低壓機(jī)臺(tái)機(jī)械手自動(dòng)化技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

徐連弟 段素娟

摘要：保定市立中車輪制造有限公司利用公司購(gòu)置的機(jī)械手并對(duì)其改造，進(jìn)行相關(guān)工藝調(diào)整，解決現(xiàn)有物流瓶頸，提高生產(chǎn)效率，降低因人為磕碰傷帶來的報(bào)廢率，具有較好的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣價(jià)值。文章重點(diǎn)分析了汽車鋁合金車輪制造企業(yè)機(jī)械手自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：車輪制造;機(jī)械手;自動(dòng)化;技術(shù)應(yīng)用

引言

對(duì)汽車車輪制造業(yè)來說，其一面臨汽車廠商的不斷壓低價(jià)格，其二面臨制造成本的不斷升高，各公司為應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，紛紛通過技術(shù)創(chuàng)新來降低成本。

1.技術(shù)方案

技術(shù)開發(fā)前公司鋁合金車輪生產(chǎn)中，低壓鑄造機(jī)臺(tái)上操作員工的動(dòng)作：車輪脫模后，用料叉將車輪翻轉(zhuǎn)，檢查車輪的澆口和A面情況，合格后進(jìn)行水箱冷卻，冷卻完成后進(jìn)行去毛邊、打工號(hào)、下轉(zhuǎn)，進(jìn)入X光檢查工藝。在生產(chǎn)中，一個(gè)員工看管一個(gè)機(jī)臺(tái)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，還易造成人為磕碰傷。因此，公司決定自主研發(fā)機(jī)械手自動(dòng)化技術(shù)，通過購(gòu)置機(jī)械手并進(jìn)行改造，使其能適用公司現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備;并進(jìn)行相關(guān)工藝調(diào)整，解決現(xiàn)有物流瓶頸，降低產(chǎn)品的報(bào)廢率。

1.1總體方案設(shè)計(jì)

利用機(jī)械手自動(dòng)化技術(shù)，開發(fā)出低壓機(jī)臺(tái)機(jī)械手自動(dòng)化設(shè)備。這是用于輔助生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備，通過電氣控制系統(tǒng)作用于機(jī)械、氣動(dòng)、液壓等部件完成預(yù)設(shè)動(dòng)作。機(jī)械手的抱臂控制使用氣動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，抱臂的旋轉(zhuǎn)使用液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，因此抱臂的控制位置準(zhǔn)確可靠，運(yùn)行穩(wěn)定;機(jī)械手整體的旋轉(zhuǎn)為360°，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)機(jī)械手控制兩臺(tái)低壓鑄造機(jī)的功能，其結(jié)構(gòu)為減速機(jī)齒輪減速設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。

該機(jī)械手有兩種工作模式：手動(dòng)和自動(dòng)。手動(dòng)模式用于開始使用時(shí)的歸零、各部件位置的調(diào)整、出現(xiàn)異常時(shí)的處理等，自動(dòng)模式為正常生產(chǎn)時(shí)使用。該機(jī)械手應(yīng)用了氣動(dòng)、液壓技術(shù)，電氣使用可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)、液動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，提高了機(jī)械手的自動(dòng)化程度。

1.2機(jī)械手設(shè)計(jì)方案

（1）機(jī)械手機(jī)身旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：采用減速機(jī)齒輪減速技術(shù)，機(jī)身實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，能保證機(jī)械手的抱臂能抓取兩個(gè)低壓鑄造機(jī)的車輪，繼而實(shí)現(xiàn)“一機(jī)雙臺(tái)”的目標(biāo)。

（2）氣動(dòng)抱臂系統(tǒng)：氣動(dòng)抱臂系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確無誤的抓取車輪，且氣動(dòng)件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境幾乎沒有影響。

（3）抱臂液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：為實(shí)現(xiàn)車輪的旋轉(zhuǎn)，采用液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)180°旋轉(zhuǎn)，便于作業(yè)員檢查、車輪的放下、車輪的抓取。

