一种水泵叶片自动化上料系统设计

摘要：针对人工上料水泵叶片存在的效率低、质量差、以及安全隐患等问题，设计一种水泵叶片自动化上料系统，详细介绍了设备的结构、操作方式和优点。经试验证明，水泵叶片自动化上料系统具备水泵叶片上料自动、快速、高效的功能，大大减少人力和物力的投入，提高了经济效益，消除了人工上料时的危险因素，实现了安全生产，且柔性好、兼容性高，操作维护方便。

关键词：水泵叶片;自动化;上料系统;设计

中图分类号：TP302

一  前言

水泵是输送液体或使液体增压的机械，根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。而叶轮是叶片泵的核心部件，是工作效率的主要影响因素。在特定工况下，如果叶轮质量不合格，就会导致在泵入口和叶片处产生水力损失和间隙损失[1-2]。

叶轮的传统制造方式是人工将叶片放入焊接定位模具中，通过冲压床将叶轮上下盖板与模型中定位好的叶片进行电阻焊接[3-4]。此制造方式效率低，且电阻焊对人存在健康危害，以及冲压床等机械设备对人也存在安全隐患。

针对上述问题，设计一种水泵叶片自动化上料系统，通过非标自动化设备、SCARA机器人以及视觉系统的组合方式，实现叶片自动上料到焊接定位模具，取代传统人工上料方式，提高叶轮制造的安全性，且效率高，本设计为叶轮制造自动化生产线的一个工位设计。

二  总体结构设计

水泵叶片自动化上料系统主要由叶片出料机构、叶片供料机构和叶片上料机构组成，如图1所示。

（一）  主要结构设计

1  叶片出料机构设计

叶片出料机构由振动盘、推料气缸、称重托盘、称重传感器和底座组成，如图2所示。

其工作流程为：叶片利用振动盘的振动作用较匀速地出料，落入称重托盘中，当托盘中的叶片总重量超过称重传感器设定的重量时，振动盘停止叶片供料，推料气缸做伸出动作，将叶片推送到叶片供料机构。

本机构首先通过控制振动盘的叶片出料速度来控制叶片出料量，接着通过称重传感器进一步控制叶片的出料量，最终达到叶片实际出料量与设定的出料量在1到2个之间变动误差范围，来实现叶片出料数量可控功能，为水泵叶片自动化上料系统稳定运行奠定关键第一步。

2  叶片供料机构设计

叶片供料机构由皮带输送机、分料机构、分料滑槽和供料平台组成。供料平台通过振动作用将堆积的叶片分散开。

为了提高叶片上料系统的上料节拍，本设计采用双供料平台的方式，来缩小SCARA机器人上料等待时间。其工作流程为：叶片先经出料机构输送

到皮带输送机储存物料，接着控制器接收视觉系统反馈的上料信息，发出控制信号，然后分料机构动作，将皮带输送机移动到需要上料的供料平台位置，最后叶片输送机动作，将其储存的叶片经分料滑槽运输到需上料的供料平台上，完成供料任务。

3  叶片上料机构设计

叶片上料机构由视觉系统、SCARA机器人、叶片夹具和电控柜组成，如图3所示。其工作流程为：通过视觉系统去定位叶片的位置，将叶片位置坐标通过机器人控制器发送给SCARA机器人，去准确抓取叶片，完成上料动作。视觉系统有两组，具备判定供料平台缺料功能，并向控制器发出补料信息。

三  叶片自动化上料系统的优点

1）取消傳统人工上料方式，提高叶片上料效率，从而提高产品生产效率;

2）采用视觉定位的方式，柔性好，兼容性高，即

叶片来料时的不同位置都可定位，且满足多种规格的叶片上料;

3）采用双供料平台的方式，提高叶片上料速度，提高生产节拍;

4）结构简单，操作方便。

四  结论

经试验证明，如图4所示，设计的水泵叶片自动化上料系统是可行的，不仅实现了水泵叶片上料自动、快速、高效的目的，同时大大减少人力和物力的投入，提高了经济效益，消除了人工上料时的危险因素，实现了安全生产，值得推广应用。

参考文献

[1] 胡佳伟. 离心水泵叶轮工作曲面有限元分析及优化设计[D]. 西北农林科技大学， 2011.

[2] 刘冰. 离心泵叶轮数字化制造技术研究及应用[D]. 山东理工大学.

[3] 郭翔. 基于泵内部流动分析的高效叶轮设计方法研究[D]. 南京工业大学， 2010.

[4] 李更更， 许荣滨， 马会杰，等. 变流量泵叶片圆弧面磨削快速自动上料与定位方案的设计[J]. 机械制造， 2016， 54（12）：59-60.

[5] 曲祥普. 一种定向传送振动盘： CN 2526288 Y[P]. 2002.

作者简介：胡松（1990-），男，硕士研究生，研究方向为智能机械与机器人。