試論機電設(shè)備的自動化改造

        機電設(shè)備是機械、電器及電氣自動化設(shè)備的總稱，是現(xiàn)代社會的重要基礎(chǔ)硬件，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。先進的機電設(shè)備不僅能大大提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度，改善生產(chǎn)環(huán)境，完成人力無法完成的工作，而且作為國家工業(yè)基礎(chǔ)之一，對整個國民經(jīng)濟的發(fā)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(shè)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(shè)備，完全淘汰這些設(shè)備既是對資源的極大浪費，在操作層面也是不現(xiàn)實的。 

1.普通機床的數(shù)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(yè)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(xiàn)沖壓加工。普通沖床的加工由人來控制，生產(chǎn)效率低，且容易出現(xiàn)生產(chǎn)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(shù)控自動化改造，可實現(xiàn)普通沖床的數(shù)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(xiàn)自動沖壓加工，實現(xiàn)了沖壓過程的無人自動操作，提高了企業(yè)的技術(shù)裝備水平及生產(chǎn)效益。袁貴棟、李翠英在《普通沖床的數(shù)控自動化改造》一文中，通過設(shè)計數(shù)控X-Y工作臺及對應(yīng)的數(shù)控自動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)沖床的數(shù)控自動化送料；再利用數(shù)控X-Y工作臺的自動控制系統(tǒng)與普通沖床的控制系統(tǒng)進行信號交換，即可實現(xiàn)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(chǔ)部件要有足夠的剛度。如果銑床的基礎(chǔ)部件的剛性較差，受力后容易發(fā)生形變，而銑床基礎(chǔ)部件的變形是不可測的，無法通過數(shù)控系統(tǒng)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(jīng)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(fù)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(shù)，在原有基礎(chǔ)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(shù)控自動化改造中總結(jié)了改造步驟，即

        （1）舊機床的設(shè)備選型。

        （2）確定改造的技術(shù)方案，其中包括 7個方面：1）數(shù)控系統(tǒng)的選擇；2）機床固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng)；3）機床電器及附件的更換；4）機床輔助系統(tǒng)的維修及保養(yǎng)；5）機床外觀質(zhì)量的修復(fù)；6）機床改造的技術(shù)勞務(wù)費用；7）機床改造后的綜合調(diào)試、檢測、參數(shù)補償。 

2.立式鉚釘機的自動化改造

         在鉚接行業(yè)中，鈑金件鉚接占有重要地位，現(xiàn)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(xiàn)鉚接過程自動化，利用立式鉚釘機進行人工鉚接的現(xiàn)象普遍存在，而人工鉚接效率低，穩(wěn)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(xiàn)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(chǔ)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(shè)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(dǎo)軌調(diào)整可裝夾工件范圍，由十字滑臺及光電傳感器實現(xiàn)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(dǎo)柱自由行程消除鉚接變形，實現(xiàn)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(shè)計的三大核心部分，裝夾部分實現(xiàn)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(shè)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(chuàng)新性的利用導(dǎo)柱導(dǎo)套的自由導(dǎo)程，有效的消除了鉚接變形，保證了鉚接質(zhì)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(xiàn)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(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，使得倉庫成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。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?zhèn)}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(shù)出錯、起升計數(shù)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(tǒng) 故障發(fā)生，提高系統(tǒng)可靠性和可維修性，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益的目的。陳駿、施國洪結(jié)合東風(fēng)汽車公司配套處立體倉庫的運行狀況，在調(diào)查研究的基本上設(shè)計了立體倉庫的計算機實時控制系統(tǒng)及堆垛機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)除貨架外，還包括堆垛機、出入庫輸送機及聯(lián)合輸送機等。自動控制系統(tǒng)為3級計算機分布式控制系統(tǒng)。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(tǒng)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(xiàn)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(shù)密集型機電一體化產(chǎn)品，涉及的領(lǐng)域很廣。對立體倉庫進行自動化改造，應(yīng)采用標準化開放式結(jié)構(gòu)，增強環(huán)境適應(yīng)性及可靠性；采用模塊化設(shè)計方法，各模塊相對獨立，系統(tǒng)配置靈活，可根據(jù)不同要求靈活地增減模塊，不需對系統(tǒng)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(jié)束語

 　        隨著技術(shù)的不斷改進，傳統(tǒng)的機械設(shè)備進入了機、電結(jié)合的新階段，計算機逐漸在機械工業(yè)的科研、設(shè)計、生產(chǎn)及管理中普及，為機械制造業(yè)向更復(fù)雜、更精密方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。機電設(shè)備也開始向數(shù)字化、自動化、智能化和柔性化發(fā)展，并進入現(xiàn)代設(shè)備的新階段。對機電設(shè)備的自動化改造，一方面應(yīng)考慮企業(yè)實際，另一方面也應(yīng)考慮到應(yīng)用技術(shù)的生命周期，只有兩者結(jié)合，改造才能取得預(yù)期的效果。