取下已加工工件； （2）机械手带着工件上升； （3）机械手纵向移动，将工件运送到后一台机床的上方； （4）机械手下降，将工件安放到夹具上； （5）机械手上升； （6）机械手纵向回程到原位，等候完成加工循环。 图2－16 QDX-1曲轴动平衡自动线立面布置示意图 1－测量动平衡机2－第一去重组合钻床3－第二去重组合钻床4－清洗机5．检验动平衡机 6．机械手桁架7、9、11、13-架空式机械手8、10、12、14－液压控制板15－液压马达 分析以上过程可知，机械手需具备三个方面的传动装置： （1）机械手的升降运动； （2）夹爪的张合； （3）机械手的纵向往复运动。 有关（1）、（2）的传动原理与第一章所述装卸工件的机械手是类似的。在自动线中，机械手的升降运动大多采用液压（或气压）传动。夹爪的传动则根据具体情况而定，对于尺寸小，重量轻的工件，为了简化结构，可以采用弹簧式夹爪；但对于尺寸较大或比较重的工件，为了保证输送过程的可靠性，夹爪应采用液压（或气压）传动。 2.1.3步伐式输送装置 步伐式输送装置是组合机床自动线上典型的工件输送装置。在加工箱体类零件的自动线以及带随行夹具的自动线中，使用非常普遍。常见的步伐式输送装置有棘爪步伐式、回转步伐式以及抬起步伐式等几种，下面分别于以介绍。 1、棘爪式步伐输送装置 图2－17棘爪式输送带动作原理图 （1）、棘爪式输送带 图2－17是组合机床自动线中最常用的棘爪式输送带，在输送带1上装有若干个棘爪2，每一棘爪都可绕销轴3转动，棘爪的前端顶在工件6的后端，下端被挡销4挡住。当输送带向前运动时，棘爪2就推动工件移动一个步距；当输送带回程时，棘爪被工件压下，于是绕销轴3回转而将弹簧5拉伸，并从工件下面滑过，待退出工件之后，棘爪又复抬起。 图2－18 输送带的支承滚子 棘爪式输送带1是支承在滚子2上作往复运动的（图2－18）。支承滚子通常安装在机床夹具上，支承滚子的数量应视机床间距的大小而定，一般可每隔一米左右安装一个。输送时，工件3在两条支承板5上滑动，两侧限位板4是用来导向的。当工件较宽时，用一条输送带运送工件容易歪斜，这时可用同步动作的两条输送带来推动工件。 图2－19棘爪式步伐输送带结构 棘爪式输送带的结构，如图2－19所示，它由若干个中间棘爪1、一个首端棘爪2和一个末端棘爪3装在两条平行的侧板4上所组成。由于整个输送带比较长，考虑到制造及装配工艺性，一般都把它做成若干节，然后再用联接板5联成整体。输送带中间的棘爪，一般都做成等距离的，但根据实际需要，也可以将某些中间棘爪的间距设计成不等距的。自动线的首端棘爪及未端棘爪，与其相邻棘爪之间的距离，根据实际需要，可以做得比输送步距短一些，但首端棘爪的间距至少应可容纳一个工件。大连组合机床研究所设计的通用输送带，中间棘爪之间的距离采用350～1600毫米，首端棘爪的间距不小于310毫米，末端棘爪的间距不小于155毫米。 大连组合机床研究所设计的通用输送带，其棘爪与工件之间的联系尺寸如图2－20所示。这种输送带的棘爪高度H有15毫米和25毫米两种规格，可以根据工件具体结构选用。 图2－20棘爪与工件间的联系尺寸 因为步伐式输送装置是一种刚性联接的装置，因此输送带的结构尺寸不仅与输送步距有关，而且与机床在安装调整时的实际距离有关，所以设计输送带时还应注意以下几点： 图2－21棘爪微调机构 ① 在一节输送带上，最好只安装一台机床加工工位的棘爪。