低壓機臺機械手自動化技術(shù)開發(fā)與應用

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置的機械手并對其改造，進行相關工藝調(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廢率，具有較好的生產(chǎn)應用價值和市場推廣價值。文章重點分析了汽車鋁合金車輪制造企業(yè)機械手自動化技術(shù)的開發(fā)與應用。

關鍵詞：車輪制造;機械手;自動化;技術(shù)應用

引言

對汽車車輪制造業(yè)來說，其一面臨汽車廠商的不斷壓低價格，其二面臨制造成本的不斷升高，各公司為應對激烈的市場競爭，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，低壓鑄造機臺上操作員工的動作：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，合格后進行水箱冷卻，冷卻完成后進行去毛邊、打工號、下轉(zhuǎn)，進入X光檢查工藝。在生產(chǎn)中，一個員工看管一個機臺，不僅勞動強度大，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)機械手自動化技術(shù)，通過購置機械手并進行改造，使其能適用公司現(xiàn)有生產(chǎn)設備;并進行相關工藝調(diào)整，解決現(xiàn)有物流瓶頸，降低產(chǎn)品的報廢率。

1.1總體方案設計

利用機械手自動化技術(shù)，開發(fā)出低壓機臺機械手自動化設備。這是用于輔助生產(chǎn)的自動化設備，通過電氣控制系統(tǒng)作用于機械、氣動、液壓等部件完成預設動作。機械手的抱臂控制使用氣動系統(tǒng)來實現(xiàn)，抱臂的旋轉(zhuǎn)使用液壓旋轉(zhuǎn)馬達，因此抱臂的控制位置準確可靠，運行穩(wěn)定;機械手整體的旋轉(zhuǎn)為360°，實現(xiàn)一臺機械手控制兩臺低壓鑄造機的功能，其結(jié)構(gòu)為減速機齒輪減速設計，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。

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

1.2機械手設計方案

（1）機械手機身旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：采用減速機齒輪減速技術(shù)，機身實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，能保證機械手的抱臂能抓取兩個低壓鑄造機的車輪，繼而實現(xiàn)“一機雙臺”的目標。

（2）氣動抱臂系統(tǒng)：氣動抱臂系統(tǒng)實現(xiàn)了準確無誤的抓取車輪，且氣動件對現(xiàn)場的環(huán)境幾乎沒有影響。

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

（4）機械手的配套設備：冷卻水箱、車輪升降滾道、自檢臺。

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

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

①低壓機臺A、B：生產(chǎn)車輪毛坯的設備屬于原有設備;

②接料盤A、B：機械手附屬設備，用于承接低壓機臺A、B生產(chǎn)出的車輪毛坯件，其動作為一進一出;

③氣動抱臂：由兩個氣缸為動力，抱臂安裝在高精度的直線導軌上，定位準確無誤、穩(wěn)定可靠;氣動抱臂可以實現(xiàn)車輪的抱起、松開動作。

④抱臂液壓旋轉(zhuǎn)：由一個液壓馬達為動力，實現(xiàn)氣動抱臂的180°旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)檢察車輪A面、放下車輪的動作;由于液壓馬達定位準確，因此實現(xiàn)了高精度的旋轉(zhuǎn)角度。

⑤機械手機身：使用減速機齒輪減速技術(shù)，實現(xiàn)了機身360°旋轉(zhuǎn)，為“一機雙臺”提供可靠保證;同時氣動抱臂的升降由機身的升降液壓缸完成。

⑥自檢臺：機械手配套設備，用于車輪的修毛邊和自檢;

⑦毛坯升降滾道：機械手配套設備，將完成修毛邊的車輪下降至低壓鑄造機平臺下方，將車輪送入主滾道;

由于機械手成功實現(xiàn)了360°旋轉(zhuǎn)，使“一機雙臺”成為現(xiàn)實。機械手其它的動作是與現(xiàn)有的低壓鑄造機的生產(chǎn)節(jié)拍相銜接，達到毛坯流轉(zhuǎn)自動化，繼而將原來作業(yè)員的動作由機械手來完成，提高工作效率，降低勞動強度。設備安裝完成后由原來的一人一臺機變?yōu)橐蝗瞬僮鲀膳_機。

2.關鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

（1）機械手整體旋轉(zhuǎn)使用減速機齒輪減速技術(shù)，實現(xiàn)機械手360°旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了“一機雙臺”，實現(xiàn)低壓機臺物流自動化。

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

（3）設備操作簡單，一個作業(yè)員操作兩臺低壓鑄造機成為可能。

3.技術(shù)成果及應用前景

鋁合金車輪低壓鑄造物流自動化技術(shù)的開發(fā)和應用。機械手的各項性能指標均達到設計要求，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%。機械手運行穩(wěn)定、性能可靠，投資成本低，在自動化改造中具有較好的生產(chǎn)應用價值和市場推廣價值，為企業(yè)自動化技術(shù)改造提供了方法和途徑。

參考文獻：

[1]王建軍.搬運機械手仿真設計和制作[J].機械設計與制造，2012（09）

[2]王戰(zhàn)中等.自動上下料機械手運動學分析及仿真[J].機械設計與制造，2012（05）

作者簡介：

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)學院金屬材料專業(yè)，主要從事鋁合金車輪工程技術(shù)工作。