交流接觸器組件半自動生產(chǎn)裝配線的設(shè)計與研究

陸惠玲 侯志敏

摘 要：交流接觸器組件的半自動生產(chǎn)裝配線由機械、電氣、氣動、計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化裝配、自動檢測和計算機生產(chǎn)管理。該線由計算機控制的環(huán)節(jié)：接觸器機械參數(shù)與電參數(shù)的檢測，軟件設(shè)施滿足各種產(chǎn)品的檢測.檢測質(zhì)量合格后，合格產(chǎn)品自動送致下一個工步，質(zhì)量不合格產(chǎn)品與以剔除，并有質(zhì)量報警指示。數(shù)據(jù)計算機管理，采用計算機隨時統(tǒng)計產(chǎn)品合格率，產(chǎn)品數(shù)量，各種機械參數(shù)與電參數(shù)不合格率，隨時進行顯示，并根據(jù)需要進行打印，也可以對各零部件的庫存量進行統(tǒng)計。該檢測裝置穩(wěn)定可靠、檢測速度高。本線計算機控制系統(tǒng)及電氣、氣動等功能元件，大部分選用標(biāo)準(zhǔn)件，定位精度高。生產(chǎn)線布局合理，各工序之間操作協(xié)調(diào)。為擴大再生產(chǎn)提供了方便。

關(guān)鍵詞：氣動；機械手； 裝配點； 行程開關(guān)

中圖分類號：U464 文獻標(biāo)識碼：A

如今飛速發(fā)展的信息時代，自動化技術(shù)也在前所未有的勢頭飛速發(fā)展，在機械電氣等領(lǐng)域顯現(xiàn)十分突出。接觸器的自動化裝配就是對自動化技術(shù)要求很高的專業(yè)，由于接觸器中的部件多且小，極不易手工安裝，自動化技術(shù)應(yīng)用在接觸器的安裝必不可少的，用以提高交流接觸器的質(zhì)量及產(chǎn)量，同時節(jié)省勞動力，更降低成本。

1 設(shè)計方案的制定

1.1 生產(chǎn)裝配線的節(jié)拍與產(chǎn)量分析

1.1.1 生產(chǎn)線采用分工序連續(xù)作業(yè)，工序作業(yè)時間最長的節(jié)拍即為生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。考慮生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)時間為3.5秒。該裝配線的節(jié)拍為14.4秒。

1.1.2 生產(chǎn)率計算的依據(jù)：年有效工作日254天，兩辦工作制，每班工作8小時，生產(chǎn)負荷90% 。這樣，生產(chǎn)線的年有效工作時間為3657.6小時。年產(chǎn)量為：105萬件。單班每天的產(chǎn)量為2000件。

1.2 生產(chǎn)裝配線的控制技術(shù)

此生產(chǎn)裝配線采用氣動控制技術(shù)，氣動技術(shù)由風(fēng)動技術(shù)及液壓技術(shù)演變、發(fā)展而成為獨立的技術(shù)門類不到50年，卻已經(jīng)充分顯示出它在自動化領(lǐng)域中強大的生命力，成為20世紀應(yīng)用最廣，發(fā)展最快，也最易被接受及重視的技術(shù)之一。工業(yè)如機械、電子、鋼鐵、運行車輛極其制造、橡膠、紡織、輕工、化工、食品、包裝、印刷、煙草等領(lǐng)域中，氣動技術(shù)已成為不可缺少的基本部分。現(xiàn)代氣動的發(fā)展趨勢是微型化、集成化、模塊化、智能化。

