基于FOM-EP型板簧淬火生产线的机器人设计探索

李顺治

（大庆广播电视大学 黑龙江大庆 163000）

全社会各界对于载重汽车的需求量越来越大，这也就导致板簧制造生产企业获得了较大的市场空间。但是在板簧制作过程中，首先需要进行淬火，要将板簧放置加热炉中进行加热操作，直到达到预定的温度之后才能够进行下一阶段的加工。这样就很有可能因为高温环境而构成对工人身体健康的不利影响，因此应用机器人来替代传统人工工作模式来进行淬火操作是十分重要的。

一、板簧淬火辅助机器人工位分布

与其他领域工业机器人不同，板簧淬火辅助机械的位置是固定的，不需要移动。当检测到板簧已经加热至预期的温度之后，就开始向机器人发出执行指令，由机器人驱动末端执行单元来夹住板簧，并放置在相应的传送带上。为了确保放置的位置合理，一般来说，还需要在机械人上装设视觉传感器，这样就能够实现对机器人全部区域物理形态的实时监控，查看板簧是否已经出炉。同时也能够将板簧的尺寸型号以及摆放形态通过相应的显示屏进行展示。完成了这些操作之后，机器人就可以进入待机状态，等待下一阶段的指令。在机器人的夹具上，也装设了视觉传感器，这样就能够同时对淬火机处理的过程进行监测。一般来说，最好是在板簧淬火生产线上安装两台机器人或以上的机器人，采取就近原则来确定哪一台机器人来操作。[1]

图一 机器人工位图

二、板簧淬火辅助机器人工作流程

在板簧还在淬火炉中加热时，机器人是不需要执行任何指令的，因此是处于待机状态，随时等候系统发来的指令。但是如果板簧完成了加热操作，就会出炉，并且最终滑落到传送带上。此时，要想确保机器人的机械手能够精确地夹住板簧，那么就必须要依靠视觉控制系统将板簧的真实尺寸信息以及相应的摆放状态传入到机器人的中央处理系统中去，最终通过变换机械手的位置以及夹握姿势就能够稳定夹住。夹具臂和板簧平台要保持垂直的状态。从很多实际工作中可以发现，并不是每一次机械手都能够夹起板簧。如果无法一次夹起板簧，就需要进行第二次视觉检测，重新确定板簧的状态，然后进行重复夹取。此时就能够吸取第一次失败过程的经验，将差错信息利用起来，提高夹取的成功率，最终完成此次板簧夹取过程。[2]

三、板簧淬火辅助机器人工作流程

（一）板簧淬火辅助机器人执行系统设计

执行系统是十分重要的，直接影响到板簧夹取的效果。首先必须要确保动力充足，由于机器人是固定的，那么也就需要设计成回传台的形式。动力来源使用的是伺服电机，通过控制系统提供信号以及改变参数来实现正转和反转以及转动的速度控制。其次，要做好机器人位置的设计，最好是能够将机器人固定在两台淬火机中心正前方。机器人底部最好使用万向轮，不要完全固定在地面，这样有利于对机器人进行检修和维护。在需要机器人工作时，要确保其能够稳定在地表，只需要这些万向轮带有刹车定位功能即可。通过伺服电动缸来为机械臂转动或者是夹取提供动力来源。此外，由于生产车间环境比较狭窄并且工况复杂，因此可以尽量缩小结构设计所占用的空间，这样有利于提高控制效果。[3]

（二）板簧淬火辅助机器人控制系统设计

在机械人采集到信号，并且到最终的执行单元完成操作，都是需要由控制系统来进行控制的。其中所使用到的视觉传感器，需要确保其精度达标，具有较高的分辨率。因此，要做好处理芯片的选型，要能够满足高精度数据处理的需求，特别是对电机控制信号的高速处理，以便提高控制的效果。并将整个系统运行的状况以及机器人的实际工况进行在线监控，通过上位机传输到显示屏上，以便相关工作人员能够对系统运行状况进行把控。控制系统的设计可以采取模块化设计方法，每一个模块根据不同的功能来划定，以便后期进行功能升级以及检修，提高了工作效率，降低了成本支出。[4]