吊鏈式拋丸清理機裝（zhuāng）卸工件的研究

摘要：介紹了幾種（zhǒng）吊鏈（liàn）式拋丸清理機的特點，針對目前人工裝（zhuāng）卸工件現狀，研發了（le）６自由（yóu）度關節機器（qì）人、 滾珠絲杠移動工作台和工件測量定位係統等（děng），保持機器人與吊鏈同步移動（dòng），機器人（rén）底座相對吊（diào）鏈靜止時懸掛工 件，避免了工件與吊（diào）鉤發生碰撞或幹涉現象。
關鍵詞（cí）：吊鏈；拋丸清理機；工件；吊鉤（gōu）；機器 中圖分類（lèi）號：ＴＧ２３ 文獻（xiàn）標識碼：Ａ 文章（zhāng）編號：１６７４—６６９４（２０１４）

拋丸清理機按吊鏈式拋丸（wán）清理機的吊鏈行走 方式不同，可分（fèn）為吊鏈連續式（shì）、吊鏈步進式和積放式拋丸清理機。吊鏈連續式拋丸清理機的吊鏈（liàn）連續 勻（yún）速行走（zǒu），工件在隨吊鏈行（háng）走的過程中完成（chéng）裝上、 拋丸清理、卸（xiè）下等工序（xù），該拋丸清理機（jī）連續作業（yè），生 產效率高，適（shì）應性廣，但每鉤清理時間不（bú）可（kě）調節，如（rú） 圖１所示（shì）；吊鏈步進式拋丸清理（lǐ）機的吊（diào）鉤脈動前 進，一步一鉤或（huò）多（duō）鉤，工件在裝卸區和拋丸區分別 處於停止狀態，實現（xiàn）定點裝卸和定點拋丸工序，該 拋丸清理機裝（zhuāng）卸和拋丸時問（wèn）可調，生產（chǎn）靈活性強， 提高了彈丸利用率和（hé）生產效率，缺點是不如連續式 生產（chǎn）效率高；積（jī）放式（shì）拋丸清理機（jī）的吊（diào）鉤采用積放（fàng）鏈 輸送，吊鉤在（zài）不同區段行走速度不同，吊（diào）鏈在拋丸（wán） 區內停留時（shí）間和裝卸工件時間可（kě）靈活調整（zhěng），以方便 裝卸工件（jiàn）和提高拋丸清（qīng）理效率，操作靈活（huó）性大，對 於發動機缸體缸蓋、電機殼體表麵及內腔較複雜的 工件，清理效（xiào）果尤為突出。

吊鏈式拋丸（wán）清（qīng）理機的工件吊掛在連接吊鏈的 吊鉤上，工件（jiàn）相互之間不接觸，並間隔一定的距離， 工件各表麵暴露在外（wài），鋼丸可以直（zhí）接拋打在工件表 麵上，拋打效果好（hǎo），清理時間短，生產效率高。上述 三種形式的吊鏈式拋（pāo）丸清理機都適合各種批（pī）量、不 同複雜程度的中等鑄件、鍛件、合金件等表麵上的 殘砂、夾雜、氧化皮（pí）和鐵鏽的清理，自動化程度（dù）和生（shēng） 產效率高（gāo），清（qīng）理效果好。

１工件裝卸現狀
無論哪種形式的吊（diào）鏈式（shì）拋丸清理機，其工件的 裝（zhuāng）卸都（dōu）是在（zài）拋丸（wán）清理（lǐ）室（shì）外某一位置進行。目（mù）前清理 稍大一（yī）些的工件是采用人工操作電葫蘆或行車裝 卸，對於中等工件（如幾十公斤（jīn）重的工件）是采用人 手搬運（yùn）裝上（shàng）或卸下，由於（yú）吊鉤一（yī）般吊（diào）在吊（diào）鏈上，並 位（wèi）於地麵一定的高度，搬運工人需要（yào）將工件舉升（shēng）到 相應高度進行裝卸，長時間工作會造成工人勞動強 度大，生產效率低，對工人的身心造成一定（dìng）的傷害， 所以（yǐ）人工裝卸（xiè）難以滿足高速、自（zì）動化生產線的（de）要

２工（gōng）件自動裝卸（xiè）

針（zhēn）對吊鏈式（shì）拋丸清理機（jī）人工裝卸工件的現狀， 研發了吊鏈裝卸工件機器人係（xì）統，考慮到吊鏈通過 式拋丸清理機的（de）吊鉤是（shì）連續勻速移動的（de），所以研（yán）發 的吊鏈（liàn）裝卸工件機器人係統由６自（zì）由度關節機器 人、滾珠絲杠移動工作台和工件（jiàn）測量定位係統等三 部分組成。

2.1 ６自由度關節機器人用來裝卸搬運工件。６自由度關節機（jī）器（qì）人裝在滾珠絲杠（gàng）移 動工作台上，滾珠絲杠副帶動機（jī）器人直（zhí）線移動，用 來保持機器人與吊鏈同步移動的狀態下裝卸工件， 避（bì）免工件與吊鉤發生碰撞或幹涉現象，工件測（cè）量定 位係（xì）統用（yòng）來將輸送來的工件進行準確定位，為機器 人裝卸工件做好準（zhǔn）備（bèi）。

