淺議數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計的流程

張 偉

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

輸送技術(shù)是數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的主要技術(shù)手段，對機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)具有非常重要的意義。發(fā)動機(jī)缸體的三軸孔加工在缸體運(yùn)行過程中，還是提高運(yùn)轉(zhuǎn)精確度的關(guān)鍵。過去的三軸孔鏜床具有復(fù)雜的架構(gòu)，在防護(hù)時的難度較高，輸送速度相對很慢，生產(chǎn)時難免不能促進(jìn)機(jī)床有效運(yùn)轉(zhuǎn)。采用數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計方法，能夠最大限度的避免這些不足，進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床的剛性能力，增強(qiáng)轉(zhuǎn)機(jī)缸體在輸送中表現(xiàn)出的柔性特點(diǎn)，并降低運(yùn)轉(zhuǎn)的時間，提高運(yùn)行效率，切實(shí)提高它的機(jī)械化水準(zhǔn)。下面本文就結(jié)合我國數(shù)控機(jī)床施工的實(shí)際情況，簡單闡述一下如何有效提高機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計的能力，完善其運(yùn)轉(zhuǎn)流程，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

一、數(shù)控機(jī)床上下機(jī)械手的發(fā)展與動態(tài)情況

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國目前數(shù)控機(jī)床上下機(jī)械手的研究和發(fā)展較為突出，它的動態(tài)特征也相對明顯。一是，模塊化與可重構(gòu)化成為了動態(tài)發(fā)展的基礎(chǔ)；二是，PC機(jī)的開放型控制器變?yōu)榱松舷铝蠙C(jī)械手體系發(fā)展的主要方向，網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化態(tài)勢異常突出。器件的集成度不斷強(qiáng)化，設(shè)計出的架構(gòu)也更加靈巧，系統(tǒng)安全性和可靠性更為有效；三是，機(jī)械手中的傳感器發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢，位置傳感器和速度傳感器得到了進(jìn)一步應(yīng)用，視覺、觸覺傳感器的加入使用，更是將上下料機(jī)械手推向了更為先進(jìn)的方向；最后，以焊接和裝配為代表的機(jī)械產(chǎn)品也走向了模塊化方向，其仿真效果和動態(tài)特征異常突出。

二、上下機(jī)械手手爪架構(gòu)的流程設(shè)計

數(shù)控機(jī)床上下機(jī)械手的樣式多樣，類型豐富，在操作過程中對作業(yè)和裝置的要求嚴(yán)格，根據(jù)不同的操作需求，機(jī)械手的選擇也不盡相同。最常見的機(jī)械手是測量式手爪、搬用式手爪以及加工式手爪，它們的差異明顯，作用不同。

機(jī)械式手爪設(shè)計流程必須符合要求，遵循具體原則實(shí)施施工，根據(jù)其運(yùn)轉(zhuǎn)和作用的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)設(shè)計和開發(fā)。為了避免它與萬能手爪方式存在矛盾，還要將工業(yè)應(yīng)用作為設(shè)計的基礎(chǔ)，將重點(diǎn)放在機(jī)械手設(shè)計過程中，實(shí)現(xiàn)和健全它的工作職能，考慮設(shè)計流程的經(jīng)濟(jì)效益。另外，機(jī)械手爪架構(gòu)還必須具備通用特征，能夠使用有限數(shù)量的手爪適應(yīng)不同要求的機(jī)械手，在末端執(zhí)行器開展工作的時候，還應(yīng)該配置一個標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口，保證執(zhí)行過程的標(biāo)準(zhǔn)化特征。所謂搬用式手爪 ，即為多種類型的夾持裝置 ，其主要用于對物體的搬用和抓?。患庸な绞肿?，即為附有焊槍、銑刀等工具的機(jī)械手附加設(shè)備，其主要用于對作業(yè)的加工。在對上下料機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計的過程中，一定要首先分辨用途，然后在結(jié)合實(shí)際設(shè)計流程，突出其使用效率。

三、上下料機(jī)械手設(shè)計方案的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)

