基于多个气缸驱动的叶片自动压型机械手设计与应用.pdf
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1、Hydraulics Pneumatics&Seals/No.3.2024doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.03.014基于多个气缸驱动的叶片自动压型机械手设计与应用陈禄(蚌埠液力机械有限公司,安徽蚌埠2 3 3 0 3 0)摘要:采用人工进行冲压作业会存在安全隐患,劳动强度大的问题;对于轻型的叶片冲压作业,购买关节机器人进行自动上下料存在效率低,成本高的问题。为解决以上问题,利用气缸驱动,巧妙实现了叶片的自动送料、压型和取料的作业,以较低的成本实现叶片自动、高效的冲压作业。关键词:气缸;叶片;压型;自动化中图分类号:TH138Design and Appli
2、cation of an Automatic Blade Pressing Manipulator(Bengbu Hydraulic Machinery Co.,Ltd.,Bengbu 233030,China)Abstract:Using manual stamping operations can pose safety hazards and high labor intensity issues;For lightweight blade stampingoperations,purchasing a joint robot for automatic loading and unlo
3、ading poses problems of low efficiency and high cost.This article cleverlyrealizes the automatic feeding,pressing,and picking of blades using cylinder drive,achieving automatic and efficient stamping operations ofblades at a lower cost.Key words:air cylinder;blade;compression molding;automation0引言随着
4、自动化控制技术的发展,自动化加工逐渐普及,如桁架机械手、关节机器人、加工中心等自动化设备不仅将劳动者从繁重的作业中解脱出来,而且很大程度提高了加工效率,保证产品一致性。然而对于一些轻型叶片的冲压作业由于节拍快,设备成本低等原因仍然采用人工作业。为了消除人工作业安全隐患,降低劳动强度必须引进一种成本低,节拍快的叶片自动冲压方案。大部分生产厂家都配备压缩空气,取用方便,而气缸作为执行元件具有成本低、传动简单、可靠、控制方便的特点。气缸经过和其他机构的组合,能够很好地代替人工作业。本研究基于多个气缸驱动设计的叶片压型机械手能够快速的实现叶片的送料、压型、取料和码垛,能够以很低的成本实现叶片快速自动压
5、型。收稿日期:2 0 2 3-0 4-13作者简介:陈禄(19 8 9-),男,安徽阜阳人,工程师,学士,主要从事自动化设备、液压机械设计与工艺研究。文献标志码:A文章编号:10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 3-0 0 7 9-0 4with Multiple CylindersCHEN Lu1手工压型作业叶片有叶片板通过简单模冲压成型,前期完全依赖手工作业,作业过程如图1所示。叶片冲压成型首先要有工人将叶片板放入下模,偶尔有叶片板在下模位置摆放不准确仍需要工人用手进行扶正,此时如果79右手送入叶片板脚踩脚踏板否上下模合模压型是脚松开脚踏板否正下模分离是左手取出叶片摆放整齐图1手
6、工叶片压型作业流程液压气动与密封/2 0 2 4年第3 期脚不能及时停止踩脚踏板容易挤压到手。待叶片板正确放置到下模后工人用脚踩下脚踏板从而控制上模下压完成叶片压型,待叶片压型后脚松开脚踏板上模起升,人员取出压型完成的叶片并摆放整齐。作业过程中送入叶片和取出叶片时手位于上下模具之间存在较大的安全隐患。对于连续生产的工厂,工人每天要压型6 0 0 0 片叶片,劳动强度很大,手容易被较薄的叶片划伤,鉴于以上情况强烈要求能够开发一款自动压型装备实现叶片自动压型作业。2叶片压型机械手设计2.1叶片压型机械手设计思路通过对工人作业过程进行细致观察,对工人的作业动作进行分解并逐渐有机构代替,得到4个机构,
7、如图2 所示。作业过程如图3 所示送料机构将叶片板送人下模,触发脚踏机构控制油压机下行合模压型,压型完成后上模抬升,机械手取走已压型的叶片,整理机构将压型后的叶片码放整齐,从而完成了自动压型作业。且送料板后退的速度较为平缓,避免突然撤离导致叶片板反弹,位置变动。右手送入叶片板脚踩脚踏板上下模合模压型是脚松开脚踏板否上下模分离是左手取出叶片摆放整齐图3 叶片压型机械手机构分解滑道叶片板下模料仓送料板气缸1.送料机构2.触发脚踏板机构由接近开关检测上模位置3.取叶片机构4.整理叶片机构一油压机送料机构图2 叶片压型机械手作业模型2.2口叶片自动送料机构设计如图4所示,送料机构有滑道2、料仓4、送料
8、板5、送料气缸6 构成,作业时人工将叶片板3 放人料仓4内,料仓4的底部有大于1片且小于2 片厚度的间隙。将气缸6 与送料板5 相连,通过气缸推动送料板5 沿滑道2 向前推进从而将料仓4中的最下面1片叶片板从料仓4中推出,并能沿滑道2 向前送进,直至接触到下模的限位块,从而将叶片板3 从料仓4中分离并准确送入下模1中。为了保证叶片板在下模中准确定位,本机构采用推料机构送料后后退5 mm,然后再次推动已送入下模的叶片,确保叶片能够紧密接触定位面,而80取叶片机构整理叶片机构触发脚踏机构图4送料机构通过该套自动送料机构取代人工将叶片板送人模具,工人只需要将码放整齐的叶片板放人料仓,避免手伸人上下模
9、具之间,消除了人工送料时可能会挤压到手的安全隐患。叶片板较薄一次可以放10 0 片即一次放料可自动作业6 min以上,工人上料后有较大空闲时间,增加作业的舒适性。送料气缸通过节流阀实现送料速度的无极调速,保证送料的稳定性,送料时间通过电磁换向阀控制比较简单,有PLC控制电磁阀的通闭就能够很好地控制送料节拍。2.3油压机触发脚踏机构设计为了实现自动压型作业,就要使油压机上模自动按照需求节拍进行下压工作,而对于很多人工作业的油压机,其控制换向的为机械式换向阀,必须通过工人用脚踩下脚踏板控制上模进行下移和抬升。为了解决机械式换向的油压能够实现在叶片板送料后自动对叶片板进行压型作业,设计了如图2 中所
10、示有气缸驱动脚踏板的机构,该机构是由气缸与脚踏板构成连杆滑Hydraulics Pneumatics&Seals/No.3.2024块机构,通过气缸的伸出将脚踏板进行下压从而控制安全隐患。上模下行合模压型,待压型完成后通过气缸的收缩松2.5成型叶片整理机构设计开脚踏板进而控制上模开模并上行到上限位置,完成为了将已压型的叶片码放整齐,消除工人整理叶对叶片的压型。片的工作,设置了叶片整理机构。叶片整理机构是将该套机构为简单连杆滑块机构,简单可靠,加装时气缸与推板连接如图6 所示,取叶片机构将已压型的对设备无改动,去除与脚踏板连接的气缸后可以继续叶片放人整料机构内,气缸驱动推板沿导轨向前推进,采用人
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