基本信息
- 项目名称：
- 气液电自动化投粉机器手
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 投粉机器手是一台通过气压传动，以及精密的计量控制元件来完成锯片制造的自动化机器。它的出现不但填补了现有市场中锯片制造自动化的空白，更将所制造的产品的质量、效率以及成本推向了一个新的高度。 本产品就是由一个机器手投放系统，料斗、活门、光电传感器、滚动导轨及模具等部件组成的自动化设备。在使用过程中，由设备产生自动的投粉动作，便于组织生产和提高劳动生产率。由于本产品采用数字化光电控制的自动化系统，所以生产过程变得简单，能够保证生产质量、提高效率、降低成本、减小操作工人的劳动强度、改善生产过程中的粉尘对环境的影响。 关键词：光电传感器、无杆气缸、PLC控制
- 详细介绍：
- 目前在工业领域，硬质合金材质的使用还是比较广泛的，例如，切割大理石用的刀片便是用硬质合金材质制作的，需要用到粉末冶金工艺。在硬质合金材质的制造过程中，需要将两种材质的粉末分层堆积成粉末冶金的坯料，然后将经压实的粉末冶金坯料放入专门的烧结炉中进行烧结。而现在，大部分制造厂在制造诸如大理石切割刀片的产品时，粉末的投放常常还是由人工操作，生产时工人将一种粉末铺在模具内后再铺洒另一种材质的粉末，如此反复，直至完成规定需要的层数。在这样的生产方式下，每次投放粉末的量都是按操作工人的主观判断来控制的，精度无法保证，不仅单件产品的质量无法保证，而且成批生产的产品的一致性也无法保证，影响生产效率。国内目前还没有相关报道有此类设备来替代人工的操作，而进口相关的设备花费非常大。投粉机器手的目的在于克服现有技术的不足，在硬质合金材质的制造过程中提供一种能代替手工投粉、投粉精确的投粉机器手装置，从而节省劳力，提高生产效率。 本项目是利用气动技术、电气自动化技术代替人力劳动的高科技自动化产品。利用无杆气缸，气动压力缸实现粉末自动投粉以及粉末压制成型的动作。并利用一系列漫射式光电传感器、电感传感器及反射式传感器控制气压缸来保证每一步工序的正确定位。并且还在投粉时，使用压力传感器控制气动伸缩缸挡板，大大降低了由人力投粉时所产生的误差。在系统中安装了由三个直线运动器即无杆气缸组成的机器手机构、使得投粉接粉动作灵活位置正确。整套系统实现了从投粉到压制成型的自动化操作，在整个粉末压板行业中还未有设备可以实现自动化精确操作，本产品弥补了这一工序上的空白。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的和基本思路: 投粉机器手是一种精密的电气装置，用来完成将硬质合金粉末投入模具型腔内并压制成型为锯片坯料的自动投粉机器。其核心是通过气压传动机器手及光、电位置传感器，使其投料自动化、精确化。作为提高劳动生产效率和改善操作环境的设备，它的出现不仅填补了现有国内大理石切割锯片上所需的硬质合金刀片制造过程中自动化的空白。更将所制造产品的质量，效率以及人工成本、环保水平推向一个新的高度。 基本创新点有：采用现代制造的理念、对传统工艺的改造与创新 1．基于空间坐标系的自动化控制投粉过程。 2．带有精确定位传感器装置的先进的气动机器手技术和料桶的精确投料技术。 3 . PLC的程序控制、电磁阀、节流阀、光电转换器、传感器综合配套使用 。导轨与模具的精确位移 。 技术关键：利用气动传感器精确定位,使得机器手准确将粉料投入型腔内. 主要技术指标: 一次投粉量:50g 投粉定位精度：0.05mm 气动工作压力：5bar 工作电压：220V 工作时间：300s 坯料工件长，宽，高：50mm×50mm×10mm 功率：0.5kw 主机尺寸：500(L)×500(W)×500(H) 重量：200kg
科学性、先进性
- 作品科学性：利用空间坐标原理，机器手移动原理，传感器技术，光电耦合技术 。 作品的先进性： 目前，切割大理石时多用到硬质合金材质的刀片，都是由粉末冶金工艺制成的。制造过程中，需将两种材质的粉末分层堆积成粉末冶金的坯料，最后将经压实的坯料放入专门的烧结炉中烧结。现在大部分工厂在做此类刀片时，粉末的投放还是传统人工操作，每次粉末投放量都由工人主观控制，精度无法保证，从而造成产品质量的下降，也降低生产效率。而且工人在粉尘飞扬的环境下工作容易患上职业病。 本产品是一个机器手投放系统，主要由料斗、气缸、活门、光电传感器、以无杆缸为主要结构的直线运动器、直线导轨及模具组成。使用过程中，由设备自动进行投粉并做往复循环动作，便于组织生产和提高劳动生产率。由于本产品采用自动化系统，所以生产过程中能够保证质量、提高效率、降低成本。相对于原有的生产方式,本产品具有数字化精确控制以及气动自动控制优势.投粉量的控制以及投粉的精确度都得到了明显的提高。
获奖情况及鉴定结果
- 上海市闵行区2008年群众性科学实验和技术革新成果三等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 该项目是运用电气自动化知识解决了锯片制作中的实际难题，产品运用气压作主要动力源，再加上使用多种传感器来保证每一步工序的准确性。由于国内外没有同类的产品，所以从设计到制作的过程就是一个创新的过程。该系统体现出数字控制、机器手自动运行、操作简单的先进制造理念。 推广前景及市场分析： 在上海这个城市，粉末冶金类企业在加工粉末冶金类硬质合金时，还是使用人工投粉，效率低、产品质量难以得到保证；如果要引进国外的同类产品，价格昂贵，难以承受。本产品原始独立的自主创新，具有市场竞争经济性、市场需求特殊性。 本产品适用于各种大小型锯片加工厂，推广前景良好。稍做改进便可适合于大批量生产，另外虽然现在市场上有国外进口的投粉机器，但价格十分昂贵。而本产品可适用于多种刀具的生产、有效降低企业成本，增加资源利用，可为企业在生产中带来方便，节约损耗。省去了人力劳动中无法均匀投粉的可能性。预计在未来5年中市场占有率达到40%左右。整个市场前景将会是非常广阔的。
同类课题研究水平概述
- 近年来，我国硬质合金应用的领域不断扩大，硬质合金作为材料工业的一个重要门类也随着技术进步和工艺技术的发展而不断深入。 目前，切割大理石时多用到硬质合金材质的刀片，这种刀片是由粉末冶金工艺制成的。在制造过程中，需要将两种材质的粉末分层堆积成粉末冶金的坯料，最后将经压实的坯料放入专门的烧结炉中进行烧结。而现在大部分制造厂在做此类刀片时，粉末的投放都还是传统人工操作，生产时工人将一种粉末铺满模具内后再铺洒另一种材质的粉末，如此反复，直至完成规定层数。在这样的生产方式下，每次粉末投放的量都由工人主观控制，精度无法保证，从而造成产品质量的下降，也降低了生产效率。国外有进口的投粉机器但价格昂贵、投粉机构原理厂商作为商业机密。
