譚 宏,段立文,羅曉冬

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

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傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)加裝自動(dòng)取料裝置的設(shè)計(jì)

譚 宏,段立文,羅曉冬

(自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司,四川自貢643011)

摘 要:從傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)取料方式入手,結(jié)合當(dāng)今“工業(yè)4.0”發(fā)展趨勢(shì),簡(jiǎn)要分析了傳統(tǒng)的取料方式不利于現(xiàn)代化工廠(chǎng)生產(chǎn)的相關(guān)因素。將傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)應(yīng)用較廣的硬質(zhì)合金行業(yè)作為實(shí)例,介紹了此行業(yè)傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)加裝自動(dòng)取料裝置的總體設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制部分結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)、自動(dòng)取料工作過(guò)程。

關(guān)鍵詞:粉末成型壓機(jī);壓制;取料

1 引言

在傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)工作過(guò)程中,壓機(jī)壓制產(chǎn)品脫模出來(lái)時(shí)是由人工將產(chǎn)品取出。壓制工序是整個(gè)硬質(zhì)合金生產(chǎn)工序中非常重要的環(huán)節(jié),隨著人工成本與用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,人工取產(chǎn)品方式已難以滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用在硬質(zhì)合金傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī)取料過(guò)程中,可實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)品高效率的自動(dòng)化取料,提高硬質(zhì)合金產(chǎn)品的總體質(zhì)量,并有效防止人為因素對(duì)硬質(zhì)合金壓制生產(chǎn)過(guò)程的影響,可提高產(chǎn)品加工過(guò)程中的可靠性和安全性。

2 傳統(tǒng)取料方式不利因素

2.1 人力資源因素

傳統(tǒng)的取料方式均由人工將產(chǎn)品取出,取料過(guò)程單一、瑣碎的重復(fù)性作業(yè)必須得要人來(lái)完成。隨著人力資源成本的不斷上漲,且產(chǎn)業(yè)工人老齡化趨勢(shì)正在加劇,“招工難”等情況日趨嚴(yán)重。在當(dāng)今中國(guó)制造業(yè)的“人口紅利”正在不斷消失的情況下,自動(dòng)取料方式將會(huì)成為粉末成型壓機(jī)壓制取料的主流發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 生產(chǎn)安全與效率因素

傳統(tǒng)的人工取料方式動(dòng)作重復(fù)單一,容易造成操作工人疲勞、注意力不集中,取料節(jié)拍錯(cuò)亂,難免會(huì)造成漏取或錯(cuò)取等現(xiàn)象發(fā)生,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致壓機(jī)壓手等的安全事故出現(xiàn)。在生產(chǎn)效率上,自動(dòng)取料可以連續(xù)無(wú)誤的工作,相比人工取料效率會(huì)大有提高。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量因素

現(xiàn)代化企業(yè)降低廢品率,提高產(chǎn)品質(zhì)量也是一個(gè)其追求的目標(biāo)。比如硬質(zhì)合金行業(yè)中的壓制環(huán)節(jié),人工取料會(huì)給粉末成型后的產(chǎn)品帶來(lái)臟化、變形、掉邊角等諸多產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,造成廢品率居高不下,自動(dòng)取料可以減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)影響,從而可以降低廢品率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,做到產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可控。

3 自動(dòng)取料裝置總體設(shè)計(jì)及自動(dòng)控制部分結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

3.1 總體設(shè)計(jì)原理

通過(guò)人機(jī)界面的相關(guān)設(shè)定,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)取料的全過(guò)程,并具備漏取、錯(cuò)取報(bào)警,產(chǎn)品自動(dòng)稱(chēng)重等功能。

此自動(dòng)取料裝置主要組成:人機(jī)界面及程序、可編程控制器及程序、X/Y/Z軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、抓取機(jī)構(gòu)、取料裝置本體等組成。通過(guò)人機(jī)界面的相關(guān)設(shè)定,將指令發(fā)送給相關(guān)電氣執(zhí)行元件,通過(guò)外圍X/Y/Z實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)抓取產(chǎn)品的目的。示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　自動(dòng)取料裝置示意圖

3.2 動(dòng)控制部分結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

人機(jī)界面:主要由運(yùn)行信息主界面、報(bào)警界面、基本參數(shù)界面、工藝參數(shù)界面、工藝程序界面等組成,是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話(huà)接口。

