一種水泵葉片自動化上料系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對人工上料水泵葉片存在的效率低、質(zhì)量差、以及安全隱患等問題，設(shè)計一種水泵葉片自動化上料系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作方式和優(yōu)點。經(jīng)試驗證明，水泵葉片自動化上料系統(tǒng)具備水泵葉片上料自動、快速、高效的功能，大大減少人力和物力的投入，提高了經(jīng)濟(jì)效益，消除了人工上料時的危險因素，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)，且柔性好、兼容性高，操作維護(hù)方便。

關(guān)鍵詞：水泵葉片;自動化;上料系統(tǒng);設(shè)計

中圖分類號：TP302

一? 前言

水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械，根據(jù)不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。而葉輪是葉片泵的核心部件，是工作效率的主要影響因素。在特定工況下，如果葉輪質(zhì)量不合格，就會導(dǎo)致在泵入口和葉片處產(chǎn)生水力損失和間隙損失[1-2]。

葉輪的傳統(tǒng)制造方式是人工將葉片放入焊接定位模具中，通過沖壓床將葉輪上下蓋板與模型中定位好的葉片進(jìn)行電阻焊接[3-4]。此制造方式效率低，且電阻焊對人存在健康危害，以及沖壓床等機(jī)械設(shè)備對人也存在安全隱患。

針對上述問題，設(shè)計一種水泵葉片自動化上料系統(tǒng)，通過非標(biāo)自動化設(shè)備、SCARA機(jī)器人以及視覺系統(tǒng)的組合方式，實現(xiàn)葉片自動上料到焊接定位模具，取代傳統(tǒng)人工上料方式，提高葉輪制造的安全性，且效率高，本設(shè)計為葉輪制造自動化生產(chǎn)線的一個工位設(shè)計。

二? 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

水泵葉片自動化上料系統(tǒng)主要由葉片出料機(jī)構(gòu)、葉片供料機(jī)構(gòu)和葉片上料機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。

（一）? 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

1? 葉片出料機(jī)構(gòu)設(shè)計

葉片出料機(jī)構(gòu)由振動盤、推料氣缸、稱重托盤、稱重傳感器和底座組成，如圖2所示。

其工作流程為：葉片利用振動盤的振動作用較勻速地出料，落入稱重托盤中，當(dāng)托盤中的葉片總重量超過稱重傳感器設(shè)定的重量時，振動盤停止葉片供料，推料氣缸做伸出動作，將葉片推送到葉片供料機(jī)構(gòu)。

本機(jī)構(gòu)首先通過控制振動盤的葉片出料速度來控制葉片出料量，接著通過稱重傳感器進(jìn)一步控制葉片的出料量，最終達(dá)到葉片實際出料量與設(shè)定的出料量在1到2個之間變動誤差范圍，來實現(xiàn)葉片出料數(shù)量可控功能，為水泵葉片自動化上料系統(tǒng)穩(wěn)定運行奠定關(guān)鍵第一步。

2? 葉片供料機(jī)構(gòu)設(shè)計

葉片供料機(jī)構(gòu)由皮帶輸送機(jī)、分料機(jī)構(gòu)、分料滑槽和供料平臺組成。供料平臺通過振動作用將堆積的葉片分散開。

為了提高葉片上料系統(tǒng)的上料節(jié)拍，本設(shè)計采用雙供料平臺的方式，來縮小SCARA機(jī)器人上料等待時間。其工作流程為：葉片先經(jīng)出料機(jī)構(gòu)輸送

到皮帶輸送機(jī)儲存物料，接著控制器接收視覺系統(tǒng)反饋的上料信息，發(fā)出控制信號，然后分料機(jī)構(gòu)動作，將皮帶輸送機(jī)移動到需要上料的供料平臺位置，最后葉片輸送機(jī)動作，將其儲存的葉片經(jīng)分料滑槽運輸?shù)叫枭狭系墓┝掀脚_上，完成供料任務(wù)。

3? 葉片上料機(jī)構(gòu)設(shè)計

葉片上料機(jī)構(gòu)由視覺系統(tǒng)、SCARA機(jī)器人、葉片夾具和電控柜組成，如圖3所示。其工作流程為：通過視覺系統(tǒng)去定位葉片的位置，將葉片位置坐標(biāo)通過機(jī)器人控制器發(fā)送給SCARA機(jī)器人，去準(zhǔn)確抓取葉片，完成上料動作。視覺系統(tǒng)有兩組，具備判定供料平臺缺料功能，并向控制器發(fā)出補(bǔ)料信息。

三? 葉片自動化上料系統(tǒng)的優(yōu)點

1）取消傳統(tǒng)人工上料方式，提高葉片上料效率，從而提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率;

2）采用視覺定位的方式，柔性好，兼容性高，即

葉片來料時的不同位置都可定位，且滿足多種規(guī)格的葉片上料;

3）采用雙供料平臺的方式，提高葉片上料速度，提高生產(chǎn)節(jié)拍;

4）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

四? 結(jié)論

經(jīng)試驗證明，如圖4所示，設(shè)計的水泵葉片自動化上料系統(tǒng)是可行的，不僅實現(xiàn)了水泵葉片上料自動、快速、高效的目的，同時大大減少人力和物力的投入，提高了經(jīng)濟(jì)效益，消除了人工上料時的危險因素，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡佳偉. 離心水泵葉輪工作曲面有限元分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2011.

[2] 劉冰. 離心泵葉輪數(shù)字化制造技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 山東理工大學(xué).

[3] 郭翔. 基于泵內(nèi)部流動分析的高效葉輪設(shè)計方法研究[D]. 南京工業(yè)大學(xué)， 2010.

[4] 李更更， 許榮濱， 馬會杰，等. 變流量泵葉片圓弧面磨削快速自動上料與定位方案的設(shè)計[J]. 機(jī)械制造， 2016， 54（12）：59-60.

[5] 曲祥普. 一種定向傳送振動盤： CN 2526288 Y[P]. 2002.

作者簡介：胡松（1990-），男，碩士研究生，研究方向為智能機(jī)械與機(jī)器人。