高速機(jī)械手臂在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳飛

摘 要：傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是采用人工上下料，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，一些行業(yè)的零部件已采用專業(yè)化生產(chǎn)。大量的組合機(jī)床、非標(biāo)專機(jī)應(yīng)用而生。在其生產(chǎn)過程中使用機(jī)械手臂進(jìn)行上下料.尤其對(duì)熱鍛產(chǎn)品的取放（高熱、較重），大大地提高了生產(chǎn)效率和安全性，同時(shí)降低了勞動(dòng)成本，產(chǎn)品質(zhì)量也得到保證。本文介紹的一種高速機(jī)械手臂克服了以往機(jī)械手臂存在的不足之處。移動(dòng)過程穩(wěn)定可靠、取放位置準(zhǔn)確.為專業(yè)化生產(chǎn)提供了可靠的保證。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工;科學(xué)技術(shù);生產(chǎn)效率;勞動(dòng)成本

引言：高速機(jī)械手臂是以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三維空間移動(dòng)，完成對(duì)加工對(duì)象的取放。這種新型的機(jī)械手臂相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度高、速度快。對(duì)取放位置的精確度都提出了較高的要求。以往機(jī)械手臂大多存在因構(gòu)件多致使整體的重量頗重，運(yùn)動(dòng)中容易產(chǎn)生晃動(dòng)，速度快容易定位不準(zhǔn)，造成機(jī)械手臂在移動(dòng)時(shí)無法保證共穩(wěn)定性。從而造成加工對(duì)象取放位置的精確度偏差，致使加工后的零件質(zhì)量出提偏差。

技術(shù)方案：為保證該高速機(jī)械手臂在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)后實(shí)現(xiàn)三維空間移動(dòng)，達(dá)到對(duì)加工對(duì)象的取放，同時(shí)對(duì)以往機(jī)械手臂在應(yīng)用中存在不足之處的克服。本高速機(jī)械手臂由升降單元、旋動(dòng)單元、取放單元及升降臺(tái)等組成。每個(gè)單元的動(dòng)作可獨(dú)立也可聯(lián)合。

動(dòng)作：

1.升降單元解決的移動(dòng)為裝載臺(tái)的上下移動(dòng)

2.旋動(dòng)單元可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂前后、旋轉(zhuǎn)移動(dòng)

3.取放單元可實(shí)施對(duì)加工對(duì)象的取放

4.旋轉(zhuǎn)修正單元實(shí)現(xiàn)對(duì)零件擺放角度的調(diào)整

結(jié)構(gòu)形式：

升降單元20在機(jī)架10相對(duì)兩側(cè)，裝有三根直線導(dǎo)軌，在絲桿22兩側(cè)各裝一根直線導(dǎo)軌，這三根直線導(dǎo)軌是垂直方向狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)（23）由齒形帶輪帶動(dòng)絲桿22轉(zhuǎn)動(dòng)，連接安裝板31的絲桿螺母帶動(dòng)整個(gè)升降臺(tái)上下作垂直運(yùn)動(dòng)，從三根直線導(dǎo)軌布局可以看出，單獨(dú)一根絲桿導(dǎo)軌21固定在機(jī)架10上.起到平衡整個(gè)升降單元中件30.31.32的作用，裝配時(shí)必須保證三根直線導(dǎo)軌的側(cè)母線和上平面的平行度控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)40裝在裝載臺(tái)30上的件32 軸座上頂部，且以一旋臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元40的旋轉(zhuǎn)臂41作旋擺運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)臂40上裝一滑臺(tái)裝置，該滑臺(tái)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)47帶動(dòng)絲桿46轉(zhuǎn)動(dòng)，再由連接在滑板上的絲桿螺母帶動(dòng)滑板43前后移動(dòng)。整個(gè)旋轉(zhuǎn)單元40的水平擺動(dòng)由連接后軸座32上旋轉(zhuǎn)臂41且以一旋臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)42帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂41旋擺達(dá)到水平擺動(dòng)的目的。

取放單元50。包括一旋轉(zhuǎn)缸和一個(gè)夾缸.旋轉(zhuǎn)缸51裝在移動(dòng)滑臺(tái)43的最前端.取放單元50以旋轉(zhuǎn)缸51作為支撐主體，該支撐體固定在底座511上.且旋轉(zhuǎn)缸51的外側(cè)安裝夾缸52，通過夾缸52與夾爪521之間的活動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)缸51下端位置安裝有調(diào)整馬達(dá)53，根據(jù)產(chǎn)品要求擺放角度方向，自動(dòng)調(diào)整。

通過滑動(dòng)臺(tái)43沿旋轉(zhuǎn)臂41的長(zhǎng)度方向滑移，取放單元50隨滑臺(tái)43的滑移到達(dá)取放位量.取放單元50通過底座511微幅的水平擺動(dòng)。以?shī)A瓜521抓取工件再由旋臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)42帶動(dòng)旋臂41由左向右旋擺九十度。在絲桿22動(dòng)作下，整個(gè)滑座31向下移動(dòng)，到達(dá)機(jī)床夾爪位置，放下工件。

平衡裝置411，由于旋轉(zhuǎn)臂41上的滑臺(tái)將取放裝置50移動(dòng)至整個(gè)高速機(jī)械手臂的最前端，為保證整個(gè)機(jī)床的平衡特別是取放裝置處于最前端時(shí)，平衡放在旋轉(zhuǎn)臂41的尾端裝有平衡裝置411

