武 亮

(江蘇太平洋石英股份有限公司，江蘇 連云港 222300)

0 引 言

在機(jī)械零件加工過程中，零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率越來(lái)越受到企業(yè)的重視。由于加工零件種類繁多復(fù)雜，外形也千差萬(wàn)別，而人工拾取、搬運(yùn)物品已經(jīng)越來(lái)越跟不上時(shí)代步伐，所以推動(dòng)自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展是眾多企業(yè)的生存之道，也是迫在眉睫的挑戰(zhàn)。但是自動(dòng)化生產(chǎn)線要求作業(yè)效率高、配置人員少、加工范圍多元化，所以一些形狀有差異的零件會(huì)難以適用于同一條自動(dòng)線生產(chǎn)。筆者以厚度不同的工件為例，通過生產(chǎn)實(shí)際中所遇到的自動(dòng)線抓取困難問題提出涉及方案并得出有效的解決方法。

1 存在的問題

圖1中所示為兩個(gè)加工工件疊加放在一起，1為工件1，2為工件2。這兩個(gè)工件尺寸均不相同，下面的工件1的尺寸大于工件2，當(dāng)需要將這兩個(gè)工件依次抓取并搬運(yùn)至作業(yè)位置時(shí)較難使用自動(dòng)化工具。由于人工作業(yè)效率太低，若使用自動(dòng)化工具則受到工件1、工件2表面不平整因素制約，而且工件2位于工件1之上，抓取工件2時(shí)容易連同工件1一同抬起，造成自動(dòng)生產(chǎn)線智能抓取推行困難。

圖1 工件圖1.工件1 2.工件2

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因如下。

(1) 工件形狀存在差異性。工件形狀千差萬(wàn)別，自動(dòng)化生產(chǎn)線不能僅生產(chǎn)規(guī)格統(tǒng)一的產(chǎn)品，為了擴(kuò)大生產(chǎn)線的產(chǎn)能及適用范圍，降低投入成本，需要設(shè)計(jì)特殊的抓取工具。

(2) 多個(gè)工件疊加在一起時(shí)，如果上面的工件尺寸小于下面的工件，當(dāng)自動(dòng)抓取上面的工件時(shí)就容易抓取到下面的工件，造成生產(chǎn)線不能逐一抓取，給生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)及實(shí)施造成困難，這需要設(shè)計(jì)出特殊的結(jié)構(gòu)以應(yīng)對(duì)自動(dòng)抓取及搬送。

2 解決方法

為了應(yīng)對(duì)工件形狀的差異性，需要設(shè)計(jì)新型的抓取裝置以適用于自動(dòng)化智能制造的發(fā)展與推廣(如圖2所示)。

圖2 夾具圖

圖3所示為抓取夾具的詳細(xì)圖解說(shuō)明。1為接近感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)金屬檢測(cè)體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無(wú)接觸、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程。

圖3 夾具剖視圖1.接近感應(yīng)開關(guān) 2.開關(guān)基座 3.圓形電磁鐵 4.活動(dòng)軸 5.壓縮彈簧 6.立板 7.橫板

接近感應(yīng)開關(guān)1安裝在開關(guān)基座2的一側(cè)，其另一側(cè)為通孔。當(dāng)圓形電磁鐵3壓緊至工件表面時(shí)，上側(cè)壓縮彈簧5壓緊，起到緩沖作用，活動(dòng)軸4向上運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)軸的頭端升高至開關(guān)基座2的通孔處，這時(shí)接近感應(yīng)開關(guān)1檢測(cè)到活動(dòng)軸4，發(fā)出信號(hào)至PLC系統(tǒng)，系統(tǒng)做出電磁鐵通電信號(hào)，使得圓形電磁鐵3通電，吸附工件后進(jìn)行隨后自動(dòng)生產(chǎn)線的相關(guān)動(dòng)作?；顒?dòng)軸4的尺寸以及材質(zhì)需要有特殊要求，因?yàn)榻咏袘?yīng)開關(guān)1為渦流式接近開關(guān)，它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流[1]。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。由電感線圈和電容及晶體管組成振蕩器，并產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)有金屬物體接近這一磁場(chǎng)時(shí)就會(huì)在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩停止，這種變化被后極放大處理后轉(zhuǎn)換成晶體管開關(guān)信號(hào)輸出[2]。因此必須要求被感應(yīng)的物體為金屬材質(zhì)，而且要對(duì)接近傳感器與活動(dòng)軸4之間的距離進(jìn)行調(diào)整(如圖4所示)。當(dāng)抓取夾具升起時(shí)，由于工件及圓形電磁鐵有一定的自身重量，下側(cè)壓縮彈簧5受力壓縮，起到一定緩沖作用。整個(gè)裝置移動(dòng)到指定位置后通過生產(chǎn)線上其他檢測(cè)開關(guān)給出信號(hào)使得電磁鐵斷電，工件脫離圓形電磁鐵3后脫落。

