摘要：介绍了几种吊链式抛丸清理机的特点，针对目前人工装卸工件现状，研发了６自由度关节机器人、 滚珠丝杠移动工作台和工件测量定位系统等，保持机器人与吊链同步移动

，机器人底座相对吊链静止时悬挂工 件，避免了工件与吊钩发生碰撞或干涉现象。
关键词：吊链
；抛丸清理机
；工件
；吊钩；机器 中图分类号：ＴＧ２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６６９４（２０１４）

抛丸清理机按吊链式抛丸清理机的吊链行走 方式不同，可分为吊链连续式
、吊链步进式和积放式抛丸清理机

。吊链连续式抛丸清理机的吊链连续 匀速行走，工件在随吊链行走的过程中完成装上、 抛丸清理、卸下等工序
，该抛丸清理机连续作业，生 产效率高
，适应性广，但每钩清理时间不可调节
，如 图１所示；吊链步进式抛丸清理机的吊钩脉动前 进，一步一钩或多钩，工件在装卸区和抛丸区分别 处于停止状态，实现定点装卸和定点抛丸工序，该 抛丸清理机装卸和抛丸时问可调，生产灵活性强
， 提高了弹丸利用率和生产效率，缺点是不如连续式 生产效率高
；积放式抛丸清理机的吊钩采用积放链 输送，吊钩在不同区段行走速度不同，吊链在抛丸 区内停留时间和装卸工件时间可灵活调整，以方便 装卸工件和提高抛丸清理效率，操作灵活性大
，对 于发动机缸体缸盖、电机壳体表面及内腔较复杂的 工件，清理效果尤为突出
。

吊链式抛丸清理机的工件吊挂在连接吊链的 吊钩上
，工件相互之间不接触，并间隔一定的距离

， 工件各表面暴露在外，钢丸可以直接抛打在工件表 面上
，抛打效果好，清理时间短
，生产效率高

。上述 三种形式的吊链式抛丸清理机都适合各种批量、不 同复杂程度的中等铸件、锻件、合金件等表面上的 残砂
、夹杂、氧化皮和铁锈的清理
，自动化程度和生 产效率高，清理效果好
。

１工件装卸现状
无论哪种形式的吊链式抛丸清理机

，其工件的 装卸都是在抛丸清理室外某一位置进行。目前清理 稍大一些的工件是采用人工操作电葫芦或行车装 卸，对于中等工件（如几十公斤重的工件）是采用人 手搬运装上或卸下
，由于吊钩一般吊在吊链上，并 位于地面一定的高度，搬运工人需要将工件举升到 相应高度进行装卸

，长时间工作会造成工人劳动强 度大，生产效率低，对工人的身心造成一定的伤害
， 所以人工装卸难以满足高速、自动化生产线的要

２工件自动装卸

针对吊链式抛丸清理机人工装卸工件的现状， 研发了吊链装卸工件机器人系统

，考虑到吊链通过 式抛丸清理机的吊钩是连续匀速移动的，所以研发 的吊链装卸工件机器人系统由６自由度关节机器 人、滚珠丝杠移动工作台和工件测量定位系统等三 部分组成。

2.1 ６自由度关节机器人用来装卸搬运工件。６自由度关节机器人装在滚珠丝杠移 动工作台上
，滚珠丝杠副带动机器人直线移动，用 来保持机器人与吊链同步移动的状态下装卸工件， 避免工件与吊钩发生碰撞或干涉现象，工件测量定 位系统用来将输送来的工件进行准确定位，为机器 人装卸工件做好准备。

2.1６自由度关节机器人的研发

６自由度关节机器人运动灵活、位置准确
、装卸 速度快
，特别适合中等工件的装卸搬运。研发的６ 自由度关节机器人较大装卸质量为５０ ｋｇ，机器人 由６台伺服电机和６台减速机组成，分别控制６个 关节的运动
。机器人本体的主要零部件，如底座、腰 部、大臂
、小臂
、腕部等采用铸件精加工而成，腕部 部分零件采用铸铝合金材料，减轻了腕部重量和大 小臂承受的力矩，提高了机器人的承载能力
。课题 组对机器人结构进行了三维建模和优化
，研发了机 器人控制系统，开发了控制系统软件，进行了机器 １２人运动学和动力学分析。

