機(jī)器人上料自動(dòng)化在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工線的應(yīng)用

張?zhí)礻? 侯佳男

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車上的核心部件，要保證其充分發(fā)揮性能，首先就要保證在發(fā)動(dòng)機(jī)組裝過程中保證發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋的清潔性，在此基礎(chǔ)上，才能按照相應(yīng)的工藝要求裝配出優(yōu)秀可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)。清洗設(shè)備作為發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線上必不可少的一部分，在汽車生產(chǎn)商對發(fā)動(dòng)機(jī)日益嚴(yán)格的要求下，越來越體現(xiàn)出其重要性。鑒于此，本文對機(jī)器人上料自動(dòng)化在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工線的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;自動(dòng)化;圖像識別;發(fā)動(dòng)機(jī)加工

0引言

采用有限元法研究了預(yù)應(yīng)力（螺栓預(yù)緊力和壓力容器）、摩擦系數(shù)、介質(zhì)（液體或者氣體）、網(wǎng)格粗糙度對模態(tài)分析精度的影響，結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)模態(tài)對較小的預(yù)緊力更加敏感;隨著摩擦系數(shù)的增加，模態(tài)頻率隨之增大，當(dāng)摩擦系數(shù)增加到一定值時(shí)，模態(tài)頻率不再隨著摩擦系數(shù)發(fā)生變化;相同高度液面下，采用虛擬質(zhì)量法計(jì)算的結(jié)構(gòu)模態(tài)比采用質(zhì)量點(diǎn)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率低，隨著液面高度的降低，差距逐漸縮小。當(dāng)網(wǎng)格尺寸較小時(shí)，模態(tài)對網(wǎng)格尺寸不敏感，當(dāng)網(wǎng)格尺寸較大時(shí)，模態(tài)頻率和振型出現(xiàn)明顯變化，當(dāng)網(wǎng)格尺寸超過一定范圍時(shí)，會(huì)導(dǎo)致模態(tài)失真甚至錯(cuò)誤。

1方案設(shè)計(jì)

1.1? 工件及收納形態(tài)

本文對象工件為發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸蓋毛坯，有兩種產(chǎn)品，自行鑄造生產(chǎn)，分別層疊擺放在標(biāo)準(zhǔn)倉庫籠中。倉庫籠尺寸1200×1000×750mm，分別可以收納40件與32件。毛坯與毛坯、料籠之間均預(yù)留間隙，防止收納、抓取時(shí)干涉;同時(shí)，間隙不能過于寬松（要小于工件尺寸的一半），防止搬運(yùn)中工件傾倒，影響抓取。

1.2? 設(shè)備整體構(gòu)成及布局

設(shè)備外形尺寸（長×寬×高）：6055×5860×2400mm，采用機(jī)器人配合定制夾具及相機(jī)識別系統(tǒng)，對籠內(nèi)工件拆垛抓取，放到指定位置，打刻（二維碼）后通過自動(dòng)輥道送往加工設(shè)備。為滿足多產(chǎn)品生產(chǎn)要求，采用多關(guān)節(jié)機(jī)器人，地面固定式安裝，采用1 臺機(jī)器人對應(yīng)2 種產(chǎn)品的布局，左右分別是兩種不用產(chǎn)品的倉庫籠，機(jī)器人在中間，分別設(shè)計(jì)了后備投入輥道對應(yīng)后備生產(chǎn)。

1.3? 臺車料籠定位

考慮到料籠在臺車上的偏差，為消除料籠的位置偏移造成抓取效率低，在兩側(cè)安裝上導(dǎo)向及定位條，確保左右偏移量在50mm以內(nèi)，前端安裝一個(gè)到位行程開關(guān)，確保臺車推到合適的位置。要確保左右方向偏移量在100mm以內(nèi)，前后偏移量在50mm以內(nèi)，最大程度確保識別及抓取效率，降低風(fēng)險(xiǎn)。

1.4? 工件夾取

根據(jù)產(chǎn)品特征以及收納時(shí)的狀態(tài)，夾爪設(shè)計(jì)成抱夾式，夾取產(chǎn)品中間位置，可有效防止與倉庫籠及產(chǎn)品之間的干涉撞機(jī);夾爪行程可調(diào)，可滿足 2種產(chǎn)品需求;在夾爪中間安裝了彈性在位檢測機(jī)構(gòu)，防止產(chǎn)品少夾或過夾;為適應(yīng)產(chǎn)品的輕微傾斜，在機(jī)器人與夾爪間設(shè)計(jì)了浮動(dòng)單元;考慮到料籠中工件極端狀態(tài)，在夾爪末端設(shè)計(jì)了防掛籠裝置，防止機(jī)器人強(qiáng)制動(dòng)作導(dǎo)致設(shè)備損壞，確保人員安全;夾爪前端安裝了缸蓋位置識別、校正相機(jī)，抓取缸蓋前先拍照，根據(jù)成像校正缸蓋位置后再進(jìn)行抓取。

