摘要:針對(duì)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(wèn)題,設(shè)計(jì)一種水泵葉片自動(dòng)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(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)證明,水泵葉片自動(dòng)化上料系統(tǒng)具備水泵葉片上料自動(dòng)、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(shí)的危險(xiǎn)因素,實(shí)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(dòng)化;上料系統(tǒng);設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào):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(lèi)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(huì)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(guò)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(duì)人存在健康危害,以及沖壓床等機(jī)械設(shè)備對(duì)人也存在安全隱患。
針對(duì)上述問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種水泵葉片自動(dòng)化上料系統(tǒng),通過(guò)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備、SCARA機(jī)器人以及視覺(jué)系統(tǒng)的組合方式,實(shí)現(xiàn)葉片自動(dòng)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(jì)為葉輪制造自動(dòng)化生產(chǎn)線的一個(gè)工位設(shè)計(jì)。
二? 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
水泵葉片自動(dòng)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(jì)
1? 葉片出料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
葉片出料機(jī)構(gòu)由振動(dòng)盤(pán)、推料氣缸、稱重托盤(pán)、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(dòng)盤(pán)的振動(dòng)作用較勻速地出料,落入稱重托盤(pán)中,當(dāng)托盤(pán)中的葉片總重量超過(guò)稱重傳感器設(shè)定的重量時(shí),振動(dòng)盤(pán)停止葉片供料,推料氣缸做伸出動(dòng)作,將葉片推送到葉片供料機(jī)構(gòu)。
本機(jī)構(gòu)首先通過(guò)控制振動(dòng)盤(pán)的葉片出料速度來(lái)控制葉片出料量,接著通過(guò)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(shí)際出料量與設(shè)定的出料量在1到2個(gè)之間變動(dòng)誤差范圍,來(lái)實(shí)現(xiàn)葉片出料數(shù)量可控功能,為水泵葉片自動(dòng)化上料系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行奠定關(guān)鍵第一步。
2? 葉片供料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(tái)組成。供料平臺(tái)通過(guò)振動(dòng)作用將堆積的葉片分散開(kāi)。
為了提高葉片上料系統(tǒng)的上料節(jié)拍,本設(shè)計(jì)采用雙供料平臺(tái)的方式,來(lái)縮小SCARA機(jī)器人上料等待時(shí)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(chǔ)存物料,接著控制器接收視覺(jué)系統(tǒng)反饋的上料信息,發(fā)出控制信號(hào),然后分料機(jī)構(gòu)動(dòng)作,將皮帶輸送機(jī)移動(dòng)到需要上料的供料平臺(tái)位置,最后葉片輸送機(jī)動(dòng)作,將其儲(chǔ)存的葉片經(jīng)分料滑槽運(yùn)輸?shù)叫枭狭系墓┝掀脚_(tái)上,完成供料任務(wù)。
3? 葉片上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
葉片上料機(jī)構(gòu)由視覺(jué)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(guò)視覺(jué)系統(tǒng)去定位葉片的位置,將葉片位置坐標(biāo)通過(guò)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(dòng)作。視覺(jué)系統(tǒng)有兩組,具備判定供料平臺(tái)缺料功能,并向控制器發(fā)出補(bǔ)料信息。
三? 葉片自動(dòng)化上料系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
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(jué)定位的方式,柔性好,兼容性高,即
葉片來(lái)料時(shí)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(tái)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(jiǎn)單,操作方便。
四? 結(jié)論
經(jīng)試驗(yàn)證明,如圖4所示,設(shè)計(jì)的水泵葉片自動(dòng)化上料系統(tǒng)是可行的,不僅實(shí)現(xiàn)了水泵葉片上料自動(dòng)、快速、高效的目的,同時(shí)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(shí)的危險(xiǎn)因素,實(shí)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(jì)[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(dòng)分析的高效葉輪設(shè)計(jì)方法研究[D]. 南京工業(yè)大學(xué), 2010.
[4] 李更更, 許榮濱, 馬會(huì)杰,等. 變流量泵葉片圓弧面磨削快速自動(dòng)上料與定位方案的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械制造, 2016, 54(12):59-60.
[5] 曲祥普. 一種定向傳送振動(dòng)盤(pán): CN 2526288 Y[P]. 2002.
作者簡(jiǎn)介:胡松(1990-),男,碩士研究生,研究方向?yàn)橹悄軝C(jī)械與機(jī)器人。