試論機電設備的自動化改造

吳良春

摘 要：機電設備應用范圍廣泛，不同行業、不同領域機電設備的自動化程度也不盡相同。本文基于文獻研究，重點對普通機床的數據自動化改造、立式鉚釘機的自動化改造以及立體倉庫的自動化改造進行了探討。

關鍵詞：機電設備；自動化改造；機械自動化

機電設備是機械、電器及電氣自動化設備的總稱，是現代社會的重要基礎硬件，在工業、農業、商業等領域應用廣泛。先進的機電設備不僅能大大提高勞動生產率，減輕勞動強度，改善生產環境，完成人力無法完成的工作，而且作為國家工業基礎之一，對整個國民經濟的發展，以及科技、國防實力的提高有著直接的、重要的影響，還是衡量一個國家科技水平和綜合國力的重要標志。在我國目前的機電設備保有量中，還存在著大量的自動化程度較低的低端機電設備，完全淘汰這些設備既是對資源的極大浪費，在操作層面也是不現實的。

1普通機床的數控自動化改造

1.1沖床的自動化改造

目前，普通沖床在中小企業中還在被廣泛的使用。普通沖床由人手工送料，然后由人來控制實現沖壓加工。普通沖床的加工由人來控制，生產效率低，且容易出現生產事故。手工送料準確度低，以致成品率低，造成材料嚴重的浪費。通過普通沖床的數控自動化改造，可實現普通沖床的數控自動送料，以提高送料精度，使相鄰孔間距精度達0.07毫米。同時可以實現自動沖壓加工，實現了沖壓過程的無人自動操作，提高了企業的技術裝備水平及生產效益。袁貴棟、李翠英在《普通沖床的數控自動化改造》一文中，通過設計數控X-Y工作臺及對應的數控自動控制系統，可以實現沖床的數控自動化送料；再利用數控X-Y工作臺的自動控制系統與普通沖床的控制系統進行信號交換，即可實現普通沖床的自動送料及自動沖壓加工。

1.2銑床的自動化改造

對普通銑床進行改造需要具備2個條件：一是銑床的基礎部件要有足夠的剛度。如果銑床的基礎部件的剛性較差，受力后容易發生形變，而銑床基礎部件的變形是不可測的，無法通過數控系統的補償功能對其進行補償；二是對普通銑床的改造要費用合適，具有較高的經濟性。普通銑床的自動化改造主要有4個方面：一是對銑床進行診斷并恢復原功能；二是要 CNC化；三是為了提高銑床的精度、效率以及自動化程度，要對機械、電氣部分進行翻新；四是為了使性能和檔次得到提高，或者為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上，對水平和檔次進行較大程度的更新改造。曹克剛、鞠加彬等在銑床的數控自動化改造中總結了改造步驟，即（1）舊機床的設備選型。（2）確定改造的技術方案，其中包括 7個方面：1）數控系統的選擇；2）機床固有幾何精度的修復及保養；3）機床電器及附件的更換；4）機床輔助系統的維修及保養；5）機床外觀質量的修復；6）機床改造的技術勞務費用；7）機床改造后的綜合調試、檢測、參數補償。