可編程控制器及程序:根據(jù)相關(guān)動(dòng)作編寫(xiě)程序,并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入(I)和輸出(O)接口,控制各種類(lèi)型的機(jī)械動(dòng)作,其中最主要的是進(jìn)行相關(guān)譯碼等邏輯處理后,將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng),伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

X/Y/Z軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):各軸均由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成,并與取料裝置上的執(zhí)行部件和機(jī)械部件組成相關(guān)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。它的作用是把來(lái)自可編程控制器裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成滾珠絲桿移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于伺服電機(jī),每一個(gè)脈沖信號(hào)使電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,進(jìn)而帶動(dòng)任意一軸移動(dòng)一個(gè)微小距離,連續(xù)的脈沖信號(hào)可使伺服電機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離連續(xù)移動(dòng)。同時(shí)三軸也可進(jìn)行同步聯(lián)動(dòng)操作。

人機(jī)界面、可編程控制器及程序、X/Y/Z軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)控制部分最關(guān)鍵組成,也是自動(dòng)取料裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心部分。

4 自動(dòng)取料工作過(guò)程

以下結(jié)合附圖對(duì)工作過(guò)程作進(jìn)一步描述:

圖2　自動(dòng)取料設(shè)備圖1.支撐平臺(tái),2.氣缸,3.產(chǎn)品,4.取料機(jī)構(gòu),5.Z軸伺服電機(jī)及導(dǎo)軌,6. Y軸伺服電機(jī)及導(dǎo)軌,7.料盤(pán),8.X軸伺服電機(jī)及導(dǎo)軌

工作過(guò)程:自動(dòng)取料裝置工作前,操作人員將空料盤(pán)7放置存放架上,按下人機(jī)界面的開(kāi)始鍵,氣缸2上升將料盤(pán)7頂起后,料盤(pán)7進(jìn)入X軸伺服電機(jī)及導(dǎo)軌8,X軸伺服電機(jī)沿其導(dǎo)軌將料盤(pán)7移動(dòng)至取料位置后停止,取料機(jī)構(gòu)4在Y軸伺服電機(jī)6驅(qū)動(dòng)下移動(dòng)至產(chǎn)品正上方,在Z軸伺服電機(jī)5驅(qū)動(dòng)下下降至取料機(jī)構(gòu)4與產(chǎn)品3接觸,取料機(jī)構(gòu)4抓取產(chǎn)品3后,再移至毛刷處,停頓一段時(shí)間,毛刷將產(chǎn)品的毛刺刷掉后繼續(xù)移動(dòng),移至料盤(pán)7上方后下降,取料機(jī)構(gòu)4釋放產(chǎn)品將其平穩(wěn)的放置于料盤(pán)7內(nèi)。當(dāng)料盤(pán)裝滿(mǎn)整盤(pán)產(chǎn)品后,系統(tǒng)自動(dòng)更換之前備用的料盤(pán)進(jìn)行下一盤(pán)的工作。取料節(jié)拍與壓制節(jié)拍相配合一致,脫模后取料,取料后壓制,循環(huán)往復(fù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于傳統(tǒng)粉末成型壓機(jī),特別是在硬質(zhì)合金行業(yè)中大批量壓制過(guò)程中,加裝自動(dòng)取料裝置具有高效、優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。自動(dòng)取料裝置可以代替工人的簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng),解放生產(chǎn)力,設(shè)備的高效、自動(dòng)化適用了“工業(yè)4.0”以及“中國(guó)制造2025”的整體要求,更是以后硬質(zhì)合金工廠(chǎng)相關(guān)設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。

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Design for Installing Automatic Feeding Device on the Traditional Powder Forming Press

TAN Hong,DUAN Li-wen,LUO Xiao-dong
(Zigong Cemented Carbide Corp.,LTD,Zigong,643011 Sichuan,China)

Abstract:Starting to introduce from the feeding method of traditional powder press and combined with the current 4.0 industrial development trend to brief analysis the related factors of the traditional way of feeding has disadvantage to the modern factory manufacturing.Taking the traditional powder press are widely used on the cemented carbide industry as a practical example,this paper introduces the overall design for installing automatic feeding device on the traditional powder forming press and automatic control structure and characteristics and its automatic feeding operation process.

Key words:traditional powder forming press;pressing;feeding

作者簡(jiǎn)介:譚宏,助理工程師,主要從事硬質(zhì)合金相關(guān)設(shè)備的改造與維護(hù)工作。

文章編號(hào):1001-5108(2016)01-0050-03

中圖分類(lèi)號(hào):TP241

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A