如果在一节输送带上装有两台机床的棘爪，则不但要求棘爪间具有精确的距离，而且机床安装时的中心距离要求也很严，这是不合理的。 为了便于调整工作，可以采用如图2－21的微调棘爪。在全线安装调试时装好棘爪，当再一次重新安装自动线时，可以根据机床的实际距离，通过螺钉3对相邻两棘爪端面间的距离A进行微调，只有当两台机床间的安装误差过大，超出螺钉3的调整范围以外时，才修磨某一棘爪的前端a部。 ② 联接板一般固定在前一节输送带上，在制造单位安装调试后，联接板与后一节输送带在中间打一个定位销（见图2－19中K处），运到使用单位时须重新调整，调好后再另打两个定位销。 为了调整方便，在设计各节输送带的长度时，应该注意到使输送带向前到达终点的时候，联接板恰好处于机床间的空位上。 ③ 调整输送带时，输送带向前到达终点，工件应比规定的定位安装位置滞后0.3～0.5毫米（图2－22）。在定位时，定位销以顶端锥度引进工件的定位孔，把工件向前拉到准确的安装位置。如果不留这一滞后量，万一工件在到达终点因惯性而超程时，可能会引起工件定位的困难。因为在这种情况下，插销定位时需把工件引向后退，而工件后端因被棘爪阻挡，往往没有足够的退路，以致定位销不能插进孔中。 图2－24 回转步伐输送装置动作示意图 图2－22步伐式输送带的调整位置示意图 图2－23机械驱动的输送装置 ④ 由于棘爪式输送带不便于在工件的前方设置挡块，所以向前输送速度一般不宜大于16米／分，并且应在行程之末装设行程节流阀减速，以防止工件因惯性前冲而不能保证位置精度。一般推荐在终点前30～60毫米处开始节流。 （2）、输送带的传动装置 步伐式输送带的传动，可以采用机械驱动或者液压驱动。 图2－23所示，是一种机械驱动的输送装置。它由通用的机械滑台传动装置1及输送滑台3组成。工作时，快速电动机5起动，通过丝杆、螺母驱动滑台3，带动输送带2前进，接近终点时，快速电动机5停止而慢进电动机4起动，使工件准确到位。待工件定位夹紧之后，快速电动机5起动反转，使输送带快速返回。这种传动装置，纵向长度大，占地面积多，但结构简单，通用化程度高，一般多用于输送行程较短、不采用液压传动系统的自动线上。 采用液压驱动的输送装置，可以得到较大的驱动力和输送速度，实现缓冲比较容易，调整也方便。加以目前绝大多数的自动线中都具有液压传动系统，所以液压驱动的输送装置得到了广泛的应用。 2、回转步伐输送装置 棘爪步伐输送装置虽然动作简单（因而其传动机构简单），但当输送速度较高时，工件在到达终点时往往因惯性作用向前超程而不能保证位置精度。此外，由于切屑掉入，偶尔也有棘爪卡死、输送失灵的现象。为了提高输送速度及输送工作的可靠性，可以采用回转步伐输送装置。图2－24a所示为这种输送装置的动作示意图。输送带1上的拨爪2是刚性的，工作时输送带先回转一个角度，让拨爪卡住工件（或随行夹具）3的两端，再向前输送一个步距。待输送带到达终点，将工件定位夹紧后，输送带1反转使拨爪2脱开工件（或随行夹具），然后退回原位。图2－24b为回转步伐输送装置输送的一个实例。在输送带5的带动下，装有活塞（工件）3的随行夹具2，可在T形导轨1上移动。处于原位时，固装在输送带5上的成形卡板4竖起在虚线位置。输送时，卡板4与输送带5一起回转45°，使卡板的每一个凹槽卡着一个随行夹具2，同时把四个活塞向前移动一个步距。