一种气动原点定位机构系统的研发

2022-07-31韩圣杰崔迁义白宏伟

中国铸造装备与技术 2022年4期

韩圣杰，崔迁义，白宏伟

（1.中国电子工程设计院有限公司河南分公司，河南郑州 450000；2.潍柴动力股份有限公司，山东潍坊 261061）

0 前言

随着我国加快推进产业结构调整，适应需求结构变化趋势，完善现代产业体系，积极推进传统产业技术改造，加快发展战略性新兴产业，提升中国“智造”水平，全面提升产业技术水平和国际竞争力的一项重要发展战略。各个行业的自动化程度提高，机器人参与到各个环节中去，前提是工件要有一个精确的定位。现有定位机构多采用销孔或者对夹等形式，对托盘的原始加工精度依靠性高，在多批次托盘采购或者生产中出现一定偏差，针对以上问题，对铸造行业中缸体缸盖砂芯转运朝着自动化、无人操作的方向发展，工业机器人大量投入到铸造行业，不断提高产品稳定性和产品质量。缸体缸盖砂芯自动化生产线中的机器人抓取和放置砂芯过程中，首先要做到托盘在输送辊道上的位置精确定位，定位精度≤0.3mm，托盘停止位置稍有偏差就会造成托盘无法夹紧，严重时可能造成机器人夹具损坏砂芯。在连续生产过程中定位装置必须具有高可靠性，生产中托盘可能来自不同批次不同生产厂家，其托盘制作偏差超过定位精度要求，铸造工厂原有托盘定位多采用气动插销或卡盘式气动定位方式，其定位精度不能满足现有的工艺需求。本文设计的气动原点定位机构系统在结构和夹紧原理上进行了优化设计，很好的解决了这个问题。

1 结构组成

气动原点定位机构系统如图1 所示，主要包括变频输送辊道、侧边固定导向装置、原点气动装置、锁定气动装置、变频驱动电机和托盘。

图1 气动原点定位机构系统

1.1 变频输送辊道

在机器人上下件位置输送辊道单独设置一个单工位，该段辊道采用变频控制，通过变频控制实现托盘初始粗定位，定位精度±5mm。

1.2 侧边固定导向装置

侧边固定导向装置在托盘运行中起到导向作用，其导向轮面凸出辊道自身导向环，在原点气动装置和锁定气动装置动作时承受轴向力的作用，保护输送辊道轴承座免受轴向力。

1.3 原点气动装置

原点气动装置如图2 所示，有气动支架、管路调压器、三位五通中封电磁阀、节流调速阀、三轴气缸、原点定位辊轮支架和辊轮组成，通过管路调压器调整气缸压力，电磁阀结合控制单元实现动作，节流调速阀调整气缸伸出收回速度。工作中原点气动装置需要完全伸出，气缸管路压力大于锁定气动装置管路压力，起到定位托盘原点的作用。

图2 原点气动装置

1.4 锁定气动装置

锁定气动装置机械部分和原点气动装置机械部分配置相同，在整改定位动作中气缸未完全伸出（如图3 所示），管路压力低于原点气动装置管路压力20%左右，起到锁定托盘作用。

图3 锁定气动装置

2 工作过程

在机器人上下件位置输送辊道单独设置一个单工位，该段辊道采用变频控制，在到达定位位置前先进行变频减速，实现托盘慢速到达定位位置实现托盘初始粗定位，定位精度±5mm。

托盘经过粗定位到达预定定位位置后，原点气动装置气缸动作，气缸完全伸出后给系统发送完成信号，锁定气动装置接到信号后开始动作，气缸伸出锁紧托盘，气缸产生的轴心力由侧边固定导向装置承担，保护输送辊道，本系统原点气动装置气缸管路压力大于锁定气动装置气缸管路压力，原点气缸不会退缩，形成物理原点精确定位，满足生产需求，实际生产如图4 所示，60 盘／h 的高使用频率情况下稳定可靠。