２．２滚珠丝杠移动工作台的开发

对于吊链连续通过式抛丸清理机，工件连续匀 速移动，机器人机座静止
、各关节转动悬挂工件
，容 易发生工件与吊钩碰撞现象
。为保持机器人与吊链 同步移动
，课题组开发了滚珠丝杠移动工作台
，采 用伺服电机驱动丝杠转动
，带动螺母和工作台移 动，机器人装在工作台上随着一起移动。将滚珠丝 杠驱动系统、吊链控制系统与机器人控制系统连接 在一起
，就实现了整个系统的控制。工作台底座采 用铸件制造而成，滚珠丝杠副和滚动直线导轨副等 零部件外购，经过安装和调试完成了滚珠丝杠移动 工作台的开发
。

机器人要将工件准确放置到吊钩上，需要“知 道”工件的形状和位置，课题组分析研究了各种工 件的形状
，针对不同形状的工件采用相应的测量和 定位方法。对于发动机缸体

、缸盖类的长方体工件 采用辊道输送
，工件压下行程开关，辊道停止转动
， 工件到达前定位面，侧面气缸推动工件到达另一定 位面，工件在两个相互垂直的定位面上进行定位， 松开气缸后工件就可以被机器人抓走。对于其他形 状的工件，采用机器视觉技术，用双目相机进行视 觉定位
，然后进行图像处理和识别定位，较后传送 给机器人控制系统进行抓取工件。

２．３工件搬运夹持器

吊链式抛丸清理机清理的工件形状多种多样

， 机器人的末端夹持器要能够准确有效地夹持和搬 运工件，到达位置后快速卸下工件
。课题组研发了 发动机缸体缸盖夹持器
、圆柱形工件搬运夹持器、 薄板电磁吸盘夹持器和三通阀门搬运夹持器等。圆 柱形工件搬运夹持器采用三个径向均布的气缸完 成对工件的夹紧，如图 ａ）所示
；对于薄板类工件 采用电磁吸盘吸住工件；对于铸铁件三通阀门采用三个卡爪分别勾住三个孑Ｌ
、中间杆顶住阀门体
，完 成对三通阀门的定位夹紧，如图 ｂ）所示

。
ａ）圆柱形工件夹持器 ｂ）三通阀门夹持器
图４工件搬运夹持器
３结束语

吊链式抛丸清理机适合于各种批量
、不同复杂 程度的中等铸件、锻件、合金件等工件表面的清理
， 目前工件的输送和抛丸清理都已实现自动化

，但将 工件装到吊钩上和从吊钩上卸下还是由人工完成， 工人的劳动强度大，装卸时间长
，生产效率低
，不适 合高速、大批量生产。本文提出了在吊链式抛丸清 理机上采用机器人装卸工件的思想，将机器人装在 滚珠丝杠移动工作台上
，保持机器人与吊链以相同 的速度移动悬挂工件
，机器视觉检测和定位工件
， 研发的吊链装卸工件机器人系统，经在吊链式抛丸 清理机上装卸工件应用，效果良好

，满足生产的要 求，减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率和自 动化水平。

参考文献：
〔１〕王守仁
，翟永真．浅谈铸件清理过程中的抛丸清理设备〔Ｊ〕．机械 工业标准化与质量，２０１１（１１）：４６－４９． 〔２〕徐金成
，范俊生
，王瑞国，翟永真，等．铸件清理设备的发展历程 及现状〔Ｊ〕．中国铸造装备与技术，２０１２（２）：２８—３２． 〔３〕张利欣
，尹德秀
，张利舰械手抛丸机在铸件清理中的应用与改 进〔Ｊ〕．铸造设备与工艺

，２０１０（２）
：８—１０． 〔４〕阎学成．０４８５型５００ ｋｇ步进吊链抛丸清理机的设计、试制与应 用〔Ｊ〕．铸造设备研究
，１９９５（２）：３９－４３．