礦用液壓電控主閥閥體自動壓漲堵裝置設計的研究

摘要：作為煤炭智能化開采的基礎控制系統之一，液壓電控系統主要用于控制綜采工作面的液壓支架。主閥是液壓電控系統的核心支撐部件，例如電磁先導閥、閥芯等重要部件均安裝在主閥閥體，主閥的質量對于系統的穩定運行起到重要的作用。本文主要對礦用液壓電控主閥閥體自動壓漲堵裝置設計的相關內容展開了分析，可供參考。

關鍵詞：礦用液壓電控;主閥閥體;自動;壓漲堵裝置;設計

1自動壓漲堵裝置設計方案

1.1布局和機構

自動壓漲堵裝置的整體結構主要包括閥體物流小車、閥體平移機構、漲堵自動上料機構等，該裝置位于主閥裝配線變位機左側，為主閥裝配線線提供完成壓漲堵工序的閥體，設備占地面積為2.86㎡，臺面高度為520mm，上料工位閥體上表面高度為800mm，下料工位閥體上表面高度為850mm。自動壓漲堵裝置總體布局如圖1，自動壓漲堵裝置整體結構如圖2。

1.2主要機構詳細設計

1.2.1閥體平移機構

閥體平移機構由電缸、2套雙滑塊直線重載導軌及閥體定位板組成。電缸和導軌與定位板之間用浮動接頭連接。定位板上開6個凹槽，閥體翻轉工位的挑桿進入凹槽對閥體翻面，定位板上有3個檢測傳感器，可檢測閥體是否貼緊定位塊。

1.2.2漲堵自動上料機構

漲堵自動上料機構由振動盤、電缸等組成，漲堵頭朝上排列出料進入分離機構，直線振動器將漲堵送到切出位置，激光傳感器檢測切出口處是否有漲堵，再由電缸將漲堵帶到取料位置。

1.2.3四軸機器人機構

四軸機器人機構由四軸機器人、連接件、銃桿安裝機構、漲堵手爪組成。漲堵手爪取到漲堵后，根據視覺定位的坐標位置，將漲堵放入工藝孔內。第三軸旋轉180°，將銃桿認到工藝孔內，第四軸下行6mm左右，待增壓缸下壓。

1.2.4漲堵壓裝機構

漲堵壓裝機構由氣液增壓缸、增壓缸支架、2套視覺系統、光源、壓力傳感器、行程位移傳感器、導向機構組成。相機1豎直安裝，分析工藝孔的坐標位置，指導四軸機器人放堵、放銃桿及漲堵放置是否合格;相機2傾斜安裝，分析銃桿是否合格放入工藝孔內，保證壓裝時不會將銃桿壓偏。光源負責給2套相機提供紅色光。壓力傳感器可實時監測增壓缸輸出的壓力，防止氣壓浮動造成壓力不穩定。行程位移傳感器可以監測壓缸下壓的行程，保證漲堵壓裝的深度。

1.2.5閥體翻轉機構

閥體翻轉機構由氣缸、軸承組件、步進電機等組成。閥體到達翻轉工位后，氣缸將閥體挑桿機構前推至定位板上的凹槽內，電機減速機帶動挑桿機構向上翻轉90°，使閥體主孔面朝上。人工操作助力機械手將閥體取走，傳感器檢測到閥體離開后，氣缸縮回，挑桿機構復位。

1.2.6氣動系統

氣動系統主要由兩位三通電磁閥（控制氣液增壓缸增壓）、調壓過濾器、減壓閥、兩位三通電磁閥、氣液增壓缸（壓裝）等功能部件組成，主要完成設備壓裝、翻轉、調節氣液增壓缸壓力和夾持漲堵等功能。

1.2.7電控系統

電控系統以西門子S7-1200PLC為控制器，以Profinet總線為介質組態，實現四軸機器人、氣液增壓缸、電缸、電機、視覺系統、傳感器和觸摸屏的信息通信和控制。

2關鍵技術要點分析

2.1視覺定位、視覺檢測、機器視覺與機器人聯動

主閥閥體在加工過程中遺留的工藝孔與閥體定位面并不平行，并且偏移無規律。當閥體重新固定后，按照圖紙所給定的工藝孔坐標，工業機器人不能將漲堵放入孔內;這是因為傳統意義上工業機器人是在控制系統的控制下，重復特定的動作流程完成加工。而主閥閥體在加工過程中，雖然是一個重復的動作，但是孔的坐標隨著孔的變化也在不斷變化。同時，產品加工精度的保障依賴于控制系統的穩定性與整個機械系統的精度。然而，加工過程中隨機誤差的產生在所難免，諸如不可預測的震動、產品在工位間傳送發生的偏移等，此外機械結構隨著長期使用、精度下降帶來的系統誤差還會導致產品批量報廢，加上現今產品序列紛繁復雜，市場對于柔性生產的要求與日俱增，工業機器人想要在傳統的控制系統下完成這一切就顯得尤為困難。所以采用器人配合視覺的方式，由視覺系統準確分析孔的位置，將坐標傳遞給工業機器人，由工業機器人完成高精度裝配，這樣大大提高了產品質量和生產效率，還可以滿足同類產品的共線生產，為實現柔性生產提供可能。

2.2視覺系統的設置和調試

視覺系統以EPSONPV1系統為模板，分別完成四軸機器人和視覺鏡頭的組態，再通過Ethernet連接機器人控制器和工控機，最終與控制器鏈接，完成視覺系統的組態。通過RC+軟件中的VisionGuide模塊，首先完成視覺坐標系與機器人坐標系的同步校準，然后針對視覺中的各種圖形建立對應的圖形序列。本系統中有Camera1和Camera2兩個鏡頭，Camera1位于孔位的正上方，用于孔位的定位、判斷漲堵是否放入孔內，采用Geometric對象，一般用于確定某個已知對象的位置和方向，即查找對象的特征（例如登記標志）。此方法通常用來查找零件位置，以協助將機器人引導到拾取位置和放置位置。Camera2位于孔位的斜45°上方，用于判斷銃桿是否放入孔內，采用Correlation對象，Correlation對象通常一方面用于定位，如獲取圖像上的特征點;一方面用于測量，如零件檢查時查找零件的直徑、長度、角度和其他關鍵外形尺寸等特征;一方面用于檢查，如查找簡單缺陷、零件遺失或印刷模糊。

3結語

本設備投入使用后，與主閥自動裝配線無縫銜接，清洗后的主閥可以直接上線裝配，省掉了人工砸漲堵的工序。本設備由主閥操作人員操作，節省了勞動力，同時降低了工人的勞動強度。

參考文獻

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作者簡介：楊鵬（1986.1—），性別男;籍貫陜西銅川;民族漢;學歷碩士;職稱工程師：職務機電總廠副廠長，單位陜西陜煤黃陵礦業有限公司機電公司