數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計流程完善規(guī)范后，還要確保其實(shí)際運(yùn)行的科學(xué)性。由于機(jī)械手手臂基本上都為直線式，它的剛度又較大，在運(yùn)動過程中勢必會對穩(wěn)定性和安全性具有更高的要求。因此，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，一定要選用液壓驅(qū)動的方式，根據(jù)液壓缸表現(xiàn)出的直接性驅(qū)動特征，突出它的執(zhí)行作用，降低控制難度，并使用計算機(jī)實(shí)施管理控制。

在此基礎(chǔ)上，機(jī)械手手臂在具體運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還具有自身的控制要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計不用過多關(guān)注長度，僅僅依賴加大液壓缸的直徑來提高其剛度，那么勢必?zé)o法滿足系統(tǒng)需要，設(shè)計問題也會暴露。針對這樣的現(xiàn)象，在具體設(shè)計過程中，要添加導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在設(shè)計之中，在小臂上安裝導(dǎo)桿兩個，并使它們與活塞桿組成一個三角形，通過三角形的穩(wěn)定性提高小臂的剛度性能。在大臂上則安置四個導(dǎo)桿，構(gòu)成一個四邊形，并且保證每個導(dǎo)桿都為空心樣式，進(jìn)而最大限度的降低大臂重量，做好機(jī)械手設(shè)計流程的應(yīng)用，發(fā)揮其技術(shù)能力。

四、機(jī)械手的主要優(yōu)勢和運(yùn)用

數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的作用和優(yōu)勢明顯，它的作用突出，具備較好的特征。另外，機(jī)械手的實(shí)施方案具有速度快、工作效率高等優(yōu)勢，它的負(fù)載能力強(qiáng)，移位的精準(zhǔn)性好，故障出現(xiàn)的頻率勢必會大大減小，其優(yōu)勢作用相當(dāng)明顯。

例如，機(jī)械手在DK050機(jī)床上的成功應(yīng)用就是一個顯著的案例，也是數(shù)控機(jī)床柔性輸送方面的一個巨大的創(chuàng)新內(nèi)容。在未來的發(fā)展過程中，它勢必會得到更加完善的運(yùn)用，機(jī)械手的開發(fā)和使用也將得到前所未有的發(fā)揮，為廣大使用者提供更加便捷的服務(wù)，減少施工時間，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

綜上所述，在社會主義經(jīng)濟(jì)、技術(shù)飛速革新的大背景下，我國的數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍愈加寬廣，在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用上下料機(jī)械手也必將成為一大趨勢。它的優(yōu)勢的凸顯和發(fā)揮，能夠成功運(yùn)用機(jī)械零件的組裝功能，做好工件裝卸和搬運(yùn)工作，在組合中體現(xiàn)機(jī)床優(yōu)勢，發(fā)揮它的自動化作業(yè)。因此，數(shù)控機(jī)床在使用中一定要做好機(jī)械手的設(shè)計，保證其流程的科學(xué)化和穩(wěn)定性，將機(jī)械手與機(jī)床結(jié)合為一個有機(jī)的整體，提高它們的柔性優(yōu)勢，節(jié)省工件輸送的運(yùn)行時間，并且最大程度的加強(qiáng)兩者的穩(wěn)定性，提升其適應(yīng)能力。通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的雙重考慮，完善機(jī)械手的功效作用，切實(shí)完善其流程，確保其作用的發(fā)揮彰顯。

[1]王戰(zhàn)中，張俊，季紅艷，趙賽，臧麗超.自動上下料機(jī)械手運(yùn)動學(xué)分析及仿真[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2012（05）：244-246.

[2]白平，薛佟.數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計的流程[J].科技傳播，2012（11）：71+60.

[3]呂鵬飛.淺議數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機(jī)電信息，2013（21）：140-141.

[4]劉宇斐，周清華.數(shù)控機(jī)床上下料用工業(yè)機(jī)器人的手爪設(shè)計[J].機(jī)電信息，2014（12）：121-122.

[5]袁川來，胡燦，楊劍波.基于液壓驅(qū)動的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計與研究[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（03）：20-23+70.