多品種低壓開關(guān)設(shè)備混線生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

馬立軍

摘 要：隨著“中國(guó)制造 2025”強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，傳統(tǒng)制造業(yè)大都向數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型升級(jí)，其中生產(chǎn)線的升級(jí)改造是重中之重，尤其是電力開關(guān)設(shè)備的混線生產(chǎn)線隨著質(zhì)量要求的提高、工藝的改進(jìn)和產(chǎn)品的多樣化，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的柔性化需求越來(lái)越明顯。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)化生產(chǎn)線主要解決柜體裝配方式效率低下及其安全問(wèn)題，解決換型作業(yè)方法準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，工位臺(tái)電機(jī)利用率低，裝配工序勞動(dòng)強(qiáng)度大問(wèn)題提出的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：多品種低壓開關(guān)設(shè)備;混線生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線;作業(yè)方法

在低壓開關(guān)成套生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多品種低壓開關(guān)設(shè)備混線生產(chǎn)存在如下問(wèn)題：

（1）柜體的裝配方式存在效率低和安全問(wèn)題。柜體裝配采用垂向裝配方式，需要登高作業(yè)。作業(yè)過(guò)程作業(yè)者反復(fù)登高和調(diào)整扶梯位置，影響作業(yè)效率同時(shí)對(duì)作業(yè)者存在跌落的安全隱患。

（2）多品種產(chǎn)品混線生產(chǎn)，換型作業(yè)方法準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。柜體裝配采用水平裝配方式，需要多種的輔助支撐件來(lái)完成電柜柜體裝配。所以生產(chǎn)線需要配置多個(gè)專用工裝每次換型需要更換工裝，或者采用組合工裝每次換型需要調(diào)整工裝。

（3）生產(chǎn)線工序工位臺(tái)電機(jī)利用率低。為了滿足自動(dòng)化輸送的過(guò)程所以每個(gè)工位臺(tái)配置一臺(tái)電機(jī)，實(shí)際工位臺(tái)電機(jī)只在轉(zhuǎn)序時(shí)才會(huì)動(dòng)作，其中 90%時(shí)間工位臺(tái)停止作業(yè)者作業(yè)時(shí)間。

本設(shè)計(jì)針對(duì)解決以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，能夠適應(yīng)多種規(guī)格低壓開關(guān)設(shè)備混線生產(chǎn)，不需更換或調(diào)整工裝，節(jié)省生產(chǎn)換型時(shí)間降低設(shè)備成本，同時(shí)改變現(xiàn)有低壓開關(guān)柜體裝配工藝，能夠?yàn)樽鳂I(yè)者提供舒適的作業(yè)方式。

1 主要具體方案如下

該自動(dòng)化生產(chǎn)線的主線包括電氣系統(tǒng)控制柜以及與電氣系統(tǒng)控制柜電連接的裝柜機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和助力機(jī)械手;裝柜機(jī)構(gòu)包括拼柜裝置和頂升移載裝置，拼柜裝置兩兩對(duì)稱位于主線的兩側(cè)，且頂升移載裝置設(shè)置于主線同側(cè)的兩個(gè)拼柜裝置之間，拼柜裝置的內(nèi)側(cè)設(shè)置有貨叉設(shè)備;移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)序小車、軌道和自動(dòng)工位臺(tái)，裝柜機(jī)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)序小車與移動(dòng)機(jī)構(gòu)上的軌道連接，軌道兩側(cè)依次設(shè)置有若干自動(dòng)工位臺(tái);助力機(jī)械手用于放置在部分自動(dòng)工位臺(tái)一側(cè)。

拼柜裝置包括機(jī)架、第一立柱、升降臺(tái)和可重構(gòu)工裝，機(jī)架兩側(cè)通過(guò)設(shè)置于第一直線導(dǎo)軌內(nèi)的第一滑塊固定有第一立柱，升降臺(tái)固定在機(jī)架上，可重構(gòu)工裝依次與主軸法蘭盤、蝸輪蝸桿回轉(zhuǎn)支撐連接后固定在第一立柱上，蝸輪蝸桿回轉(zhuǎn)支撐與電機(jī)連接。