输送到位后，卡板反转45°而离开工件，输送带5接着退回原位。由于卡板的凹槽，具有限位的作用，可以保证工件输送到终点时具有比较准确的位置，因而这种输送装置，允许采用较高的输送速度（可达20米／分以上）。但回转步伐输送装置的运动较为复杂，除了前进、退回的往复运动外，还有回转运动，所以，它比一般棘爪式输送装置，要多一个回转机构。 图2－25回转步伐输送装置 1. 圆杆 2. 回转机构, 3.回转接头 4.活塞杆 5. 油缸, 6. 缓冲器, 7. 支承滚轮 典型的回转步伐输送装置的结构简图，如图2－25所示，整个输送带由若干节圆杆l 组成，两节的接合处采用了配合，然后用两个互成90°的销子固定。圆杆直径有40、50、60、70毫米几种，其相应的端部小头直径为25、35、40、45毫米。输送带的支承滚轮7一般做成腰鼓形。输送带的往复运动大多数采用液压油缸驱动。为了让输送带回转，活塞杆4与输送带之间采用能相对转动的回转接头3联接。为使行程未端不发生冲击，油缸5两端设有缓冲器6。输送带的回转运动是由专用的回转机构2实现的。 3、抬起式步伐输送装置 图2－26和图2－27为抬起式步伐输送装置。输送时，先把工件抬起一个高度，向前移动一个步距，将工件放到夹具上或空工位的支承上，然后输送带再返回原位。用这种方式，可以输送缺乏良好输送基面的工件以及需要保护基面的有色金属工件和高精度工件。 在图2－26中，输送带7的往复运动由输送传动装置8驱动，其升降运动则由齿条、齿轮和凸轮机构实现。工作时，油缸（图中末示出）驱动齿条1，带动齿轮2、轴3和凸轮4，迫使顶杆5及支承滚轮6上下移动，因而可使输送带升降。这种装置因受凸轮升高量的限制，升降行程一般比较小，故较适用于输送需要保护基面的高精度工件及有色金属工件（这类工件只需抬高几毫米即可）。 图2－26气缸体精加工自动线的抬起式步伐输送器 图2－27曲轴自动线的抬起式步伐输送器 对于外形不规则、缺乏良好输送基面的壳体、大箱体和细长轴类工件，要采用抬起步伐输送装置输送，往往需要有较大的升降行程。此时可以采用如图2－27所示的齿条齿轮机构。图示为输送曲轴的情况。上料时，曲轴1以中间轴颈放在输送带3的V形块2上。输送时，先由油缸5驱动齿条6，经过齿轮齿条使支承滚轮7上升，将输送带3抬起一定高度，然后再由传动装置4将其向前移动一个步距。在夹具及空工位上设有V形支承块8，以便在输送带3升降时托住曲轴。当输送带下降并将工件放到支承V形块8上以后，输送带再迅速退回原位。 当采用升降行程较大的抬起式步伐输送装置时，要注意两个问题：第一，为了保证输送工作的可靠性，往往在输送带上设有保持工件位置稳定的定位元件；第二，为了让输送带及工件通过，夹具的上、下方向需有足够的敞开空间。 4、托盘步伐输送装置。 托盘步伐输送装置也是一种步伐输送装置，但和一般步伐输送装置不同，工件不是在支承板上滑移，而是放在托盘中由步伐输送带运走。托盘是固定在输送带上的。简单的托盘只是一个支承工件的平板。为了在输送过程中保持工件位置正确，托盘中设有工件定位元件，但没有夹紧机构。 图2－28 托盘输送带 图2－28所示为连杆螺栓孔加工自动线上的一组托盘输送带。二条错开布置但同步动作的步伐式输送带1和2，分别装有若干个卧式的托盘5和6，输送带可以在支承滚轮4上往复运动，并有侧导向滚轮3导向。其传动装置与一般步伐输送带的传动装置是一样的。