1.3 采用電磁式振動料作為輸送裝置

這種料斗可以用來布置簡單平面件，例如：環(huán)件、圓料件、盤類、對稱性平面件，也可以處理大頭件。

垂直布置的圓形磁盤被不斷的驅(qū)動，它進入料斗部分的深度約為其半徑值。料斗為向底漸坡形。

即使填料高度不大時，零件也會在料斗中由重力作用沿磁盤運動方向落入料斗斜坡下面。

沿磁盤的圓周方向裝有許多永久磁鐵，其分布半徑由待處理件的直徑?jīng)Q定。其磁性將零件吸在磁盤上并通過磁盤轉(zhuǎn)動使零件脫離料斗。根據(jù)排出圓形零件的厚度、直徑設(shè)計的釋放軌道被傾斜布置，使進料口低于磁盤上永久磁鐵內(nèi)節(jié)圓直徑。由于磁盤振動，使被磁鐵吸住的零件于釋放軌道相碰而脫離磁鐵的回轉(zhuǎn)運動。結(jié)果零件落入或滾入釋放軌道。

振動料斗是最廣泛應(yīng)用的輸送裝置，它的效率主要決定于零件質(zhì)量、外來雜物、污染程度、排列的困難程度和送料裝置本身的質(zhì)量。一般來說，料斗可以分成平盤式和斜槽式，這些料斗可以應(yīng)用于沖壓操作，它容量大，特別適用于薄件的裝料。

2 交流接觸器裝配線的設(shè)計與研究

交流接觸器是一種供遠距離頻繁接通和分段交流電路以及大容量控制電路的電器，交流接觸器主要用于交流50/60Hz額定工作電壓660V，供遠距離頻繁接通和分段電路之用，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器組成電磁啟動器以保護可能發(fā)生操作過負載的電路。

2.1 裝配線的設(shè)計原則及路線

裝配是對工件的各種功能進行處理，它包含裝配的整個工作過程，而且裝配是最昂貴的生產(chǎn)過程。各零件的加工質(zhì)量對裝配工藝以及產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。

2.1.1 在選擇自動化設(shè)備時，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)對未來產(chǎn)品的通用性。

2.1.2 本生產(chǎn)線完成后，總體達到國際同類生產(chǎn)線的先進水平。

2.1.3 在滿足裝配工藝的情況下，生產(chǎn)節(jié)拍盡可能的快，不多于15秒/件。

2.1.4 設(shè)計時應(yīng)充分考慮到零件的不一致性。

2.1.5 減少系統(tǒng)的停機率，得以保證系統(tǒng)連續(xù)正常工作，對單機在兩分鐘內(nèi)可恢復(fù)故障，保證系統(tǒng)不停機。排除故障所需的時間是影響效率的一個重要因素，各次故障的總時間越短，效率就越高，有易于接近故障地點的通道和快速接近的可能性，（如送料軌上蓋封條用的快速扣接系統(tǒng)）。在故障地點和工作地點之間要形成一定中間緩沖容量。

工序路線：

2.2 裝配線的總體技術(shù)方案

設(shè)計氣動多工位裝配機時可采用通用標(biāo)準(zhǔn)元件。其優(yōu)點是大多數(shù)元件可以重復(fù)使用。氣動設(shè)備由于空氣的可壓縮性使應(yīng)用范圍受一定的限制。因此氣動裝置元件各運動需按特定程序進行，并有一定容量的氣源供應(yīng)。通常工作壓力為6個bar壓力。工作時還要采取減噪音措施。

生產(chǎn)線從總體布局和生產(chǎn)節(jié)拍的平衡上考慮，生產(chǎn)線完成后的實用性、可能性、經(jīng)濟性和先進性，并把可行性放在首位。

我們生產(chǎn)線采用分組建原則，先裝份組件，再組合。為了保證系統(tǒng)裝配的可靠性，避免復(fù)雜動作，盡量將每個零件分開裝配，這樣即可達到保證可靠性的要求，又提高了生產(chǎn)節(jié)拍，便于按功能進行設(shè)計，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。并且基座與底座的組裝同時進行，然后上下和體，裝觸頭，側(cè)擋板。生產(chǎn)線的優(yōu)點是節(jié)省了時間，降低了勞動強度，占地面極小。

