低压机台机械手自动化技术开发与应用

徐连弟 段素娟

摘要：保定市立中车轮制造有限公司利用公司购置的机械手并对其改造，进行相关工艺调整，解决现有物流瓶颈，提高生产效率，降低因人为磕碰伤带来的报废率，具有较好的生产应用价值和市场推广价值。文章重点分析了汽车铝合金车轮制造企业机械手自动化技术的开发与应用。

关键词：车轮制造;机械手;自动化;技术应用

引言

对汽车车轮制造业来说，其一面临汽车厂商的不断压低价格，其二面临制造成本的不断升高，各公司为应对激烈的市场竞争，纷纷通过技术创新来降低成本。

1.技术方案

技术开发前公司铝合金车轮生产中，低压铸造机台上操作员工的动作：车轮脱模后，用料叉将车轮翻转，检查车轮的浇口和A面情况，合格后进行水箱冷却，冷却完成后进行去毛边、打工号、下转，进入X光检查工艺。在生产中，一个员工看管一个机台，不仅劳动强度大，生产效率低，还易造成人为磕碰伤。因此，公司决定自主研发机械手自动化技术，通过购置机械手并进行改造，使其能适用公司现有生产设备;并进行相关工艺调整，解决现有物流瓶颈，降低产品的报废率。

1.1总体方案设计

利用机械手自动化技术，开发出低压机台机械手自动化设备。这是用于辅助生产的自动化设备，通过电气控制系统作用于机械、气动、液压等部件完成预设动作。机械手的抱臂控制使用气动系统来实现，抱臂的旋转使用液压旋转马达，因此抱臂的控制位置准确可靠，运行稳定;机械手整体的旋转为360°，实现一台机械手控制两台低压铸造机的功能，其结构为减速机齿轮减速设计，旋转稳定可靠。

该机械手有两种工作模式：手动和自动。手动模式用于开始使用时的归零、各部件位置的调整、出现异常时的处理等，自动模式为正常生产时使用。该机械手应用了气动、液压技术，电气使用可编程控制技术与气动、液动技术相结合，提高了机械手的自动化程度。

1.2机械手设计方案

（1）机械手机身旋转系统：采用减速机齿轮减速技术，机身实现360°旋转，能保证机械手的抱臂能抓取两个低压铸造机的车轮，继而实现“一机双台”的目标。

（2）气动抱臂系统：气动抱臂系统实现了准确无误的抓取车轮，且气动件对现场的环境几乎没有影响。

（3）抱臂液压马达旋转系统：为实现车轮的旋转，采用液压马达实现180°旋转，便于作业员检查、车轮的放下、车轮的抓取。

（4）机械手的配套设备：冷却水箱、车轮升降滚道、自检台。

（5）机械手采用气动、液压技术、减速机齿轮减速技术，这些零部件易采用可编程序控制，使其重复精度很高。

图1 机械手俯视工艺布置图                 图2 机械手侧面工艺布置图

①低压机台A、B：生产车轮毛坯的设备属于原有设备;

②接料盘A、B：机械手附属设备，用于承接低压机台A、B生产出的车轮毛坯件，其动作为一进一出;

③气动抱臂：由两个气缸为动力，抱臂安装在高精度的直线导轨上，定位准确无误、稳定可靠;气动抱臂可以实现车轮的抱起、松开动作。

④抱臂液压旋转：由一个液压马达为动力，实现气动抱臂的180°旋转，从而实现检察车轮A面、放下车轮的动作;由于液压马达定位准确，因此实现了高精度的旋转角度。

⑤机械手机身：使用减速机齿轮减速技术，实现了机身360°旋转，为“一机双台”提供可靠保證;同时气动抱臂的升降由机身的升降液压缸完成。

⑥自检台：机械手配套设备，用于车轮的修毛边和自检;

⑦毛坯升降滚道：机械手配套设备，将完成修毛边的车轮下降至低压铸造机平台下方，将车轮送入主滚道;

由于机械手成功实现了360°旋转，使“一机双台”成为现实。机械手其它的动作是与现有的低压铸造机的生产节拍相衔接，达到毛坯流转自动化，继而将原来作业员的动作由机械手来完成，提高工作效率，降低劳动强度。设备安装完成后由原来的一人一台机变为一人操作两台机。

2.关键技术及创新点

（1）机械手整体旋转使用减速机齿轮减速技术，实现机械手360°旋转，从而实现了“一机双台”，实现低压机台物流自动化。

（2）机械手采用气动抱臂、抱臂液压马达旋转、整体旋转使用减速机齿轮减速技术，且机械手各动作使用可编程序控制技术，动作控制稳定可靠，使得低压铸造机的流转工艺更合理。

（3）设备操作简单，一个作业员操作两台低压铸造机成为可能。

3.技术成果及应用前景

铝合金车轮低压铸造物流自动化技术的开发和应用。机械手的各项性能指标均达到设计要求，车轮的产量提高了8.3%，能源消耗降低了50%，废品率降低了0.5%。机械手运行稳定、性能可靠，投资成本低，在自动化改造中具有较好的生产应用价值和市场推广价值，为企业自动化技术改造提供了方法和途径。

参考文献：

[1]王建军.搬运机械手仿真设计和制作[J].机械设计与制造，2012（09）

[2]王战中等.自动上下料机械手运动学分析及仿真[J].机械设计与制造，2012（05）

作者简介：

徐连弟（1983—），男，汉族，河北人，助理工程师，毕业于河北工业职业技术学院金属材料专业，主要从事铝合金车轮工程技术工作。