淺析自動化二次定位方式

摘 要：文章通過對實踐中幾種自動化二次定位方式的解析，從原理上總結歸納二次定位的解決思路，引發同行們的共鳴和探討，為當前的自動化二次定位盡綿薄之力。

關鍵詞：自動化二次定位；研究分析；重要性

隨著我國人口紅利的逐漸消失，用工成本的不斷上升使制造企業紛紛提高生產的自動化程度。但是，目前的自動化實際上還處于預設程序的機械式重復階段，對來料尺寸的一致性和來料狀態有一定的要求，盡管有激光跟蹤等先進的視覺手段，但仍不具備糾正任意工況的功能。因此，二次定位就成為來料糾偏的常用手段。我們知道，任何一個物體，如果對其不加任何限制，那么，它在空間中的位置是不確定的，可以向任何方向移動或轉動。物體所具有的這種運動的可能性，稱為自由度。在OXYZ坐標系中，物體可以有沿X、Y、Z軸的移動及繞X、Y、Z軸的轉動，共有六個獨立的運動，即有六個自由度。所謂工件的定位，就是采取適當的約束措施，來消除工件的六個自由度，以實現工件的定位，也就是說工件完全定位需六個自由度均受約束。而在現實中，很多企業自動化升級改造前，因人工作業或供貨條件限制，工件往往沒有完全定位。

如圖2所示，為某汽配自動取料工位，該盤式工件為炮臺上料，一個炮臺摞了近四十個工件，由于缺少兩個自由度的限制，炮臺上的工件實際上是傾斜的，盡管提升機構每次精確提升，但仍然會出現一次抓取兩個工件或氣抓提升時卡死的情況，因此，炮臺上料需二次定位使工件不傾斜才能抓取。實踐中，我們在炮臺上加裝了一套電磁吸機構，將三個電磁鐵分別安裝在三根彈性導柱的下端面，氣缸伸出，彈性導柱下行，電磁鐵端壓到炮臺上的第一個工件，此時導柱內彈簧被壓縮，通電后吸取工件，氣缸回縮到位，導柱彈出，使三個導柱底面處于同一水平面，這樣吸取的工件也就水平了，從而完成二次定位，保證氣抓順利抓取。這個案例的原理就是通過電磁鐵將工件脫離原定位區，用三個處于同一水平面的導柱底面使工件傾斜自由度獲得約束。

在實際中，我們經常碰到一些小五金件如螺釘、襯套等采購過來時都是袋裝的，這些零件的二次定位應用相對比較成熟，就是采用的專用的振動盤上料，振動盤的料斗下面有個脈沖電磁鐵，可以使料斗垂直方向振動，由于彈簧片的傾斜，使料斗繞其垂直軸做扭擺振動。料斗內零件，由于受到這種振動，而沿螺旋軌道上升，直到送到出料口。這種送料方式在汽車鈑金件的螺柱焊上非常普遍，通過振動盤排列螺釘，再吹釘到位完成螺柱焊。當然，振動盤還有分揀不同產品的功能，這里不作舉例敘述。

除了上述來料欠定位的情況，實踐中還會碰到已精確定位但在工件流轉過程中喪失定位精度的情況，以下為出現在輸送線中比較常見的二次定位方式，作為裝配中重要的傳送設備，無論是皮帶線還是滾筒線，由于自身精度限制，無法給予工件精確的定位。實踐中通常通過先把工件完全定位在工裝板上，再對工裝板的頂升或側面限位來完成工件的二次定位。圖3中兩定位銷為圓錐頭導向，一個圓銷，另一個為菱形銷，當工裝板流轉到頂升機構正上方時，氣缸將定位銷提升并插入工裝板的兩定位孔中，同時支撐塊抬起工裝板，完成了工裝板（工件）的二次定位；但也有些板類零件無需工裝板直接在滾筒線上輸送，圖4為某電梯門板自動涂膠線上采用的一種剪刀夾緊機構，圖中氣缸桿伸出，帶動剪刀鉸鏈端下沉，剪刀角變小，線體面上剪刀由兩側向中間縮緊，從而完成對門板進行兩側居中定位（輸送），這樣就保證固定在線體上方的涂膠頭每次將膠涂在門板縱向固定的位置上。

綜上所述，自動化中完成二次定位從方法上講可以有以下幾種：（1）脫離原欠定位區，通過限制某個（些）自由度達到，如文中所提圓盤工件吸取案例，先將圓盤工件吸取脫離炮臺這個一欠定位區，懸空狀態受工件重力及導柱彈簧作用，從而彌補了工件在水平方向自由度限制的缺失；（2）通過專用設備，如振動盤，將來料完全混亂的產品通過振動按一定規律重新排列即二次定位，為下一步精確抓取或輸送提供保障；（3）通過對載體（工裝板）定位糾正，如上述的工裝板頂升機構；（4）通過機構限制工件在輸送中的定位丟失，如文中的剪刀夾緊機構等等。另外，在工業機器人搬運的應用中，經常把欠定位工件先搬運出來，放到一個導正工位進行工件的二次定位后再移到下一工序。當然二次定位的方法還有很多，應用成熟的精巧機構也層出不窮，文章只是拋磚引玉，希望更多的同行參與本論題的探討。二次定位還有一個關鍵點即如何選擇定位基準，限于篇幅，這里不作敘述。

最后需注意的是，定位雖然是限制自由度的結果，在實踐中還需具體分析，避免過定位，也要避免有些不必要的完全定位，如某些回轉體工件。另外，夾緊是保證可靠的定位，從這個意義上說，可靠的夾緊方式和機構同樣是重要的。