2發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋清洗前需確認(rèn)的問題

2.1? 確認(rèn)工廠的工作環(huán)境和噪聲管理

清潔氣缸體和氣缸蓋時(shí)，將使用大量的水和氣源，因此有必要確認(rèn)設(shè)備所在的工廠能夠提供足夠的水源和水源。在清洗過程中，設(shè)備內(nèi)部會(huì)有飛揚(yáng)的灰塵和浮質(zhì)，因此有必要做好收集和清除裝置，并采取措施收集霧氣和防止泄漏，以保證設(shè)備的準(zhǔn)確運(yùn)行而不污染工廠環(huán)境。同時(shí)，清洗設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此在保護(hù)清洗設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮添加吸聲棉等有效的降噪措施，以免影響設(shè)備人員的正常操作。

2.2? 確認(rèn)缸體和缸蓋的清洗位置

通常情況下，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的要求首次清潔發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體和氣缸蓋。清潔零件包括氣缸體和氣缸蓋的主要外表面，以及在后續(xù)工位要組裝的零件，如凸輪軸蓋的安裝孔、導(dǎo)管和座圈的壓裝孔等。氣缸體和氣缸蓋的大部分后續(xù)裝配完成后，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)要求進(jìn)行二次清洗。清洗零件包括凸輪軸孔、主油道孔、主外表面等。

3電氣控制系統(tǒng)描述

3.1? 自動(dòng)/ 半自動(dòng)工位設(shè)備

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸和氣缸蓋在清洗過程中主要使用自動(dòng)/ 半自動(dòng)裝置，尤其是測量、清洗、循環(huán)和裝貨站。這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)由獨(dú)立PLC設(shè)備控制，由現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信模塊控制，包括設(shè)備操作邏輯控制、設(shè)備操作數(shù)據(jù)采集、區(qū)域設(shè)備控制以及相鄰兩個(gè)設(shè)備之間的信息流。

3.2? 數(shù)據(jù)采集裝置

為了有效地保證清洗數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備狀態(tài)的可靠性，每個(gè)工位都配置了射頻識別無線讀寫裝置。將氣缸體和氣缸蓋上的二維碼/ 條形碼匹配準(zhǔn)確讀取，并將采集到的數(shù)據(jù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的ID型號一一對應(yīng)，并反饋給服務(wù)器。整個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸主要有兩種方式：（1）在檢測清洗設(shè)備的運(yùn)行過程時(shí)，需要保證設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，測量數(shù)據(jù)將直接有效地傳輸?shù)椒?wù)器，包括氣體檢測檢測到的工件狀態(tài)、水源和氣源的流量等。（2）條碼掃描數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確，對應(yīng)正確，零件信息通過掃描傳輸?shù)皆O(shè)備的服務(wù)器，直接影響后續(xù)的清洗動(dòng)作。

3.3? 下料工位

本工位主要由輸送輥道、舉升定位裝置、工件到位檢測裝置、升降吹干裝置等組成。此工位的主要功能是柔性機(jī)器人夾持工件，將吹干后的工件放置在本工位的舉升定位裝置上，此時(shí)舉升裝置不動(dòng)，升降吹干裝置驅(qū)動(dòng)噴嘴盒下降，對工件表面及各個(gè)功能孔進(jìn)行二次加強(qiáng)吹干，吹干過程中升降裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起到對表面的掃描吹干的作用。吹干結(jié)束，舉升定位裝置落下，將工件放置在輸送輥道上面，此位置設(shè)有工件到位檢測，保證工件位置準(zhǔn)確無誤。輸送輥道驅(qū)動(dòng)，將工件輸送出去。本工位不僅僅是柔性機(jī)器人的下料工位，亦是工件的第二次吹干工位，這樣以確保工件經(jīng)過清洗后的干燥度。

3.4? 水路系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要功能是，將清洗液送入清洗工位，通過清洗噴嘴將清洗液噴射到被清洗的工件上，將工件洗凈。清洗污水經(jīng)過濾泵袋過濾器過濾，經(jīng)清洗泵進(jìn)入清洗液循環(huán)程序。主要是由過濾泵、清洗泵、回液泵、過濾器、液位裝置、浮油排除裝置、水冷機(jī)、水箱、清洗管路等組成。本系統(tǒng)的穩(wěn)定性對于清洗機(jī)起著至關(guān)重要的作用。

4結(jié)束語

對發(fā)動(dòng)機(jī)箱體生產(chǎn)線，除實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備自動(dòng)化外，對上料工位也要采用自動(dòng)化上料裝置。以前舊箱體加工線采用手工上料，自動(dòng)化程度低，占地面積大，工件（滾動(dòng)）噪音大。本裝置就是為了提高自動(dòng)化程度、減少人工成本、降低崗位噪音、改善環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)兩種功能。

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