2.1６自由度關節機器人的研發

６自由度關節機器人運動靈活、位置準確、裝卸 速度快，特別適合中等（děng）工件（jiàn）的裝卸搬運。研發的６ 自由度關節（jiē）機器人較大裝（zhuāng）卸質量為５０ ｋｇ，機器人 由６台伺服電機和６台減速機組成，分別（bié）控製６個 關節的（de）運（yùn）動。機器人本體的主要零部件（jiàn），如底座、腰 部、大臂、小臂、腕部等采用（yòng）鑄件精加（jiā）工而成（chéng），腕部 部分零件采用鑄（zhù）鋁合（hé）金材料，減輕了腕部重（chóng）量和大 小臂承受的力矩，提高了機器人（rén）的承載能力。課題 組對機器人結構進行（háng）了三維建模和優化，研發了機 器人（rén）控製係（xì）統，開發了控製係統軟件，進行了機器 １２人（rén）運動學和動（dòng）力學分析。

２．２滾（gǔn）珠絲杠移動工作（zuò）台的（de）開（kāi）發

對於吊鏈連續通過（guò）式拋丸清理機，工件連續勻 速移動，機器人機座靜止、各關節轉（zhuǎn）動懸掛工件，容 易發生工件（jiàn）與（yǔ）吊鉤碰撞現象。為保持機器人與吊鏈 同步移動，課題組開（kāi）發了滾（gǔn）珠（zhū）絲杠移動工作台，采 用伺服電機驅動（dòng）絲杠轉動，帶動螺（luó）母和工作台移 動，機器（qì）人裝在工作台上（shàng）隨著一起移動。將滾珠絲 杠驅動係統、吊鏈控製係統與機器人控製係統連接 在一起，就實現了整個係統的控製。工作台底座（zuò）采 用（yòng）鑄件製造而成，滾珠（zhū）絲杠（gàng）副和滾動直線導軌副等 零（líng）部件外購，經（jīng）過安裝和調試完成了滾珠絲杠移動 工作（zuò）台的（de）開發。

機器（qì）人要將（jiāng）工件（jiàn）準確放置（zhì）到吊（diào）鉤上，需要“知（zhī） 道”工件（jiàn）的形狀和位置，課題組分析研究了各種工 件的形狀，針對不同形狀的工件采用相應（yīng）的測量（liàng）和 定位方法。對於（yú）發動機缸體、缸蓋類的長方體工件 采用輥道輸送，工件壓下行程開關，輥道（dào）停止轉動（dòng）， 工件（jiàn）到達前定位麵，側麵氣缸推動工件到達另一定 位麵，工件在兩個相（xiàng）互垂直的定位麵上進行定位， 鬆開氣缸後工件就可以被機器人抓走。對於其他形 狀的工件，采用機器視覺技術，用雙目相機進行視 覺定位，然後進（jìn）行圖像處理和識別定（dìng）位，較後傳送 給機器人控製係統進行抓取工件。

２．３工件搬運夾（jiá）持（chí）器

吊鏈式拋丸清理（lǐ）機清理的工件形狀多種多樣， 機器（qì）人的末端夾持器要能夠準確有效地夾持和搬 運工（gōng）件，到達位置後快（kuài）速卸下工（gōng）件。課題組研（yán）發（fā）了 發動（dòng）機缸體缸蓋夾持器、圓柱形工件搬運夾持器、 薄板電（diàn）磁吸盤夾持器和三通閥門搬運夾持器等。圓 柱（zhù）形工件搬運夾持器采用三個（gè）徑向均布的氣缸完 成對工件的夾緊，如圖 ａ）所（suǒ）示；對於薄板類工件 采用電（diàn）磁（cí）吸盤吸住工件；對於鑄鐵件三通閥門（mén）采（cǎi）用三個卡爪分別（bié）勾住三個孑Ｌ、中間杆頂住閥門體，完 成對三通閥門的定位夾緊，如圖 ｂ）所示。
ａ）圓柱形工（gōng）件夾持器 ｂ）三通閥門夾持器
圖４工件搬運夾持器
３結束語

吊鏈式拋（pāo）丸清理機適合於各種批量、不同（tóng）複雜 程度的中等鑄件、鍛件、合金件等（děng）工（gōng）件表麵的清理， 目前工件的輸送和拋丸（wán）清理（lǐ）都已實現自動化，但將 工件裝到（dào）吊鉤（gōu）上和從吊鉤上卸下還是由人工完成， 工人的勞動強度大，裝卸時間長（zhǎng），生產效（xiào）率低，不適 合高速（sù）、大批量生產。本文提出了在吊鏈式拋丸清 理機（jī）上采用機器（qì）人裝卸工件的思想，將機器人裝在 滾珠絲杠移（yí）動工作台上，保（bǎo）持機器人與吊鏈以相同 的速度移動懸掛工件，機器視覺檢（jiǎn）測和定位工件， 研發的吊（diào）鏈裝卸工件機器人係統，經在吊鏈式拋丸 清理機上裝卸工件應用，效果良好，滿足生產的要 求，減輕了（le）工人的勞動強度，提（tí）高了生產效率和自 動化水平。

參考文獻：
〔１〕王守仁，翟永真（zhēn）．淺談鑄件清理過程中的拋丸清理設備〔Ｊ〕．機械（xiè） 工業標準化與質量，２０１１（１１）：４６－４９． 〔２〕徐金成，範俊生，王瑞國，翟永（yǒng）真，等．鑄件清理設備的發展（zhǎn）曆程 及現狀（zhuàng）〔Ｊ〕．中國鑄造裝備與技術，２０１２（２）：２８—３２． 〔３〕張利欣，尹德秀，張（zhāng）利艦械手拋（pāo）丸機在鑄件清理中的應用與改 進〔Ｊ〕．鑄造設備與工（gōng）藝，２０１０（２）：８—１０． 〔４〕閻學成．０４８５型５００ ｋｇ步進吊鏈拋丸清理機的設計、試製與應 用〔Ｊ〕．鑄造設備研究，１９９５（２）：３９－４３．