陸惠玲 侯志敏

摘 要：交流接觸器組件的半自動(dòng)生產(chǎn)裝配線由機(jī)械、電氣、氣動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝配、自動(dòng)檢測(cè)和計(jì)算機(jī)生產(chǎn)管理。該線由計(jì)算機(jī)控制的環(huán)節(jié)：接觸器機(jī)械參數(shù)與電參數(shù)的檢測(cè)，軟件設(shè)施滿足各種產(chǎn)品的檢測(cè).檢測(cè)質(zhì)量合格后，合格產(chǎn)品自動(dòng)送致下一個(gè)工步，質(zhì)量不合格產(chǎn)品與以剔除，并有質(zhì)量報(bào)警指示。數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)管理，采用計(jì)算機(jī)隨時(shí)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品合格率，產(chǎn)品數(shù)量，各種機(jī)械參數(shù)與電參數(shù)不合格率，隨時(shí)進(jìn)行顯示，并根據(jù)需要進(jìn)行打印，也可以對(duì)各零部件的庫(kù)存量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。該檢測(cè)裝置穩(wěn)定可靠、檢測(cè)速度高。本線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及電氣、氣動(dòng)等功能元件，大部分選用標(biāo)準(zhǔn)件，定位精度高。生產(chǎn)線布局合理，各工序之間操作協(xié)調(diào)。為擴(kuò)大再生產(chǎn)提供了方便。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)；機(jī)械手； 裝配點(diǎn)； 行程開關(guān)

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

如今飛速發(fā)展的信息時(shí)代，自動(dòng)化技術(shù)也在前所未有的勢(shì)頭飛速發(fā)展，在機(jī)械電氣等領(lǐng)域顯現(xiàn)十分突出。接觸器的自動(dòng)化裝配就是對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求很高的專業(yè)，由于接觸器中的部件多且小，極不易手工安裝，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在接觸器的安裝必不可少的，用以提高交流接觸器的質(zhì)量及產(chǎn)量，同時(shí)節(jié)省勞動(dòng)力，更降低成本。

1 設(shè)計(jì)方案的制定

1.1 生產(chǎn)裝配線的節(jié)拍與產(chǎn)量分析

1.1.1 生產(chǎn)線采用分工序連續(xù)作業(yè)，工序作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)的節(jié)拍即為生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍?？紤]生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)時(shí)間為3.5秒。該裝配線的節(jié)拍為14.4秒。

1.1.2 生產(chǎn)率計(jì)算的依據(jù)：年有效工作日254天，兩辦工作制，每班工作8小時(shí)，生產(chǎn)負(fù)荷90% 。這樣，生產(chǎn)線的年有效工作時(shí)間為3657.6小時(shí)。年產(chǎn)量為：105萬件。單班每天的產(chǎn)量為2000件。

1.2 生產(chǎn)裝配線的控制技術(shù)

此生產(chǎn)裝配線采用氣動(dòng)控制技術(shù)，氣動(dòng)技術(shù)由風(fēng)動(dòng)技術(shù)及液壓技術(shù)演變、發(fā)展而成為獨(dú)立的技術(shù)門類不到50年，卻已經(jīng)充分顯示出它在自動(dòng)化領(lǐng)域中強(qiáng)大的生命力，成為20世紀(jì)應(yīng)用最廣，發(fā)展最快，也最易被接受及重視的技術(shù)之一。工業(yè)如機(jī)械、電子、鋼鐵、運(yùn)行車輛極其制造、橡膠、紡織、輕工、化工、食品、包裝、印刷、煙草等領(lǐng)域中，氣動(dòng)技術(shù)已成為不可缺少的基本部分?，F(xiàn)代氣動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、集成化、模塊化、智能化。

1.3 采用電磁式振動(dòng)料作為輸送裝置

這種料斗可以用來布置簡(jiǎn)單平面件，例如：環(huán)件、圓料件、盤類、對(duì)稱性平面件，也可以處理大頭件。

垂直布置的圓形磁盤被不斷的驅(qū)動(dòng)，它進(jìn)入料斗部分的深度約為其半徑值。料斗為向底漸坡形。

即使填料高度不大時(shí)，零件也會(huì)在料斗中由重力作用沿磁盤運(yùn)動(dòng)方向落入料斗斜坡下面。

沿磁盤的圓周方向裝有許多永久磁鐵，其分布半徑由待處理件的直徑?jīng)Q定。其磁性將零件吸在磁盤上并通過磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)使零件脫離料斗。根據(jù)排出圓形零件的厚度、直徑設(shè)計(jì)的釋放軌道被傾斜布置，使進(jìn)料口低于磁盤上永久磁鐵內(nèi)節(jié)圓直徑。由于磁盤振動(dòng)，使被磁鐵吸住的零件于釋放軌道相碰而脫離磁鐵的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果零件落入或滾入釋放軌道。

