中国报告大厅网讯，随着煤矿自动化程度的不断提高，市场对矿用电磁铁的需求持续增长。然而，传统的矿用电磁铁生产装配方式，尤其是保护帽的装配环节，存在诸多问题，严重制约了生产效率与产品质量。在此背景下，对矿用电磁铁保护帽自动装配工艺及装备的研究具有重要的现实意义。

  一、矿用电磁铁保护帽装配工艺现状剖析

  目前，H 型电磁铁和 HX 型低功耗电磁铁保护帽装配主要依赖手工操作。这种方式不仅效率低下，而且装配质量因操作人员的差异而不稳定。H 型电磁铁和 HX 型低功耗电磁铁虽使用相同保护帽，但两者外壳尺寸略有不同，H 型电磁铁壳体高度为 65.5mm，HX 型低功耗电磁铁壳体高度为 50mm，其余外形尺寸相同，且装配工艺一致。为实现保护帽自动装配，需涵盖电磁铁半成品上料、型号识别、保护帽上料、筛选、拾取、压装、压装检测以及成品下料等一系列工序，构建完整且高效的工艺流程。

  二、电磁铁保护帽自动装配设备总体架构设计

  《2025-2030年全球及中国电磁铁行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，为满足 H 型和 HX 型电磁铁兼容生产的需求，设计了一款自动化装配设备。该设备主要由电磁铁半成品上料 AGV 料站、电磁铁拾取机构、电磁铁成品下料 AGV 料站、电磁铁不合格品轨道、电磁铁旋转定位机构、保护帽振动盘上料机构、保护帽拾取压装机构及电磁铁检测机构八部分构成。两种型号电磁铁的保护帽通过同一振动盘上料，设备可自动完成取料;其壳体端面 O 形圈利用同一多点式激光传感器检测;并且采用同一个 AGV 料站进行上下料，实现自动取放料操作。该设备具备四大核心功能：一是由电磁铁半成品上料 AGV 料站自动送料，电磁铁拾取机构自动取料;二是电磁铁拾取机构抓取半成品电磁铁至电磁铁检测机构，检测壳体端面 O 形圈状况，不合格电磁铁放入不合格电磁铁轨道，合格电磁铁放入电磁铁旋转定位机构;三是保护帽通过振动盘筛选上料，由保护帽拾取压装机构实现搬运与压装功能;四是电磁铁检测机构检测保护帽压装是否合格，不合格电磁铁放入不合格品轨道，合格电磁铁放入电磁铁成品下料 AGV 料站。

  三、矿用电磁铁保护帽自动化装配设备关键系统详解

  电磁铁半成品及成品下料 AGV 料站：此料站由料架和定位架组成，分别承担半成品电磁铁和成品电磁铁的存取任务。电磁铁通过 AGV 托盘定位方式上下料，料架上表面安装物料托盘。以电磁铁成品下料为例，AGV 先将空料架放置在指定区域，待料架装满成品电磁铁后，AGV 小车钻入料架底部，扫描底部二维码并驮起料架，移动至指定位置后放下。定位架按要求尺寸固定在地面，通过调节地脚微调高度，使两个定位架高度一致。料架与定位架的牛眼轮机构接触，可在平面内自由移动。此时，两个料架定位气缸顶杆伸出，实现料架一级定位;顶升气缸顶杆伸出，定位销升降机构升起，定位销进入料架定位孔，完成二级定位。每个托盘可放置 140 件电磁铁，每批上下料各使用 1 个托盘，按照 62s 节拍，每小时消耗 58 个电磁铁，两组托盘可满足 145min 的使用需求，能够充分满足生产现场的实际使用要求。

  电磁铁拾取机构：该机构由六轴机器人组件与六轴机械臂协同动作，负责两种型号电磁铁的取放操作。六轴机器人组件包含连接杆、滑台气缸和抓取手指。滑台气缸选用 φ20mm 缸径，在 0.5MPa 气压下输出力约 155N，橡胶条与电泳金属表面干摩擦因数为 0.6，取安全系数 0.8，抓取力为 155×0.6×0.8 = 74.4N>18.4N(电磁铁质量约 1.84kg)。经过单点模拟及机器人运动模拟，电磁铁拾取机构运动过程位置可达且无干涉。

  保护帽拾取压装机构：此机构由气缸、真空吸盘和支架构成，用于实现保护帽的吸取和压装功能。吸盘先运动至保护帽振动盘上料机构处吸取保护帽，然后移动至电磁铁旋转定位机构处将保护帽放置到电磁铁上，气缸带动真空吸盘向下运动完成压装动作。为防止气缸压力过大压溃电磁铁，采用弹簧实现吸盘的上下柔性运动，这样既能降低压装过程中对电磁铁的压力，又能使保护帽受力更均匀，压装更到位。在 H 型和 HX 型电磁铁一键切换生产时，通过程序控制取料吸盘下移高度即可满足生产需求。真空吸盘经试验验证可行，利用真空吸盘可实现保护帽压装，经力矩传感器测试，吸盘压装保护帽所需压力为 8N。

  电磁铁检测机构：该机构由多点式激光传感器 IX - 150 和支架组成，可对两种型号的半成品电磁铁端面 O 形圈以及成品电磁铁保护帽压装情况进行检测。多点式激光传感器通过检测工件待测面高度来达成检测目的。六轴机器人将半成品电磁铁置于检测组件特定位置，电磁铁端面 O 形圈检测不合格的直接放置于电磁铁不合格品轨道;检测合格的电磁铁放入电磁铁旋转定位机构。电磁铁保护帽压装检测不合格的同样直接放置于电磁铁不合格品轨道;检测合格的则顺序放入电磁铁成品下料 AGV 料站。多点式激光传感器 IX - 150 经实验验证可行，能够实现电磁铁端面 O 形圈和压片保护帽的压装检测。

  矿用电磁铁行业保护帽自动化装配设备电气系统：该设备采用西门子 1200 系列 PLC 控制，上层与产线 SCADA 系统通过 TCP/IP 协议对接，下层通过 Profinet 或 I/O 接口与气缸、六轴机器人、振动盘、电机以及各类传感器等进行信号通信。为确保后续系统具备可扩展性，系统预留 20% 的 I/O 冗余。PLC 与人机交互界面通过 Profinet 通信，HMI 可显示设备运行信息、传感器状态等。由于设备需兼容两种规格的电磁铁，控制系统设计了自动控制、手动操作以及两种型号电磁铁保护帽的装配工艺，可实现一键切换各生产模式，无需对控制系统进行修改，极大地方便了现场操作。

  四、总结

  矿用电磁铁保护帽自动装配设备已在生产现场投入使用，取得了显著成效。该工艺优化及设备研发成功实现了 H 型和 HX 型低功耗电磁铁一键换产功能，大幅缩短了换产时间，提高了换产效率。设备运行情况表明，其借助柔性压装技术显著提升了电磁铁保护帽的装配效率，极大地降低了现场操作人员的工作强度，减少现场操作人员 1 名。同时，通过提高电磁铁保护帽的装配一致性，增强了电磁铁产品的稳定性，达到了降本增效的目的。不过，该设备仍存在一些有待改进的问题，例如需要现场操作人员定期向振动盘中添加保护帽，且生产节拍还有进一步缩短的空间。未来，需继续优化装配工艺，实现保护帽全自动上料，朝着无人生产模式的目标迈进，持续推动矿用电磁铁行业生产装配技术的发展与革新。