2立式鉚釘機的自動化改造

在鉚接行業中，鈑金件鉚接占有重要地位，現存立式鉚釘機大多均只配有自動出釘裝置，其余操作均需要人操作，無法實現鉚接過程自動化，利用立式鉚釘機進行人工鉚接的現象普遍存在，而人工鉚接效率低，穩定性差；換置自動鉚釘機又成本高，且需專用模具，不適于鈑金件鉚接；現存自動鉚接機無專門適用于鈑金件鉚接，而自動化改造成本低，適用性強。因此為了提高鈑金件鉚接的自動化程度，在立式鉚釘機（配有出釘裝置）的基礎上，需對立式鉚釘機鈑金件加工進行自動化改造。榮云等人設計的立式鉚釘機自動化改造方案，即可配合立式鉚釘機使用的自動送板裝置，通過電磁鐵固定工件，使用導軌調整可裝夾工件范圍，由十字滑臺及光電傳感器實現鉚釘目標點 X、Y 方向的精確定位，電動推桿控制其 Z 方向運動，并利用導柱自由行程消除鉚接變形，實現自動鉚接。鉚釘過程為：裝夾--移至原點--移至目標點--出釘-鉚接--移至下一目標點--完成所有孔鉚接--回到加工原點。裝夾定位，變形消除，目標點精確定位是裝置設計的三大核心部分，裝夾部分實現板件裝夾及定位功能；消除變形部分可消除鉚接力的作用下板件的變形；X、Y、Z 方向運動控制部分配合檢測裝置完成鉚接目標點的精確定位。該設計基于立式鉚釘機的自動送板裝置，解決了裝置的三大核心問題：（1）由電磁鐵夾緊工件，通過直角塊定位，裝夾可靠，操作簡便。（2）對于鉚接過程中的鉚接變形問題，創新性的利用導柱導套的自由導程，有效的消除了鉚接變形，保證了鉚接質量。（3）通過 PLC 控制十字滑臺、電動推桿及光電傳感器，三者相互配合，有效的實現了鉚釘目標點的精確定位及原點定位。

3立體倉庫的自動化改造

企業現代化生產規模的不斷擴大和深化，使得倉庫成為生產物流系統中的一個重要且不可缺少的環節。立體倉庫以它最小的占地面積和最佳的空間利用率正逐步替代著面積利用率極低且陳舊落后的平面倉庫。早期的立體倉庫由于自動化控制程度及水平問題，很多存在著空貨位取貨、滿貨位存貨、入庫臺等待、運行計數出錯、起升計數出錯、載貨臺上貨物未放準、微升降超限等故障，對其進行自動化改造，可以達到減少系統 故障發生，提高系統可靠性和可維修性，提高生產率和經濟效益的目的。陳駿、施國洪結合東風汽車公司配套處立體倉庫的運行狀況，在調查研究的基本上設計了立體倉庫的3級計算機實時控制系統及堆垛機控制系統。系統除貨架外，還包括堆垛機、出入庫輸送機及聯合輸送機等。自動控制系統為3級計算機分布式控制系統。3級中的管理機對倉庫進行在線及離線管理，中控機對通訊、流程進行控制，并進行實時圖象顯示，直接控制級由PLC組成的控制器對操作機進行單機自動操作。堆垛機控制系統配用日本OMRON公司的C-120 PLC組成堆垛機控制器， 該控制器用一臺C- 120 PLC擴展為112輸入輸出點接受面板及現場檢測信號。按控制要求控制3臺電動機并進行層列（排）顯示。

自動化立體倉庫是一種集信息、儲存、管理于一體的高技術密集型機電一體化產品，涉及的領域很廣。對立體倉庫進行自動化改造，應采用標準化開放式結構，增強環境適應性及可靠性；采用模塊化設計方法，各模塊相對獨立，系統配置靈活，可根據不同要求靈活地增減模塊，不需對系統作較大改動；下位機采用PLC，集成度高，可靠性好，并與IBM- PC機在硬件及軟件上均兼容。

4結束語

隨著技術的不斷改進，傳統的機械設備進入了機、電結合的新階段，計算機逐漸在機械工業的科研、設計、生產及管理中普及，為機械制造業向更復雜、更精密方向發展創造了條件。機電設備也開始向數字化、自動化、智能化和柔性化發展，并進入現代設備的新階段。對機電設備的自動化改造，一方面應考慮企業實際，另一方面也應考慮到應用技術的生命周期，只有兩者結合，改造才能取得預期的效果。

參考文獻：

[1]袁貴棟，李翠英. 普通沖床的數控自動化改造[J]. 制造業自動化，2013，35（23）：112-115. [2017-08-30].

[2]李曄. 普通銑床的數控自動化改造[J]. 河南科技，2014，（17）：123-124. [2017-08-30].

[3]榮云，李支茂，諶永祥. 立式鉚釘機的自動化改造設計與研究[J]. 機械設計與制造，2017，（01）：134-136+141. [2017-08-30]. DOI：10.19356/j.cnki.1001-3997.2017.01.036

[4]陳駿，施國洪. 立體倉庫的自動化改造[J]. 制造業自動化，2000，（07）：51-53. [2017-08-30].endprint