为了满足自动线同时加工四副连杆的要求，每输送一次，托盘5可运载四个连杆体，托盘6可运载四个连杆盖。托盘5上的定位销9和侧限位块10，以及托盘6上的半圆块7和侧限位块8，是输送连杆体和连杆盖时定位用的。 5、步伐输送带—机械手输送装置 图2－29为曲轴油孔加工自动线的输送示意图。工件6的输送是由步伐输送带2的往复运动与机械手7的升降运动互相配合而实现的，活动夹具5与步伐输送带2之间采用插销联接。由于输送带上的销孔（图中未示出）在输送方向上略成椭圆形，活动夹具上的插销为圆柱形，配合有一些间隙，故活动夹具在输送方向上具有一定的浮动余地，当活动夹具被输送到位进行定位夹紧时，定位销便可以顺利地插入定位孔中。 这种输送方法的工作过程如下： 图2－29 曲轴油孔加工自动线输送示意图 1－导轨 2－输送带 3－定位油缸 4－夹紧油缸 5－活动夹具 6－工件 7－机械手 （1）输送带2向前移动一个步距，将载有工件6的活动夹具5牵引至下一工位。接着定位油缸3动作使定位销插入活动夹具的定位孔中，夹紧油缸4动作使顶料棒顶紧工件。然后进行加工。 （2）加工完毕后，夹紧油缸4松开，机械手7下降，将工件6抓紧并提起。 （3）定位油缸3向下拔出定位销，输送带和空着的活动夹具返回原位。 （4）上料工位及其工位的机械手7下降，将工件放在活动夹具上，然后上升返回，并开始下一个工作循环。 这种输送方法的特点是：以活动夹具代替随行夹具，活动夹具既参与加工工作，也参与输送工作。由于活动夹具固定在输送带上，机械手抓起工件后，活动夹具可与输送带一起返回，故自动线不需另设返回系统。但与一般步伐输送的自动线相比，因其输送带返回时间及机械手抓起工件或放下工件的时间，均不可能与加工时间相重合，工作循环时间可能长一些。 这种输送方式，工件不必在支承板上滑移，比较适于运送外形复杂缺乏理想输送基面的零件。 2.1.4随行夹具的退回装置 在组合机床自动线中，对于某些形状复杂、缺少可靠输送基面的工件或有色金属工件，常常采用随行夹具作为定位夹紧和自动输送的附加装置。随行夹具可以做出一个很可靠的输送基面，并采用“一面两孔”的典型定位方式在自动线的工位上安装，从而使某些原来不便于在组合机床自动线上加工的工件成为可能，扩大了自动线的应用范围。 图2－30随行夹具水平返回方式 为了使随行夹具能在自动线上循环工作，当工件加工完毕从随行夹具上卸下以后，随行夹具必须重新返回原始位置。所以在使用随行夹具的自动线上，应具有随行夹具的返回装置。 随行夹具的返回装置，包括返回输送带及与主输送带的联接机构。 1、随行夹具的返回方式 （1）、水平返回方式 图2－30所示，为随行夹具在水平面内作框形运动返回的示意图。图2－30a中的返回输送装置由三条步伐式输送带1、2、3所组成，三条输送带按一定的先后顺序步伐移动。在卸料工位卸下工件后，随行夹具在加工时间内一步一步地经过П形路线回到上料工位。图2－30b是采用三段链条传动以代替步伐式输送带。图2－30c为半圆形链条返回输送带。这种方案比图2－30b占地面积较小，但须注意随行夹具在返回过程中已回转了180°，必要时须在自动线中添设转位装置。 为了有效地利用生产面积，有时把自动线布置成封闭框形。如图2－31所示，把工件两侧面和顶面的加工工位布置在两条纵向输送带上，两端面的加工工位安排在横向输送带上，这样便无须设置专门的返回输送带。