圖4 感應(yīng)器性能圖

在實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)化生產(chǎn)線需要多組夾具進(jìn)行組合使用，通過單軸機(jī)器人驅(qū)動(dòng)多組組合夾具(如圖5所示)。

圖5 整體效果圖1～4.圓形電磁鐵

組合夾具下降壓到工件表面時(shí)，圓形電磁鐵2首先接觸工件1的表面(距離最近)，通過活動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)使得接近感應(yīng)開關(guān)發(fā)出信號(hào)，圓形電磁鐵2通電后吸附工件1；此時(shí)單軸機(jī)器人繼續(xù)向下運(yùn)作，圓形電磁鐵3接觸到工件1的表面，同樣原理使得圓形電磁鐵3通電后吸附工件1表面，此時(shí)由于工件高度差的原因圓形電磁鐵2、3均通電且活動(dòng)軸達(dá)到最大行程，圓形電磁鐵1、4并沒有得到通電信號(hào)(即其活動(dòng)軸沒有上升到接近感應(yīng)開關(guān)工作的高度)，隨后單軸機(jī)器人帶動(dòng)工件升起，配合自動(dòng)生產(chǎn)線繼續(xù)相關(guān)作業(yè)[3](如圖6所示)。

圖6 工作效果圖1～4.圓形電磁鐵

通過圖6可以看到，圓形電磁鐵2、3先后通電是因?yàn)楣ぜ叽绮煌瑢?dǎo)致，若自動(dòng)生產(chǎn)線加工的工件都是單件依次加工的，則可以根據(jù)工件外形公差設(shè)計(jì)出合適的抓取夾具。抓取夾具的結(jié)構(gòu)不需要改動(dòng)，只需要修改活動(dòng)軸的尺寸即可；若是自動(dòng)生產(chǎn)線的工件為多個(gè)工件疊加，則需要根據(jù)加工件的外形尺寸公差與加工件相互之間的高度差異設(shè)計(jì)出合適的活動(dòng)軸4即可，同樣不需要做出其他結(jié)構(gòu)改動(dòng)，抓取夾具可以根據(jù)加工工件的外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如加工工件為長(zhǎng)方形則夾具可設(shè)計(jì)為長(zhǎng)條形狀；若加工工件為圓形，則夾具設(shè)計(jì)為圓盤形狀即可。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過在生產(chǎn)實(shí)際中試驗(yàn)，可以大幅增大自動(dòng)生產(chǎn)線的適用范圍，解決了因?yàn)楣ぜ庑尾町愒斐傻臒o(wú)法適用于生產(chǎn)線的情況。通過零件的外形尺寸大小來(lái)決定抓取夾具的數(shù)量及規(guī)格(抓取夾具可根據(jù)工件形狀設(shè)計(jì)為直線型或圓環(huán)型等)，不僅解決了自動(dòng)生產(chǎn)線加工外形有差異的工件，而且可以解決多個(gè)工件疊加起來(lái)抓取的情況，根據(jù)實(shí)際要求只需要改變活動(dòng)軸的尺寸即可，其余零件結(jié)構(gòu)無(wú)需變更，使用范圍廣，維修更換方便，制造成本低廉，極大提高了自動(dòng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。