振動(dòng)料斗是最廣泛應(yīng)用的輸送裝置，它的效率主要決定于零件質(zhì)量、外來雜物、污染程度、排列的困難程度和送料裝置本身的質(zhì)量。一般來說，料斗可以分成平盤式和斜槽式，這些料斗可以應(yīng)用于沖壓操作，它容量大，特別適用于薄件的裝料。

2 交流接觸器裝配線的設(shè)計(jì)與研究

交流接觸器是一種供遠(yuǎn)距離頻繁接通和分段交流電路以及大容量控制電路的電器，交流接觸器主要用于交流50/60Hz額定工作電壓660V，供遠(yuǎn)距離頻繁接通和分段電路之用，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器組成電磁啟動(dòng)器以保護(hù)可能發(fā)生操作過負(fù)載的電路。

2.1 裝配線的設(shè)計(jì)原則及路線

裝配是對(duì)工件的各種功能進(jìn)行處理，它包含裝配的整個(gè)工作過程，而且裝配是最昂貴的生產(chǎn)過程。各零件的加工質(zhì)量對(duì)裝配工藝以及產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。

2.1.1 在選擇自動(dòng)化設(shè)備時(shí)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)對(duì)未來產(chǎn)品的通用性。

2.1.2 本生產(chǎn)線完成后，總體達(dá)到國(guó)際同類生產(chǎn)線的先進(jìn)水平。

2.1.3 在滿足裝配工藝的情況下，生產(chǎn)節(jié)拍盡可能的快，不多于15秒/件。

2.1.4 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到零件的不一致性。

2.1.5 減少系統(tǒng)的停機(jī)率，得以保證系統(tǒng)連續(xù)正常工作，對(duì)單機(jī)在兩分鐘內(nèi)可恢復(fù)故障，保證系統(tǒng)不停機(jī)。排除故障所需的時(shí)間是影響效率的一個(gè)重要因素，各次故障的總時(shí)間越短，效率就越高，有易于接近故障地點(diǎn)的通道和快速接近的可能性，（如送料軌上蓋封條用的快速扣接系統(tǒng)）。在故障地點(diǎn)和工作地點(diǎn)之間要形成一定中間緩沖容量。

工序路線：

2.2 裝配線的總體技術(shù)方案

設(shè)計(jì)氣動(dòng)多工位裝配機(jī)時(shí)可采用通用標(biāo)準(zhǔn)元件。其優(yōu)點(diǎn)是大多數(shù)元件可以重復(fù)使用。氣動(dòng)設(shè)備由于空氣的可壓縮性使應(yīng)用范圍受一定的限制。因此氣動(dòng)裝置元件各運(yùn)動(dòng)需按特定程序進(jìn)行，并有一定容量的氣源供應(yīng)。通常工作壓力為6個(gè)bar壓力。工作時(shí)還要采取減噪音措施。

生產(chǎn)線從總體布局和生產(chǎn)節(jié)拍的平衡上考慮，生產(chǎn)線完成后的實(shí)用性、可能性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性，并把可行性放在首位。

我們生產(chǎn)線采用分組建原則，先裝份組件，再組合。為了保證系統(tǒng)裝配的可靠性，避免復(fù)雜動(dòng)作，盡量將每個(gè)零件分開裝配，這樣即可達(dá)到保證可靠性的要求，又提高了生產(chǎn)節(jié)拍，便于按功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性。并且基座與底座的組裝同時(shí)進(jìn)行，然后上下和體，裝觸頭，側(cè)擋板。生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，占地面極小。

2.3 動(dòng)鐵芯組件裝配機(jī)設(shè)計(jì)方案

動(dòng)鐵芯由直角坐標(biāo)機(jī)械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動(dòng)鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號(hào)運(yùn)動(dòng)而隔料連接板繼續(xù)下料。連接板插入氣缸運(yùn)動(dòng)使連接板插入動(dòng)鐵芯內(nèi)，經(jīng)檢驗(yàn)合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點(diǎn)。觸頭支持件由直角坐標(biāo)機(jī)械手抓入傳送帶，送至裝配點(diǎn)，經(jīng)推入氣缸將動(dòng)鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個(gè)工位，由推出隔料氣缸將觸頭動(dòng)鐵芯組件推入傳送帶至下一個(gè)工序。此方案需十一個(gè)氣缸，一個(gè)連接板給料器。設(shè)計(jì)裝配機(jī)時(shí)，其決定因素在于裝配件的復(fù)雜程度和生產(chǎn)率要求情況。從裝配機(jī)類型上講，單工位裝配機(jī)與多工位裝配機(jī)是不同的。一般地三個(gè)以下零部件的裝配可以在單工位裝配機(jī)上完成，超過三個(gè)以上的零部件裝配則在多工位裝配機(jī)上完成。循環(huán)時(shí)間，驅(qū)動(dòng)能類型以及運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)都受產(chǎn)量的制約。