但须注意这种方案具有占地面积较短而阔的特点。 水平返回随行夹具使自动线形成封闭框形，为了进入框内必须架桥梯从输送带上跨过。这种方式敞开性好，但占地面积较大，最适用于随行夹具比较重或尺寸较大的情况。 （2）、上方返回方式 图2－31框形布置的自动线 图2－32随行夹具从上方返回的自动线 随行夹具从上方返回，使自动线的结构比较紧凑，占地面积小，但不宜于布置立式机床。图2－32所示为从机床上面返回随行夹具的示意图。随行夹具2在自动线的末端用提升装置3升到机床上方后，经返回输送带4送回自动线的始端，然后用下降装置5降到主输送带1上。有的返回输送带是一条倾斜（1:50）滚道，随行夹具被提升后，在自重的作用下返回。这种方案结构简单，但对于工位多而布局很长的自动线不甚适宜。 图2－33所示为随行夹具从机床的后上方返回的示意图。这种自动线可以布置立式机床，但由于返回输送带2设在机床的后上方，故主输送带1与返回输送带2之间的联接机构较为复杂。 图2－33随行夹具从后上方返回的方式 图2－34随行夹具下方返回方式示意图 （3）、下方返回方式 图2－34为小型自动线随行夹具从下方返回的输送示意图。装着工件的随行夹具2，由输送油缸1直接驱动，一个顶着一个地沿着输送导轨移动到加工工位。全部工序完毕后，工件连同随行夹具一起被送入自动线末端的回转鼓轮5，然后翻转至下面，经机床底座内的步伐式返回输送带4送回自动线的始端，再由回转鼓轮3从下面翻转至上面的装卸工位。两个回转鼓轮是同时动作的。当鼓轮回转时，返回输送带处于中间位置。当鼓轮不动时，返回输送带从鼓轮5中拉出随行夹具和工件并向鼓轮3送入随行夹具和工件。 所谓下方返回，是从底座内返回，这种方式结构紧凑，占地面积小，但维修调整不便，也影响底座的刚性和排屑装置的布置。这种方式多用于工位不多、加工精度不高的小型组合机床自动线上。 图2－35随行夹具的升降装置 2、升降装置 随行夹具从下方返回的小型自动线，其主输送带与返回输送带的高度距离较小，利用回转鼓轮来升降随行夹具是很方便的。但对于随行夹具从上方返回的自动线就不合适了，此时在自动线的始端和末端需要设置升降装置来实现随行夹具的升降。 常用的升降装置结构原理如图2－35所示。这是一种利用钢绳增倍的机构。由于钢绳6的一端固定，另一端悬挂着升降台2，故当油缸1中的活塞杆推动装有滑轮7的滑架4沿着导柱5移动时，升降台2便以双倍的速度与行程跟着移动。升降台2升到顶端时，在杠杆3的作用下，使其倾斜一个角度，将随行夹具送到倾斜滚道上，以便自由返回。（如果返回输送带为步伐式输送带时，可由输送带直接伸入升降台拉走工件，无须杠杆机构）。升降台的定程借助挡铁9和限位开关8、10来实现，升降台上是否有随行夹具则由限位开关11检查。 3、返回输送带 返回输送带与机床没有严格的互锁要求，为了减少随行夹具在返回输送带上的停留时间，加快随行夹具的周转，减少随行夹具的数量，返回输送带应该使用较高的输送速度或采用连续的运动形式。 返回输送带有步伐式、滚道式和链条式等几种。当随行夹具从上方返回且自动线较短时。多采用滚追式，靠随行夹具的自重沿倾斜滚道自行滑回。滚道的倾斜度视其结构及随行夹具大小等情况而定，当滚道采用滚珠轴承滚子时，其倾斜度一般取1.5/100～3.5／100，当随行夹具从下方返回，或随行夹具从上方返回而自动线较长时，一般采用强制输送的步伐式返回输送带。