吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)裝卸工件的研究

摘要：介紹了幾種吊鏈?zhǔn)?a href="http://m.ynzcty.cn/">拋丸清理機(jī)的特點(diǎn)，針對(duì)目前人工裝卸工件現(xiàn)狀，研發(fā)了６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人、 滾珠絲杠移動(dòng)工作臺(tái)和工件測(cè)量定位系統(tǒng)等，保持機(jī)器人與吊鏈同步移動(dòng)，機(jī)器人底座相對(duì)吊鏈靜止時(shí)懸掛工 件，避免了工件與吊鉤發(fā)生碰撞或干涉現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：吊鏈；拋丸清理機(jī)；工件；吊鉤；機(jī)器 中圖分類號(hào)：ＴＧ２３ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：１６７４—６６９４（２０１４）

拋丸清理機(jī)按吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)的吊鏈行走 方式不同，可分為吊鏈連續(xù)式、吊鏈步進(jìn)式和積放式拋丸清理機(jī)。吊鏈連續(xù)式拋丸清理機(jī)的吊鏈連續(xù) 勻速行走，工件在隨吊鏈行走的過(guò)程中完成裝上、 拋丸清理、卸下等工序，該拋丸清理機(jī)連續(xù)作業(yè)，生 產(chǎn)效率高，適應(yīng)性廣，但每鉤清理時(shí)間不可調(diào)節(jié)，如 圖１所示；吊鏈步進(jìn)式拋丸清理機(jī)的吊鉤脈動(dòng)前 進(jìn)，一步一鉤或多鉤，工件在裝卸區(qū)和拋丸區(qū)分別 處于停止?fàn)顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)裝卸和定點(diǎn)拋丸工序，該 拋丸清理機(jī)裝卸和拋丸時(shí)問(wèn)可調(diào)，生產(chǎn)靈活性強(qiáng)， 提高了彈丸利用率和生產(chǎn)效率，缺點(diǎn)是不如連續(xù)式 生產(chǎn)效率高；積放式拋丸清理機(jī)的吊鉤采用積放鏈 輸送，吊鉤在不同區(qū)段行走速度不同，吊鏈在拋丸 區(qū)內(nèi)停留時(shí)間和裝卸工件時(shí)間可靈活調(diào)整，以方便 裝卸工件和提高拋丸清理效率，操作靈活性大，對(duì) 于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋、電機(jī)殼體表面及內(nèi)腔較復(fù)雜的 工件，清理效果尤為突出。

吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)的工件吊掛在連接吊鏈的 吊鉤上，工件相互之間不接觸，并間隔一定的距離， 工件各表面暴露在外，鋼丸可以直接拋打在工件表 面上，拋打效果好，清理時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。上述 三種形式的吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)都適合各種批量、不 同復(fù)雜程度的中等鑄件、鍛件、合金件等表面上的 殘砂、夾雜、氧化皮和鐵銹的清理，自動(dòng)化程度和生 產(chǎn)效率高，清理效果好。

１工件裝卸現(xiàn)狀
無(wú)論哪種形式的吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)，其工件的 裝卸都是在拋丸清理室外某一位置進(jìn)行。目前清理 稍大一些的工件是采用人工操作電葫蘆或行車裝 卸，對(duì)于中等工件（如幾十公斤重的工件）是采用人 手搬運(yùn)裝上或卸下，由于吊鉤一般吊在吊鏈上，并 位于地面一定的高度，搬運(yùn)工人需要將工件舉升到 相應(yīng)高度進(jìn)行裝卸，長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)造成工人勞動(dòng)強(qiáng) 度大，生產(chǎn)效率低，對(duì)工人的身心造成一定的傷害， 所以人工裝卸難以滿足高速、自動(dòng)化生產(chǎn)線的要

２工件自動(dòng)裝卸

針對(duì)吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)人工裝卸工件的現(xiàn)狀， 研發(fā)了吊鏈裝卸工件機(jī)器人系統(tǒng)，考慮到吊鏈通過(guò) 式拋丸清理機(jī)的吊鉤是連續(xù)勻速移動(dòng)的，所以研發(fā) 的吊鏈裝卸工件機(jī)器人系統(tǒng)由６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器 人、滾珠絲杠移動(dòng)工作臺(tái)和工件測(cè)量定位系統(tǒng)等三 部分組成。

2.1 ６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人用來(lái)裝卸搬運(yùn)工件。６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人裝在滾珠絲杠移 動(dòng)工作臺(tái)上，滾珠絲杠副帶動(dòng)機(jī)器人直線移動(dòng)，用 來(lái)保持機(jī)器人與吊鏈同步移動(dòng)的狀態(tài)下裝卸工件， 避免工件與吊鉤發(fā)生碰撞或干涉現(xiàn)象，工件測(cè)量定 位系統(tǒng)用來(lái)將輸送來(lái)的工件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為機(jī)器 人裝卸工件做好準(zhǔn)備。

2.1６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的研發(fā)

