多品種低壓開關設備混線生產的自動化生產線設計

馬立軍

摘 要：隨著“中國制造 2025”強國戰略的實施，傳統制造業大都向數字化工廠轉型升級，其中生產線的升級改造是重中之重，尤其是電力開關設備的混線生產線隨著質量要求的提高、工藝的改進和產品的多樣化，對自動化生產線的柔性化需求越來越明顯。本設計的自動化生產線主要解決柜體裝配方式效率低下及其安全問題，解決換型作業方法準備時間長，工位臺電機利用率低，裝配工序勞動強度大問題提出的設計方案。

關鍵詞：多品種低壓開關設備;混線生產自動化生產線;作業方法

在低壓開關成套生產設備技術領域，特別是涉及一種多品種低壓開關設備混線生產存在如下問題：

（1）柜體的裝配方式存在效率低和安全問題。柜體裝配采用垂向裝配方式，需要登高作業。作業過程作業者反復登高和調整扶梯位置，影響作業效率同時對作業者存在跌落的安全隱患。

（2）多品種產品混線生產，換型作業方法準備時間長。柜體裝配采用水平裝配方式，需要多種的輔助支撐件來完成電柜柜體裝配。所以生產線需要配置多個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整工裝。

（3）生產線工序工位臺電機利用率低。為了滿足自動化輸送的過程所以每個工位臺配置一臺電機，實際工位臺電機只在轉序時才會動作，其中 90%時間工位臺停止作業者作業時間。

本設計針對解決以上現有技術存在的問題，能夠適應多種規格低壓開關設備混線生產，不需更換或調整工裝，節省生產換型時間降低設備成本，同時改變現有低壓開關柜體裝配工藝，能夠為作業者提供舒適的作業方式。

1 主要具體方案如下

該自動化生產線的主線包括電氣系統控制柜以及與電氣系統控制柜電連接的裝柜機構、移動機構和助力機械手;裝柜機構包括拼柜裝置和頂升移載裝置，拼柜裝置兩兩對稱位于主線的兩側，且頂升移載裝置設置于主線同側的兩個拼柜裝置之間，拼柜裝置的內側設置有貨叉設備;移動機構包括轉序小車、軌道和自動工位臺，裝柜機構通過轉序小車與移動機構上的軌道連接，軌道兩側依次設置有若干自動工位臺;助力機械手用于放置在部分自動工位臺一側。

拼柜裝置包括機架、第一立柱、升降臺和可重構工裝，機架兩側通過設置于第一直線導軌內的第一滑塊固定有第一立柱，升降臺固定在機架上，可重構工裝依次與主軸法蘭盤、蝸輪蝸桿回轉支撐連接后固定在第一立柱上，蝸輪蝸桿回轉支撐與電機連接。

可重構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，接近開關放置在基座孔內。轉序小車的第二直線導軌上通過第二滑塊固定安裝有機構支撐板，機構支撐板上固定設置有若干用于安裝傳動軸的帶座軸承，機構支撐板上還固定設置有電機支座，電機支座上安裝有依次連接的調速電磁制動電機、聯軸器和 T 形齒輪箱，T 形齒輪箱與傳動軸轉動連接;電機支座的一側安裝有電磁制動電機，電磁制動電機的輸出端通過依次連接的齒輪、齒條對所述第二直線導軌進行驅動。自動工位臺上固定有安裝座，安裝座上固定有 L 形齒輪箱，對接軸和鏈輪固定于 L 形齒輪箱的軸上，對接軸用于與傳動軸進行對接。

助力機械手包括轉動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動連桿組件運動，連接組件的另一端固定安裝有仿形機械工裝和用于人機交互的操作扶手。

仿形機械工裝包括滑動導桿和工裝基座，滑動導桿的一端滑動設置于工裝基座的基座孔內且底端連接有彈簧，基座孔通過封蓋進行密封，滑動導桿的另一端安裝有第二電磁吸盤。

2 具體作業方法如下

過程1：完成開關設備柜體框架裝配。

將柜體頂梁和底梁分別放置到拼柜裝置的電磁吸盤上;可重構工裝水平旋轉到操作面時開始裝配柜體立柱和輔助支撐件，作業者站在柜體一個工位面隨著可重構工裝的旋轉完成柜體四個面的柜體框架裝配;完成柜體框架安裝后升降臺升起拖住柜體框架，可重構工裝上的電磁吸盤解除對柜體框架的固定;貨叉設備從拼柜裝置收取柜體框架，然后將柜體框架水平姿態翻轉至豎直姿態轉序;頂升移載裝置可以將柜體框架垂向移動轉序，同時單個頂升移載裝置對接兩個貨叉設備;轉序小車接收頂升移載裝置輸送的柜體框架，在生產線體左右兩側各放置一臺頂升移載裝置用于與轉序小車對接。

過程2：開關設備零部件和電氣元件的安裝、接線以及出廠檢驗。

轉序小車移動，將柜體框架轉入下序自動工位臺完成柜體輔助鈑金件的裝配;工序完成后轉序小車接收開關柜體轉入下序自動工位臺;轉序小車按照工序位置轉序柜體，在生產線依次完成開關設備一次元器件、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，并進行出廠檢驗。

3 結語

本設計方案提出的多品種低壓開關設備混線生產的自動化生產線及其作業方法，能夠適應多種規格低壓開關設備混線生產，改變了低壓開關設備傳統“垂直”作業方式，實現“水平”旋轉拼柜作業高效和安全的新方法。可以在不停機的情況下單個工裝實現4大類低壓開關設備共18個品種的生產能力。

參考文獻：

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