2.3 動鐵芯組件裝配機設(shè)計方案

動鐵芯由直角坐標(biāo)機械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號運動而隔料連接板繼續(xù)下料。連接板插入氣缸運動使連接板插入動鐵芯內(nèi)，經(jīng)檢驗合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點。觸頭支持件由直角坐標(biāo)機械手抓入傳送帶，送至裝配點，經(jīng)推入氣缸將動鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個工位，由推出隔料氣缸將觸頭動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需十一個氣缸，一個連接板給料器。設(shè)計裝配機時，其決定因素在于裝配件的復(fù)雜程度和生產(chǎn)率要求情況。從裝配機類型上講，單工位裝配機與多工位裝配機是不同的。一般地三個以下零部件的裝配可以在單工位裝配機上完成，超過三個以上的零部件裝配則在多工位裝配機上完成。循環(huán)時間，驅(qū)動能類型以及運動設(shè)計都受產(chǎn)量的制約。

因此設(shè)計裝配機時要考慮以下功能：

2.3.1 主要運動，如輸送系統(tǒng)的驅(qū)動，處理裝置的X-Y運動，和檢查裝置的行程等。這些主要運動可由下面方式獲得：

通過開關(guān)，凸輪和杠桿機構(gòu)實現(xiàn)的電機驅(qū)動、氣動、液動

2.3.2 輔助運動，如零件夾持，夾具運動，零件分離，定心，控制動作和剝離動作等，可由下面的方法獲得：

機械的，如凸輪和杠桿機構(gòu)

電動機械，如電磁鐵、氣動

2.3.3 信號的發(fā)生，評估和測定，如詢問現(xiàn)有零件是否正確就位，或操作是否已完成并已獲得具體參數(shù)值。

當(dāng)詢問的結(jié)果是否定的，就必須引入輔助操作，并根據(jù)以下的優(yōu)缺點進行撿選；電氣、電子、氣動、液動為達到功能要求亦可采取聯(lián)合使用形式。

連接板動鐵芯組件裝配機設(shè)計方案：連接板由螺旋給料器上料，自動裝配機將連接板插入動鐵芯中，并且將動鐵芯及連接板插入支架中。

其工作圖可以參考相關(guān)表格

方案一：動鐵芯由直角坐標(biāo)機械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號運動而隔料連接板繼續(xù)下料。連接板插入氣缸運動使連接板插入動鐵芯內(nèi)，經(jīng)檢驗合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點。觸頭支持件由直角坐標(biāo)機械手抓入傳送帶，送至裝配點，經(jīng)推入氣缸將動鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個工位，由推出隔料氣缸將觸頭動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需十一個氣缸，一個連接板給料器。

方案二：連接板由螺旋給料器上料，通過直角坐標(biāo)機械手抓取，插入傳送帶上的動鐵芯，經(jīng)檢驗連接板裝配合格后，再通過直角坐標(biāo)機械手抓取至裝配點，觸頭支持件由直角坐標(biāo)機械手抓入傳送帶，送至裝配點，由推入氣缸推入與動鐵芯組件進行配合最后通過推出隔料氣缸將連接板動鐵芯組件推入傳送帶至下一個工序。此方案需八個氣缸，一個連接板給料器。

該裝配機的設(shè)計應(yīng)從全方位著手，既兼顧每道工序的特點，又從全局著手，均衡每道工序的自動化特點，合理分配資源。方案一自動化程度稍次于方案二，但操作簡單、成本低、便于推廣選用。方案二多采用了機械手，且對機械手的抓取位置有了較高的要求，使裝配機的成本大大提高了，接觸器的價格也提升了。相比之下，無論考慮經(jīng)濟性還是實用性，方案一都比方案二可行。對現(xiàn)場環(huán)境要求：

A環(huán)境濕度：0～45℃

B相對濕度：20-90%RH

C電源：單相220V；電壓波動范圍：+10%-10%

D頻率：50HZ；容量：10KVA

E壓縮空氣：5kgf/cm；壓力波動范圍：+10%-10%

參考文獻

[1]左全璋.交流接觸器設(shè)計[J].電氣開關(guān)，2009（03）.

[2]謝誠.自動裝配中的氣動檢驗工具[J].工具技術(shù)，2010（06）.