可重構(gòu)工裝包括基座以及固定在基座上的第一電磁吸盤，定位銷座固定于基座上的凹槽中，接近開關(guān)放置在基座孔內(nèi)。轉(zhuǎn)序小車的第二直線導(dǎo)軌上通過(guò)第二滑塊固定安裝有機(jī)構(gòu)支撐板，機(jī)構(gòu)支撐板上固定設(shè)置有若干用于安裝傳動(dòng)軸的帶座軸承，機(jī)構(gòu)支撐板上還固定設(shè)置有電機(jī)支座，電機(jī)支座上安裝有依次連接的調(diào)速電磁制動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器和 T 形齒輪箱，T 形齒輪箱與傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接;電機(jī)支座的一側(cè)安裝有電磁制動(dòng)電機(jī)，電磁制動(dòng)電機(jī)的輸出端通過(guò)依次連接的齒輪、齒條對(duì)所述第二直線導(dǎo)軌進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)工位臺(tái)上固定有安裝座，安裝座上固定有 L 形齒輪箱，對(duì)接軸和鏈輪固定于 L 形齒輪箱的軸上，對(duì)接軸用于與傳動(dòng)軸進(jìn)行對(duì)接。

助力機(jī)械手包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接的連桿組件和第二立柱，氣缸底座，固定在第二立柱上，氣缸的活塞桿與連桿組件的一端固定用于驅(qū)動(dòng)連桿組件運(yùn)動(dòng)，連接組件的另一端固定安裝有仿形機(jī)械工裝和用于人機(jī)交互的操作扶手。

仿形機(jī)械工裝包括滑動(dòng)導(dǎo)桿和工裝基座，滑動(dòng)導(dǎo)桿的一端滑動(dòng)設(shè)置于工裝基座的基座孔內(nèi)且底端連接有彈簧，基座孔通過(guò)封蓋進(jìn)行密封，滑動(dòng)導(dǎo)桿的另一端安裝有第二電磁吸盤。

2 具體作業(yè)方法如下

過(guò)程1：完成開關(guān)設(shè)備柜體框架裝配。

將柜體頂梁和底梁分別放置到拼柜裝置的電磁吸盤上;可重構(gòu)工裝水平旋轉(zhuǎn)到操作面時(shí)開始裝配柜體立柱和輔助支撐件，作業(yè)者站在柜體一個(gè)工位面隨著可重構(gòu)工裝的旋轉(zhuǎn)完成柜體四個(gè)面的柜體框架裝配;完成柜體框架安裝后升降臺(tái)升起拖住柜體框架，可重構(gòu)工裝上的電磁吸盤解除對(duì)柜體框架的固定;貨叉設(shè)備從拼柜裝置收取柜體框架，然后將柜體框架水平姿態(tài)翻轉(zhuǎn)至豎直姿態(tài)轉(zhuǎn)序;頂升移載裝置可以將柜體框架垂向移動(dòng)轉(zhuǎn)序，同時(shí)單個(gè)頂升移載裝置對(duì)接兩個(gè)貨叉設(shè)備;轉(zhuǎn)序小車接收頂升移載裝置輸送的柜體框架，在生產(chǎn)線體左右兩側(cè)各放置一臺(tái)頂升移載裝置用于與轉(zhuǎn)序小車對(duì)接。

過(guò)程2：開關(guān)設(shè)備零部件和電氣元件的安裝、接線以及出廠檢驗(yàn)。

轉(zhuǎn)序小車移動(dòng)，將柜體框架轉(zhuǎn)入下序自動(dòng)工位臺(tái)完成柜體輔助鈑金件的裝配;工序完成后轉(zhuǎn)序小車接收開關(guān)柜體轉(zhuǎn)入下序自動(dòng)工位臺(tái);轉(zhuǎn)序小車按照工序位置轉(zhuǎn)序柜體，在生產(chǎn)線依次完成開關(guān)設(shè)備一次元器件、斷路器、抽屜、二次元件、控制端子、門板等零部件的安裝和控制回路、一次回路的接線，并進(jìn)行出廠檢驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)方案提出的多品種低壓開關(guān)設(shè)備混線生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線及其作業(yè)方法，能夠適應(yīng)多種規(guī)格低壓開關(guān)設(shè)備混線生產(chǎn)，改變了低壓開關(guān)設(shè)備傳統(tǒng)“垂直”作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)“水平”旋轉(zhuǎn)拼柜作業(yè)高效和安全的新方法。可以在不停機(jī)的情況下單個(gè)工裝實(shí)現(xiàn)4大類低壓開關(guān)設(shè)備共18個(gè)品種的生產(chǎn)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]管留生.低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備講座 第2講：低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)[J].電世界，2006，47（05）：43-46.

[2]左宇昊.工業(yè)機(jī)器人在柔性生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2017（12）：18.