（4）機(jī)械手的配套設(shè)備：冷卻水箱、車輪升降滾道、自檢臺(tái)。

（5）機(jī)械手采用氣動(dòng)、液壓技術(shù)、減速機(jī)齒輪減速技術(shù)，這些零部件易采用可編程序控制，使其重復(fù)精度很高。

圖1?機(jī)械手俯視工藝布置圖?????????????????圖2?機(jī)械手側(cè)面工藝布置圖

①低壓機(jī)臺(tái)A、B：生產(chǎn)車輪毛坯的設(shè)備屬于原有設(shè)備;

②接料盤A、B：機(jī)械手附屬設(shè)備，用于承接低壓機(jī)臺(tái)A、B生產(chǎn)出的車輪毛坯件，其動(dòng)作為一進(jìn)一出;

③氣動(dòng)抱臂：由兩個(gè)氣缸為動(dòng)力，抱臂安裝在高精度的直線導(dǎo)軌上，定位準(zhǔn)確無誤、穩(wěn)定可靠;氣動(dòng)抱臂可以實(shí)現(xiàn)車輪的抱起、松開動(dòng)作。

④抱臂液壓旋轉(zhuǎn)：由一個(gè)液壓馬達(dá)為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)抱臂的180°旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)檢察車輪A面、放下車輪的動(dòng)作;由于液壓馬達(dá)定位準(zhǔn)確，因此實(shí)現(xiàn)了高精度的旋轉(zhuǎn)角度。

⑤機(jī)械手機(jī)身：使用減速機(jī)齒輪減速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)身360°旋轉(zhuǎn)，為“一機(jī)雙臺(tái)”提供可靠保證;同時(shí)氣動(dòng)抱臂的升降由機(jī)身的升降液壓缸完成。

⑥自檢臺(tái)：機(jī)械手配套設(shè)備，用于車輪的修毛邊和自檢;

⑦毛坯升降滾道：機(jī)械手配套設(shè)備，將完成修毛邊的車輪下降至低壓鑄造機(jī)平臺(tái)下方，將車輪送入主滾道;

由于機(jī)械手成功實(shí)現(xiàn)了360°旋轉(zhuǎn)，使“一機(jī)雙臺(tái)”成為現(xiàn)實(shí)。機(jī)械手其它的動(dòng)作是與現(xiàn)有的低壓鑄造機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍相銜接，達(dá)到毛坯流轉(zhuǎn)自動(dòng)化，繼而將原來作業(yè)員的動(dòng)作由機(jī)械手來完成，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備安裝完成后由原來的一人一臺(tái)機(jī)變?yōu)橐蝗瞬僮鲀膳_(tái)機(jī)。

2.關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)使用減速機(jī)齒輪減速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手360°旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)雙臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)低壓機(jī)臺(tái)物流自動(dòng)化。

（2）機(jī)械手采用氣動(dòng)抱臂、抱臂液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)、整體旋轉(zhuǎn)使用減速機(jī)齒輪減速技術(shù)，且機(jī)械手各動(dòng)作使用可編程序控制技術(shù)，動(dòng)作控制穩(wěn)定可靠，使得低壓鑄造機(jī)的流轉(zhuǎn)工藝更合理。

（3）設(shè)備操作簡(jiǎn)單，一個(gè)作業(yè)員操作兩臺(tái)低壓鑄造機(jī)成為可能。

3.技術(shù)成果及應(yīng)用前景

鋁合金車輪低壓鑄造物流自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。機(jī)械手的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，車輪的產(chǎn)量提高了8.3%，能源消耗降低了50%，廢品率降低了0.5%。機(jī)械手運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠，投資成本低，在自動(dòng)化改造中具有較好的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣價(jià)值，為企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)改造提供了方法和途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王戰(zhàn)中等.自動(dòng)上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（05）

作者簡(jiǎn)介：

徐連弟（1983—），男，漢族，河北人，助理工程師，畢業(yè)于河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院金屬材料專業(yè)，主要從事鋁合金車輪工程技術(shù)工作。