６自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活、位置準(zhǔn)確、裝卸 速度快，特別適合中等工件的裝卸搬運(yùn)。研發(fā)的６ 自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人較大裝卸質(zhì)量為５０ ｋｇ，機(jī)器人 由６臺(tái)伺服電機(jī)和６臺(tái)減速機(jī)組成，分別控制６個(gè) 關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人本體的主要零部件，如底座、腰 部、大臂、小臂、腕部等采用鑄件精加工而成，腕部 部分零件采用鑄鋁合金材料，減輕了腕部重量和大 小臂承受的力矩，提高了機(jī)器人的承載能力。課題 組對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維建模和優(yōu)化，研發(fā)了機(jī) 器人控制系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了控制系統(tǒng)軟件，進(jìn)行了機(jī)器 １２人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。

２．２滾珠絲杠移動(dòng)工作臺(tái)的開(kāi)發(fā)

對(duì)于吊鏈連續(xù)通過(guò)式拋丸清理機(jī)，工件連續(xù)勻 速移動(dòng)，機(jī)器人機(jī)座靜止、各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)懸掛工件，容 易發(fā)生工件與吊鉤碰撞現(xiàn)象。為保持機(jī)器人與吊鏈 同步移動(dòng)，課題組開(kāi)發(fā)了滾珠絲杠移動(dòng)工作臺(tái)，采 用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺母和工作臺(tái)移 動(dòng)，機(jī)器人裝在工作臺(tái)上隨著一起移動(dòng)。將滾珠絲 杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、吊鏈控制系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)連接 在一起，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的控制。工作臺(tái)底座采 用鑄件制造而成，滾珠絲杠副和滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副等 零部件外購(gòu)，經(jīng)過(guò)安裝和調(diào)試完成了滾珠絲杠移動(dòng) 工作臺(tái)的開(kāi)發(fā)。

機(jī)器人要將工件準(zhǔn)確放置到吊鉤上，需要“知 道”工件的形狀和位置，課題組分析研究了各種工 件的形狀，針對(duì)不同形狀的工件采用相應(yīng)的測(cè)量和 定位方法。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋類的長(zhǎng)方體工件 采用輥道輸送，工件壓下行程開(kāi)關(guān)，輥道停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 工件到達(dá)前定位面，側(cè)面氣缸推動(dòng)工件到達(dá)另一定 位面，工件在兩個(gè)相互垂直的定位面上進(jìn)行定位， 松開(kāi)氣缸后工件就可以被機(jī)器人抓走。對(duì)于其他形 狀的工件，采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，用雙目相機(jī)進(jìn)行視 覺(jué)定位，然后進(jìn)行圖像處理和識(shí)別定位，較后傳送 給機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行抓取工件。

２．３工件搬運(yùn)夾持器

吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)清理的工件形狀多種多樣， 機(jī)器人的末端夾持器要能夠準(zhǔn)確有效地夾持和搬 運(yùn)工件，到達(dá)位置后快速卸下工件。課題組研發(fā)了 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋夾持器、圓柱形工件搬運(yùn)夾持器、 薄板電磁吸盤夾持器和三通閥門搬運(yùn)夾持器等。圓 柱形工件搬運(yùn)夾持器采用三個(gè)徑向均布的氣缸完 成對(duì)工件的夾緊，如圖 ａ）所示；對(duì)于薄板類工件 采用電磁吸盤吸住工件；對(duì)于鑄鐵件三通閥門采用三個(gè)卡爪分別勾住三個(gè)孑Ｌ、中間桿頂住閥門體，完 成對(duì)三通閥門的定位夾緊，如圖 ｂ）所示。
ａ）圓柱形工件夾持器 ｂ）三通閥門夾持器
圖４工件搬運(yùn)夾持器
３結(jié)束語(yǔ)

吊鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)適合于各種批量、不同復(fù)雜 程度的中等鑄件、鍛件、合金件等工件表面的清理， 目前工件的輸送和拋丸清理都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但將 工件裝到吊鉤上和從吊鉤上卸下還是由人工完成， 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝卸時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，不適 合高速、大批量生產(chǎn)。本文提出了在吊鏈?zhǔn)綊佂枨?理機(jī)上采用機(jī)器人裝卸工件的思想，將機(jī)器人裝在 滾珠絲杠移動(dòng)工作臺(tái)上，保持機(jī)器人與吊鏈以相同 的速度移動(dòng)懸掛工件，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)和定位工件， 研發(fā)的吊鏈裝卸工件機(jī)器人系統(tǒng)，經(jīng)在吊鏈?zhǔn)綊佂?清理機(jī)上裝卸工件應(yīng)用，效果良好，滿足生產(chǎn)的要 求，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率和自 動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)：
〔１〕王守仁，翟永真．淺談鑄件清理過(guò)程中的拋丸清理設(shè)備〔Ｊ〕．機(jī)械 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，２０１１（１１）：４６－４９． 〔２〕徐金成，范俊生，王瑞國(guó)，翟永真，等．鑄件清理設(shè)備的發(fā)展歷程 及現(xiàn)狀〔Ｊ〕．中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，２０１２（２）：２８—３２． 〔３〕張利欣，尹德秀，張利艦械手拋丸機(jī)在鑄件清理中的應(yīng)用與改 進(jìn)〔Ｊ〕．鑄造設(shè)備與工藝，２０１０（２）：８—１０． 〔４〕閻學(xué)成．０４８５型５００ ｋｇ步進(jìn)吊鏈拋丸清理機(jī)的設(shè)計(jì)、試制與應(yīng) 用〔Ｊ〕．鑄造設(shè)備研究，１９９５（２）：３９－４３．