環(huán)形電鍍生產(chǎn)線機(jī)械手過(guò)渡的實(shí)現(xiàn)

陳 剛

(株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南株洲412000)

環(huán)形電鍍生產(chǎn)線機(jī)械手過(guò)渡的實(shí)現(xiàn)

陳 剛

(株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南株洲412000)

1 環(huán)形電鍍生產(chǎn)線的特點(diǎn)與機(jī)械手的應(yīng)用

環(huán)形電鍍生產(chǎn)線是電鍍行業(yè)批量生產(chǎn)中采用的設(shè)備,電鍍槽環(huán)形排列,工件定節(jié)拍向前挪動(dòng)工位,按工藝要求在各個(gè)槽中下降、上升、停留、前進(jìn),逐一實(shí)現(xiàn)工件電鍍工序,掛具從上掛到下掛正好運(yùn)轉(zhuǎn)一周,完成整個(gè)工藝流程。因而環(huán)形電鍍生產(chǎn)線具有節(jié)拍時(shí)間短、滿負(fù)荷運(yùn)行、產(chǎn)量高等特點(diǎn),適用于工藝成熟、批量較大的產(chǎn)品的生產(chǎn)。環(huán)形電鍍生產(chǎn)線的另一特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、占地少,因而提高了廠房的利用率[1]。

由于環(huán)形電鍍生產(chǎn)線是環(huán)形結(jié)構(gòu),其環(huán)形的形成可以直接通過(guò)機(jī)架和機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以通過(guò)機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖1所示。

圖1 環(huán)形電鍍線示意圖

2 二自由度平移機(jī)械手

2.1 二自由度平移機(jī)械手結(jié)構(gòu)模型

二自由度平移機(jī)械手為工程上最簡(jiǎn)單且大量使用的自動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)械手末端為抓取元件,它的功能就是將工件或產(chǎn)品從一個(gè)起始位置送到另一個(gè)目標(biāo)位置[2],如圖2(a)所示。在二自由度平移機(jī)械手圖中,箭頭方向表示其運(yùn)動(dòng)方向,這兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)都直接由直線運(yùn)動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn),豎直方向手臂下方為氣動(dòng)手指。

圖2 二自由度平移機(jī)械手

2.2 二自由度平移機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程

二自由度平移機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)較簡(jiǎn)單,X,Y兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)都在一個(gè)平面內(nèi)。其典型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下所述:

(1)取料點(diǎn)一般為工件自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的一個(gè)暫存位置,如圖1中環(huán)形電鍍生產(chǎn)線A側(cè)的電鍍工藝槽的末端位置或者工件暫存位置。

(2)卸料點(diǎn)一般為機(jī)器的裝配位置,機(jī)械手將工件移送到該位置后釋放工件,如圖1中環(huán)形電鍍生產(chǎn)線B側(cè)的電鍍工藝槽的首端位置或工件暫存位置。

(3)機(jī)械手的起始位置一般在取料點(diǎn)的上方,每個(gè)動(dòng)作循環(huán)都從該點(diǎn)開(kāi)始,該點(diǎn)也就是機(jī)械手的原點(diǎn)。

(4)機(jī)械手首先從起始位置下降,吸取(或夾取)工件后上升,然后水平移動(dòng)到目標(biāo)位置(卸料點(diǎn))上方,再下降到目標(biāo)位置上方,釋放工件,最后沿相反路徑返回到原起始位置,完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。圖2(b)為二自由度平移機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖,序號(hào)表示動(dòng)作次序,箭頭表示運(yùn)動(dòng)方向。

3 二自由度擺動(dòng)機(jī)械手

3.1 二自由度擺動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)模型

二自由度擺動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作由豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞豎直軸的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩部分組成。在結(jié)構(gòu)上,與二自由度平移機(jī)械手的惟一區(qū)別是將水平運(yùn)動(dòng)改為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其他結(jié)構(gòu)與二自由度平移機(jī)械手的相同。它同樣是工程上大量使用的自動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu),其功能也是將工件或產(chǎn)品從一個(gè)起始位置移送到另一個(gè)目標(biāo)位置[2]。圖3(a)為二自由度擺動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

最簡(jiǎn)單的情況就是在機(jī)械手末端安裝一個(gè)吸盤(pán)或氣動(dòng)手指,將工件從一個(gè)位置吸取(或夾取)后快速移送到另一位置后釋放。在這種情況下,機(jī)械手的結(jié)構(gòu)可以非常簡(jiǎn)單,由普通的直線運(yùn)動(dòng)氣缸與連桿機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化此類機(jī)械手的設(shè)計(jì)與制造,氣動(dòng)元件制造商專門(mén)設(shè)計(jì)制造了一種將直線運(yùn)動(dòng)及擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)集成在一起的組合氣缸,例如:FESTO公司的DSIJ系列直線擺動(dòng)組合氣缸, SMC公司的M RQ系列直線擺動(dòng)組合氣缸就屬于此類氣缸。

圖3 擺動(dòng)機(jī)械手原理示意圖與運(yùn)動(dòng)軌跡

3.2 二自由度擺動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程

二自由度擺動(dòng)機(jī)械手的一般動(dòng)作過(guò)程如下:起始位置一般為工件自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的一個(gè)暫存位置,如圖1中環(huán)形電鍍生產(chǎn)線A側(cè)的電鍍工藝槽的末端位置或者工件暫存位置;而目標(biāo)位置為擺動(dòng)的另一側(cè),如圖1中環(huán)形電鍍生產(chǎn)線B側(cè)的電鍍工藝槽的首端位置或工件暫存位置。其過(guò)程是機(jī)械手先下降,吸取(或夾取)工件,再擺動(dòng)一定角度(如180°),最后下降到目標(biāo)位置上方,釋放工件,然后再按相反路徑返回到起始位置。機(jī)械手所完成的同樣是一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。圖3(b)為二自由度擺動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖,序號(hào)表示動(dòng)作次序,箭頭表示運(yùn)動(dòng)方向。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電鍍工業(yè)的發(fā)展,對(duì)電鍍工藝提出了新的要求。環(huán)形電鍍生產(chǎn)線因其自身的優(yōu)勢(shì)而得到更多的推廣應(yīng)用,而機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和可控性上都具有很好的應(yīng)用前景。

[1] 張立茗.我國(guó)電鍍?cè)O(shè)備的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].電鍍與精飾,2001, 23(5):13-15.

[2] 陳剛.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

Realization of Robot Transition for Circular Electroplating L ine

CHEN G ang
(Zhuzhou Professional Technical Institute,Zhuzhou 412000,China)

根據(jù)環(huán)形電鍍生產(chǎn)線的特點(diǎn),介紹了機(jī)械手的應(yīng)用;并詳細(xì)介紹了二自由度平移機(jī)械手和二自由度擺動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)模型和運(yùn)動(dòng)過(guò)程,為環(huán)形電鍍生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)提供了新的方法。

電鍍;機(jī)械手;環(huán)形電鍍生產(chǎn)線

Applications of robot are p resented acco rding to the features of circular electrop lating line.The structural model and movement p rocess of two-degree-of-freedom translational and sw ing robots are described in detail,p roviding a new design method for circular electrop lating line.

electrop lating;robot;circular electrop lating line

book=30,ebook=40

TQ 150.5

A

1000-4742(2010)05-0014-02

2010-03-15