工業(yè)機(jī)器人在金具打磨中的應(yīng)用研究

劉之毅

摘要：隨著中國(guó)制造2025的不斷推進(jìn)，我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展正由“勞動(dòng)密集型”向“智能制造型”轉(zhuǎn)變。目前，電力金具行業(yè)還是以勞動(dòng)密集型為主，主要依靠人工完成勞動(dòng)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制。本文結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)情況，引進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化打磨加工，極大地提高了生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。本文就工業(yè)機(jī)器人在電力金具的自動(dòng)化打磨的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析論證，促進(jìn)電力金具行業(yè)向智能制造型快速轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 ?電力金具 ?自動(dòng)化打磨

引言

21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，企業(yè)的人員勞動(dòng)力成本逐漸提升。而電力金具制造企業(yè)目前以勞動(dòng)密集型制造為主，自動(dòng)化程度不高，其工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他先進(jìn)制造業(yè)。面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，落后的工藝裝備和生產(chǎn)方式已經(jīng)嚴(yán)重影響了金具企業(yè)的生產(chǎn)成本控制和產(chǎn)品質(zhì)量、效率的提升，提高金具制造企業(yè)的自動(dòng)化制造水平已經(jīng)到了迫在眉睫的地步。

1.問(wèn)題的提出

電力金具在架空線路中，主要用于支持、固定和接續(xù)裸導(dǎo)線、導(dǎo)體以及絕緣子連接成串。我公司生產(chǎn)的間隔棒，其生產(chǎn)工藝主要為鑄造方式，打磨工作量大，所需人員多，效率較低，工作環(huán)境惡劣，亟需改善打磨方式，提高打磨效率，保護(hù)員工身體健康。針對(duì)打磨工序的特點(diǎn)，擬通過(guò)引進(jìn)以機(jī)器人工作站來(lái)升級(jí)打磨工藝，以期揚(yáng)長(zhǎng)避短。

2.打磨方案設(shè)計(jì)

本文以我公司生產(chǎn)的間隔棒為對(duì)象，由于其產(chǎn)品種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)選取其線夾本體為主要打磨對(duì)象，根據(jù)產(chǎn)品制造質(zhì)量與工藝的要求，其本體的打磨以獲得最高加工效率和最佳產(chǎn)品質(zhì)量為目的，其選擇的型號(hào)及其工藝流程如下：

2.2打磨機(jī)器人方案設(shè)計(jì)

根據(jù)此項(xiàng)目的打磨產(chǎn)品需求以及打磨工作流程設(shè)計(jì)，對(duì)此打磨機(jī)器人的進(jìn)行了系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)：

系統(tǒng)選用的是KUKA機(jī)器人系統(tǒng)，型號(hào)KR C2 edition2005，配KR C4高性能機(jī)器人控制器。機(jī)器人選用的是德國(guó)KUKA公司KR 60-3型機(jī)器人，采用的新型交流伺服電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、高輸出、響應(yīng)快、高可靠性等特點(diǎn)，從而使機(jī)器人本體緊湊靈活，具有較大的運(yùn)動(dòng)空間、更好的穩(wěn)定性和較高的重復(fù)定位精度。

2.3 設(shè)備構(gòu)成及工藝描述

（1）通過(guò)人工將工件放置在工件托盤(pán)上，按工件大小，每次工人能放置20-30件產(chǎn)品。托盤(pán)下方有光電檢測(cè)傳感器，如果工件放置錯(cuò)誤，則提示報(bào)警;

（2）檢驗(yàn)到工件后，限位機(jī)構(gòu)工作。通過(guò)定位機(jī)構(gòu)，使定位誤差小于1mm。

（3）機(jī)器人按照預(yù)編程序運(yùn)動(dòng)到工件托盤(pán)固定位置上方，光電對(duì)射開(kāi)關(guān)檢查到托盤(pán)存在工件時(shí)機(jī)器人準(zhǔn)備抓取工件。

（4）抓取工件時(shí)機(jī)器人手爪向下運(yùn)動(dòng)，抓取工件，運(yùn)動(dòng)到砂帶機(jī)處，砂帶機(jī)開(kāi)始工作，打磨部位包括產(chǎn)品分模面、披縫、毛刺等，砂帶機(jī)打磨完成后，砂帶機(jī)自動(dòng)停止工作。

（6）加工完畢后放置工件及傳送，放置后，傳送帶自動(dòng)開(kāi)始工作;傳送帶把工件傳送到工作站外面，落入料框。工藝布局如圖2所示

3.試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 打磨效果

將機(jī)器人打磨后的產(chǎn)品與人工打磨后產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示：

試驗(yàn)效果如上圖3，機(jī)器人打磨與人工打磨相比較，表面平滑，質(zhì)量一致性更高，加工質(zhì)量按照GB/T 2314-2008《電力金具通用技術(shù)條件》及DL/T 768.5-2017《電力金具制造質(zhì)量 第5部分：鋁制件》的要求檢驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2打磨效率

打磨工作站節(jié)拍分為：打磨時(shí)間、空間行走時(shí)間、夾具動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間、緩沖時(shí)間。具體包括：打磨時(shí)間：23s—砂帶打磨合模線：7s，3D面打磨時(shí)間：8s，側(cè)面打磨時(shí)間約為：8s?？臻g行走時(shí)間：18s—取料：3s，工位氣動(dòng)軸銑削：3s，砂帶打磨：4s，放料：3s。夾具動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間：1s。程序循環(huán)緩沖時(shí)間：1s。預(yù)計(jì)工作站打磨理論節(jié)拍為：41S;每班生產(chǎn)數(shù)量為：60*60*8/41=702件

目前采用人工打磨方式，人工打磨的效率一般為400-450件/班，采用機(jī)器人打磨的效率在650-700件/班，效率接近原來(lái)的1.8倍。若按照每年1200t間隔棒計(jì)算，平均需要人工為6人，采用機(jī)器人打磨：平均需要人工為3.4人：若所有間隔棒均采用機(jī)器人打磨，按照人工費(fèi)用每年6-8萬(wàn)元計(jì)算，每年可節(jié)約人工成本20萬(wàn)元。對(duì)比如下表：

4.結(jié)語(yǔ)

本文基于電力金具產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化加工方法的論證和引進(jìn)，結(jié)合車間實(shí)際生產(chǎn)情況及產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范和要求，設(shè)計(jì)并建立了一套完整的機(jī)器人打磨工作站，依托生產(chǎn)需求和實(shí)際項(xiàng)目要求為出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)大量調(diào)研和試驗(yàn)認(rèn)證，在電力金具行業(yè)開(kāi)發(fā)并成功引進(jìn)了智能化、自動(dòng)化打磨項(xiàng)目。更好的解決了電力金具工藝落后，自動(dòng)化程度低的情況，大大提升了企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量人力物力，提升了企業(yè)的自動(dòng)化水平和企業(yè)形象，促進(jìn)了電力金具行業(yè)向智能制造型快速轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

[1]仲雪偉，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].機(jī)械裝備研發(fā)[J]，2021（04）：127-128.

[2]董吉諤，電力金具手冊(cè)[M]，北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[3]王進(jìn)，基于工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線研究分析[J]，2021（06）：164-165.

[4]焦建武，汽車車身焊裝機(jī)器人工作站設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 機(jī)械工程師2012（01）：126-128.

[5]陸葉，王開(kāi)，工業(yè)機(jī)器人焊接工作站的仿真設(shè)計(jì)[J]，2021，36（06）：63-64.