試論機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化改造

吳良春

摘 要：機(jī)電設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛，不同行業(yè)、不同領(lǐng)域機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度也不盡相同。本文基于文獻(xiàn)研究，重點(diǎn)對(duì)普通機(jī)床的數(shù)據(jù)自動(dòng)化改造、立式鉚釘機(jī)的自動(dòng)化改造以及立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化改造進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備；自動(dòng)化改造；機(jī)械自動(dòng)化

機(jī)電設(shè)備是機(jī)械、電器及電氣自動(dòng)化設(shè)備的總稱，是現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)硬件，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備不僅能大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善生產(chǎn)環(huán)境，完成人力無(wú)法完成的工作，而且作為國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)之一，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及科技、國(guó)防實(shí)力的提高有著直接的、重要的影響，還是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。在我國(guó)目前的機(jī)電設(shè)備保有量中，還存在著大量的自動(dòng)化程度較低的低端機(jī)電設(shè)備，完全淘汰這些設(shè)備既是對(duì)資源的極大浪費(fèi)，在操作層面也是不現(xiàn)實(shí)的。

1普通機(jī)床的數(shù)控自動(dòng)化改造

1.1沖床的自動(dòng)化改造

目前，普通沖床在中小企業(yè)中還在被廣泛的使用。普通沖床由人手工送料，然后由人來(lái)控制實(shí)現(xiàn)沖壓加工。普通沖床的加工由人來(lái)控制，生產(chǎn)效率低，且容易出現(xiàn)生產(chǎn)事故。手工送料準(zhǔn)確度低，以致成品率低，造成材料嚴(yán)重的浪費(fèi)。通過(guò)普通沖床的數(shù)控自動(dòng)化改造，可實(shí)現(xiàn)普通沖床的數(shù)控自動(dòng)送料，以提高送料精度，使相鄰孔間距精度達(dá)0.07毫米。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖壓加工，實(shí)現(xiàn)了沖壓過(guò)程的無(wú)人自動(dòng)操作，提高了企業(yè)的技術(shù)裝備水平及生產(chǎn)效益。袁貴棟、李翠英在《普通沖床的數(shù)控自動(dòng)化改造》一文中，通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)控X-Y工作臺(tái)及對(duì)應(yīng)的數(shù)控自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)沖床的數(shù)控自動(dòng)化送料；再利用數(shù)控X-Y工作臺(tái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)與普通沖床的控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)交換，即可實(shí)現(xiàn)普通沖床的自動(dòng)送料及自動(dòng)沖壓加工。

1.2銑床的自動(dòng)化改造

對(duì)普通銑床進(jìn)行改造需要具備2個(gè)條件：一是銑床的基礎(chǔ)部件要有足夠的剛度。如果銑床的基礎(chǔ)部件的剛性較差，受力后容易發(fā)生形變，而銑床基礎(chǔ)部件的變形是不可測(cè)的，無(wú)法通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償；二是對(duì)普通銑床的改造要費(fèi)用合適，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。普通銑床的自動(dòng)化改造主要有4個(gè)方面：一是對(duì)銑床進(jìn)行診斷并恢復(fù)原功能；二是要 CNC化；三是為了提高銑床的精度、效率以及自動(dòng)化程度，要對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新；四是為了使性能和檔次得到提高，或者為了使用新工藝、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上，對(duì)水平和檔次進(jìn)行較大程度的更新改造。曹克剛、鞠加彬等在銑床的數(shù)控自動(dòng)化改造中總結(jié)了改造步驟，即（1）舊機(jī)床的設(shè)備選型。（2）確定改造的技術(shù)方案，其中包括 7個(gè)方面：1）數(shù)控系統(tǒng)的選擇；2）機(jī)床固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng)；3）機(jī)床電器及附件的更換；4）機(jī)床輔助系統(tǒng)的維修及保養(yǎng)；5）機(jī)床外觀質(zhì)量的修復(fù)；6）機(jī)床改造的技術(shù)勞務(wù)費(fèi)用；7）機(jī)床改造后的綜合調(diào)試、檢測(cè)、參數(shù)補(bǔ)償。