此时为了减少随行夹具数量，返回输送带常常是连续动作几次，直至一个随行夹具被送至自动线始端的升降装置后，返回输送带才停止在终端；当随行夹具在水平面返回时，返回输送带多采用连续运动的链条式结构。 图2－36链条式返回输送带传动示意图 链条式返回输送带，一般由三段链条，即自动线始端的横向链、纵向链及末端横向链所组成。三段链条可以由各自的传动装置分别传动，也可以用锥齿轮将三段链条联接起来由一个传动装置集中传动（图2－36）。采用分散传动的方案时，各段链条运送工件的棘爪不要求有严格的相互位置，但必须控制三条链条依次动作。采用集中传动的方案时，横向棘爪与纵向棘爪的相互位置必须正确安排，保证一定的传动关系，以免链条在运转的过程中出现纵向棘爪与横向棘爪同时挂上随行夹具的干涉现象。 图2－37链条式返回输送带棘爪相互位置示意图 图2－37所示为链式返回输送带棘爪位置安排的一个例子。返回工作循环开始时，自动线的装卸料工位上没有随行夹具，行程开关XK1处于释放状态；自动线末端的工位上有随行夹具，行程开关XK2被压下，因而发出信号令返回输送带运行。于是随行夹具2和4放开，行程开关XK3和XK2继续返回，当运行到终点状态时，随行夹具l返回到装卸料工位，压下XK1。随后，随行夹具3也运行到纵向链的中点位置，压下XK3，发出信号令返回输送带停止运行，于是，一个返回工作循环完毕。由于棘爪位置安排得合理以及锥齿轮传动保证了它们的运动关系，所以能做到：随行夹具4到达3的位置时，横向棘爪A脱开后，纵向棘爪B才挂上；随行夹具2到达1的位置时，纵向棘爪B脱开后横向棘爪C才挂上，在整个工作过程中，三段链条的棘爪始终不产生于涉现象。而且每次工作循环完了时，三段链条的棘爪仍然处于开始状态时的位置。 这种返回输送带的链条节数及锥齿轮传动比，可以按下述方法进行计算： （1）、链条节数 设同一段链条中的两个链轮大小相同，各段链条的节距相等，则横向链条的节数Wa和纵向链条的节数Wb可由下列两式分别算出： 式中 t ——套筒滚子链条的节距（毫米）； la、lb ——分别为横向链链轮的中心距及纵向链链轮的中心距（毫米）， Na、Nb ——分别为横向链链轮齿数和纵向链链轮齿数。 链轮的齿数建议在20～40之间选取。为了通用化起见，横向链链轮和纵向链链轮最好相同。链条的链轮中心距，则根据自动线布局的需要而定。 （2）、棘爪数和锥齿轮传动比 横向链较短，一般布置1个棘爪，纵向链根据其长短一般可以等距布置1～4个棘爪。纵向棘爪取得较多时，可以较快地给装料工位供应随行夹具，但会在纵向链上积压随行夹具。 为了使返回输送带在任意循环的原位时，各棘爪均能保持恒定的相对位置，要求横向棘爪A，C的运行圈数为纵向棘爪B运行圈数的K倍或K的整数倍（K为纵棘爪数）。例如，横向棘爪A，C均为1个，纵向棘爪B也只有1个时，则B爪每在纵向链上运行1圈，A，C爪应在自己的横向链上运行l圈，2圈，3圈或4圈等。又如，横向棘爪A，C均为1个，而纵向棘爪B为2个时，则B爪每运行1圈，A，C爪应运行2圈或4圈等。但是应当注意，横向棘爪与纵向棘爪的运行圈数比值，不要取得太大了，以免出现锥齿轮副的传动比不合理，齿数太悬殊，以及棘爪位置不易调整等问题。 横向棘爪与纵向棘爪运转圈数之比值确定后，就可以计算锥齿轮的传动比或齿数。现设纵向棘爪B每运转1圈，横向棘爪A（或C）应运转Q圈