手臂動(dòng)作過程：

升降單元20是在機(jī)架10相對(duì)的兩側(cè)有三個(gè)滑軌21，這三個(gè)滑軌21是在機(jī)架10內(nèi)且呈縱向設(shè)置，裝載臺(tái)30是在機(jī)架10相對(duì)的兩側(cè)滑軌安裝座上，通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)23作動(dòng)時(shí)，第一導(dǎo)螺桿22可被載臺(tái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)23帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，第一螺帽311隨第一導(dǎo)螺桿22的旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)滑座31進(jìn)行升降的動(dòng)作，裝載臺(tái)30則可隨滑座31而上升或下降，裝載臺(tái)30有一軸座32，而旋動(dòng)單元40有一旋轉(zhuǎn)臂41，此旋轉(zhuǎn)臂41是安裝在軸座32上，旋轉(zhuǎn)臂41以軸座32為中心而相對(duì)于裝載臺(tái)30水平旋擺，旋轉(zhuǎn)臂41的水平旋擺是由一旋臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)42帶動(dòng)所致，旋轉(zhuǎn)臂41上設(shè)有一滑動(dòng)臺(tái)43，此滑動(dòng)臺(tái)43可以沿著旋轉(zhuǎn)臂41的長(zhǎng)度方向滑移，此外，旋轉(zhuǎn)臂41在異于滑動(dòng)臺(tái)43的一側(cè)有一配重件411，滑動(dòng)臺(tái)43通過第二導(dǎo)螺桿46，呈橫向設(shè)置，第二導(dǎo)螺桿46可由滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)47帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，此時(shí)第二螺帽45隨第二導(dǎo)螺桿46旋轉(zhuǎn)而帶動(dòng)滑動(dòng)臺(tái)43沿著旋轉(zhuǎn)臂41的長(zhǎng)度方向滑移，取放單元50是設(shè)在滑動(dòng)臺(tái)43上，此取放單元50隨滑動(dòng)臺(tái)43的滑移而可相對(duì)靠近機(jī)架10，或可相對(duì)遠(yuǎn)離機(jī)架10，因此，藉由滑動(dòng)臺(tái)43在旋轉(zhuǎn)臂41上可滑移的設(shè)置，而使取放單元50可移至旋轉(zhuǎn)臂41長(zhǎng)度以外的位置，讓取放單元50取放對(duì)象的范圍更廣，取放單元50包括一翻轉(zhuǎn)缸51和一夾缸52，翻轉(zhuǎn)缸51是設(shè)在滑動(dòng)臺(tái)43的一端，夾缸52軸接在翻轉(zhuǎn)缸51，夾缸52兩個(gè)夾爪521，翻轉(zhuǎn)缸51可帶動(dòng)夾缸52沿一夾缸52軸心方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并由夾缸52以其兩個(gè)夾爪521夾取對(duì)象，或是松放對(duì)象，此外，翻轉(zhuǎn)缸51在夾缸52的相反側(cè)設(shè)有一底座511，底座511在滑動(dòng)臺(tái)43的一端軸接一調(diào)整馬達(dá)53，調(diào)整馬達(dá)53帶動(dòng)底座511沿一垂直軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，且連動(dòng)翻轉(zhuǎn)缸51呈水平擺動(dòng)，調(diào)整馬達(dá)53，可帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)缸51水平擺動(dòng)的較佳范圍以向左右兩側(cè)分別擺動(dòng)120度為最大角度，藉此可將所取放的對(duì)象分別往兩側(cè)方向分別旋轉(zhuǎn)120度，以適應(yīng)所取的對(duì)象不同角度的取放要求，由此可知，旋轉(zhuǎn)臂41是能以大角度的方式旋擺，而可快速地將取放單元50所取的對(duì)象高速位移，而當(dāng)旋轉(zhuǎn)臂41定位而需要微調(diào)取放單元50的位置時(shí)，則不須再由旋轉(zhuǎn)臂41擺動(dòng)，僅須由調(diào)整馬達(dá)53帶動(dòng)底座511水平擺動(dòng)，以利于對(duì)象取放作業(yè)的順暢，如上，旋動(dòng)單元40的旋轉(zhuǎn)臂41，可藉由旋臂驅(qū)動(dòng)馬達(dá)42帶動(dòng)而進(jìn)行旋擺的動(dòng)作，并可藉由滑動(dòng)臺(tái)43沿著旋轉(zhuǎn)臂41的長(zhǎng)度方向滑移至欲取放的對(duì)象的位置，同時(shí)，藉由載臺(tái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)23帶動(dòng)第一導(dǎo)螺桿22旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑座31進(jìn)行上升或下降的動(dòng)作，裝載臺(tái)30則可隨滑座31而上升或下降，而設(shè)于裝載臺(tái)30的旋轉(zhuǎn)臂41可在旋擺以及滑動(dòng)臺(tái)43滑移的過程中同時(shí)隨裝載臺(tái)30升降，令取放單元50所取的對(duì)象能高速位移至定點(diǎn)放置。依次可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，前后運(yùn)動(dòng)，翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，取放動(dòng)作，以及角度修正。

結(jié)論：該高速機(jī)械手臂的應(yīng)用，大大提高了設(shè)備自動(dòng)化程度提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，手臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理緊湊，占用空間面積小，這種自動(dòng)上下料的高速機(jī)械手臂經(jīng)使用，動(dòng)作可靠，取放精度高。在組合機(jī)床，專用設(shè)備，尤其鍛造行業(yè)，專業(yè)化生產(chǎn)線必將得到廣泛使用。

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