2立式鉚釘機(jī)的自動(dòng)化改造

在鉚接行業(yè)中，鈑金件鉚接占有重要地位，現(xiàn)存立式鉚釘機(jī)大多均只配有自動(dòng)出釘裝置，其余操作均需要人操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鉚接過(guò)程自動(dòng)化，利用立式鉚釘機(jī)進(jìn)行人工鉚接的現(xiàn)象普遍存在，而人工鉚接效率低，穩(wěn)定性差；換置自動(dòng)鉚釘機(jī)又成本高，且需專用模具，不適于鈑金件鉚接；現(xiàn)存自動(dòng)鉚接機(jī)無(wú)專門適用于鈑金件鉚接，而自動(dòng)化改造成本低，適用性強(qiáng)。因此為了提高鈑金件鉚接的自動(dòng)化程度，在立式鉚釘機(jī)（配有出釘裝置）的基礎(chǔ)上，需對(duì)立式鉚釘機(jī)鈑金件加工進(jìn)行自動(dòng)化改造。榮云等人設(shè)計(jì)的立式鉚釘機(jī)自動(dòng)化改造方案，即可配合立式鉚釘機(jī)使用的自動(dòng)送板裝置，通過(guò)電磁鐵固定工件，使用導(dǎo)軌調(diào)整可裝夾工件范圍，由十字滑臺(tái)及光電傳感器實(shí)現(xiàn)鉚釘目標(biāo)點(diǎn) X、Y 方向的精確定位，電動(dòng)推桿控制其 Z 方向運(yùn)動(dòng)，并利用導(dǎo)柱自由行程消除鉚接變形，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉚接。鉚釘過(guò)程為：裝夾--移至原點(diǎn)--移至目標(biāo)點(diǎn)--出釘-鉚接--移至下一目標(biāo)點(diǎn)--完成所有孔鉚接--回到加工原點(diǎn)。裝夾定位，變形消除，目標(biāo)點(diǎn)精確定位是裝置設(shè)計(jì)的三大核心部分，裝夾部分實(shí)現(xiàn)板件裝夾及定位功能；消除變形部分可消除鉚接力的作用下板件的變形；X、Y、Z 方向運(yùn)動(dòng)控制部分配合檢測(cè)裝置完成鉚接目標(biāo)點(diǎn)的精確定位。該設(shè)計(jì)基于立式鉚釘機(jī)的自動(dòng)送板裝置，解決了裝置的三大核心問(wèn)題：（1）由電磁鐵夾緊工件，通過(guò)直角塊定位，裝夾可靠，操作簡(jiǎn)便。（2）對(duì)于鉚接過(guò)程中的鉚接變形問(wèn)題，創(chuàng)新性的利用導(dǎo)柱導(dǎo)套的自由導(dǎo)程，有效的消除了鉚接變形，保證了鉚接質(zhì)量。（3）通過(guò) PLC 控制十字滑臺(tái)、電動(dòng)推桿及光電傳感器，三者相互配合，有效的實(shí)現(xiàn)了鉚釘目標(biāo)點(diǎn)的精確定位及原點(diǎn)定位。

3立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化改造

企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得倉(cāng)庫(kù)成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉(cāng)庫(kù)以它最小的占地面積和最佳的空間利用率正逐步替代著面積利用率極低且陳舊落后的平面?zhèn)}庫(kù)。早期的立體倉(cāng)庫(kù)由于自動(dòng)化控制程度及水平問(wèn)題，很多存在著空貨位取貨、滿貨位存貨、入庫(kù)臺(tái)等待、運(yùn)行計(jì)數(shù)出錯(cuò)、起升計(jì)數(shù)出錯(cuò)、載貨臺(tái)上貨物未放準(zhǔn)、微升降超限等故障，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造，可以達(dá)到減少系統(tǒng) 故障發(fā)生，提高系統(tǒng)可靠性和可維修性，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。陳駿、施國(guó)洪結(jié)合東風(fēng)汽車公司配套處立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行狀況，在調(diào)查研究的基本上設(shè)計(jì)了立體倉(cāng)庫(kù)的3級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)及堆垛機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)除貨架外，還包括堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)及聯(lián)合輸送機(jī)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)為3級(jí)計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)。3級(jí)中的管理機(jī)對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行在線及離線管理，中控機(jī)對(duì)通訊、流程進(jìn)行控制，并進(jìn)行實(shí)時(shí)圖象顯示，直接控制級(jí)由PLC組成的控制器對(duì)操作機(jī)進(jìn)行單機(jī)自動(dòng)操作。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)配用日本OMRON公司的C-120 PLC組成堆垛機(jī)控制器， 該控制器用一臺(tái)C- 120 PLC擴(kuò)展為112輸入輸出點(diǎn)接受面板及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)。按控制要求控制3臺(tái)電動(dòng)機(jī)并進(jìn)行層列（排）顯示。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一種集信息、儲(chǔ)存、管理于一體的高技術(shù)密集型機(jī)電一體化產(chǎn)品，涉及的領(lǐng)域很廣。對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)化改造，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性及可靠性；采用模塊化設(shè)計(jì)方法，各模塊相對(duì)獨(dú)立，系統(tǒng)配置靈活，可根據(jù)不同要求靈活地增減模塊，不需對(duì)系統(tǒng)作較大改動(dòng)；下位機(jī)采用PLC，集成度高，可靠性好，并與IBM- PC機(jī)在硬件及軟件上均兼容。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)入了機(jī)、電結(jié)合的新階段，計(jì)算機(jī)逐漸在機(jī)械工業(yè)的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及管理中普及，為機(jī)械制造業(yè)向更復(fù)雜、更精密方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)電設(shè)備也開(kāi)始向數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化和柔性化發(fā)展，并進(jìn)入現(xiàn)代設(shè)備的新階段。對(duì)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化改造，一方面應(yīng)考慮企業(yè)實(shí)際，另一方面也應(yīng)考慮到應(yīng)用技術(shù)的生命周期，只有兩者結(jié)合，改造才能取得預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

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