因此設(shè)計(jì)裝配機(jī)時(shí)要考慮以下功能：

2.3.1 主要運(yùn)動(dòng)，如輸送系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，處理裝置的X-Y運(yùn)動(dòng)，和檢查裝置的行程等。這些主要運(yùn)動(dòng)可由下面方式獲得：

通過開關(guān)，凸輪和杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)

2.3.2 輔助運(yùn)動(dòng)，如零件夾持，夾具運(yùn)動(dòng)，零件分離，定心，控制動(dòng)作和剝離動(dòng)作等，可由下面的方法獲得：

機(jī)械的，如凸輪和杠桿機(jī)構(gòu)

電動(dòng)機(jī)械，如電磁鐵、氣動(dòng)

2.3.3 信號(hào)的發(fā)生，評(píng)估和測(cè)定，如詢問現(xiàn)有零件是否正確就位，或操作是否已完成并已獲得具體參數(shù)值。

當(dāng)詢問的結(jié)果是否定的，就必須引入輔助操作，并根據(jù)以下的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行撿選；電氣、電子、氣動(dòng)、液動(dòng)為達(dá)到功能要求亦可采取聯(lián)合使用形式。

連接板動(dòng)鐵芯組件裝配機(jī)設(shè)計(jì)方案：連接板由螺旋給料器上料，自動(dòng)裝配機(jī)將連接板插入動(dòng)鐵芯中，并且將動(dòng)鐵芯及連接板插入支架中。

其工作圖可以參考相關(guān)表格

方案一：動(dòng)鐵芯由直角坐標(biāo)機(jī)械手抓入傳送帶上料，連接板由螺旋給料器上料。動(dòng)鐵芯由推料氣缸推到固定位置，連接板送料隔料氣缸接收到傳感器傳來的信號(hào)運(yùn)動(dòng)而隔料連接板繼續(xù)下料。連接板插入氣缸運(yùn)動(dòng)使連接板插入動(dòng)鐵芯內(nèi)，經(jīng)檢驗(yàn)合格由頂部壓入氣缸壓入裝配點(diǎn)。觸頭支持件由直角坐標(biāo)機(jī)械手抓入傳送帶，送至裝配點(diǎn)，經(jīng)推入氣缸將動(dòng)鐵芯連接板組件推入支架中，并落到下一個(gè)工位，由推出隔料氣缸將觸頭動(dòng)鐵芯組件推入傳送帶至下一個(gè)工序。此方案需十一個(gè)氣缸，一個(gè)連接板給料器。

方案二：連接板由螺旋給料器上料，通過直角坐標(biāo)機(jī)械手抓取，插入傳送帶上的動(dòng)鐵芯，經(jīng)檢驗(yàn)連接板裝配合格后，再通過直角坐標(biāo)機(jī)械手抓取至裝配點(diǎn)，觸頭支持件由直角坐標(biāo)機(jī)械手抓入傳送帶，送至裝配點(diǎn)，由推入氣缸推入與動(dòng)鐵芯組件進(jìn)行配合最后通過推出隔料氣缸將連接板動(dòng)鐵芯組件推入傳送帶至下一個(gè)工序。此方案需八個(gè)氣缸，一個(gè)連接板給料器。

該裝配機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)從全方位著手，既兼顧每道工序的特點(diǎn)，又從全局著手，均衡每道工序的自動(dòng)化特點(diǎn)，合理分配資源。方案一自動(dòng)化程度稍次于方案二，但操作簡(jiǎn)單、成本低、便于推廣選用。方案二多采用了機(jī)械手，且對(duì)機(jī)械手的抓取位置有了較高的要求，使裝配機(jī)的成本大大提高了，接觸器的價(jià)格也提升了。相比之下，無論考慮經(jīng)濟(jì)性還是實(shí)用性，方案一都比方案二可行。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求：

A環(huán)境濕度：0～45℃

B相對(duì)濕度：20-90%RH

C電源：?jiǎn)蜗?20V；電壓波動(dòng)范圍：+10%-10%

D頻率：50HZ；容量：10KVA

E壓縮空氣：5kgf/cm；壓力波動(dòng)范圍：+10%-10%

參考文獻(xiàn)

[1]左全璋.交流接觸器設(shè)計(jì)[J].電氣開關(guān)，2009（03）.

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