陳 剛

（湖南汽車工程職業(yè)學院，湖南 株洲 412000）

搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的結(jié)構(gòu)設計

陳 剛

（湖南汽車工程職業(yè)學院，湖南 株洲 412000）

根據(jù)環(huán)形電鍍線的特點，介紹了搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的基本運動和基本結(jié)構(gòu)，并詳細說明了其直線運動、旋轉(zhuǎn)運動和抓手的設計，為搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的設計提供借鑒。

電鍍；機械手；結(jié)構(gòu)設計

1 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的應用

隨著科技的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)線的自動化程度越來越高，機械手也逐步應用于電鍍生產(chǎn)中。搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手就是其中的一種，其在電鍍件的夾持和挪位方面具有很大的方便性。如圖1所示的環(huán)形電鍍生產(chǎn)線，在其過渡區(qū)就可以采用搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手。

圖1 環(huán)形電鍍生產(chǎn)線示意圖

2 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的運動與結(jié)構(gòu)

典型的搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的運動形式，包括水平直線運動、垂直直線運動和旋轉(zhuǎn)運動。

搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的典型結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示。

圖2 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的典型結(jié)構(gòu)形式

3 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的結(jié)構(gòu)設計

3.1 直線運動的設計

大部分機械手采用氣動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)往復直線運動。最著名的氣動元件供應商有FESTO（德國）、SMC（日本）、KOGANEI（日本）等。與其他自動機械一樣，在設計時都是直接選用上述公司的標準氣動元件。在機械手的設計過程中，為滿足機械手高速運動的要求，需要盡可能地減輕負載，所采用的氣缸必須具有盡可能小的質(zhì)量。一般都選擇質(zhì)量較輕的氣缸，在夾鉗部位一般選用體積較小、安裝靈活方便的多面安裝氣缸來驅(qū)動。

（1）垂直直線運動

如圖2所示，垂直移動氣缸固定在旋轉(zhuǎn)底座上，通過壓縮空氣驅(qū)動氣缸的活塞進行垂直伸縮，進而推動水平支座的上下移動。其中導桿起到導向作用，以保證運動的精度。

（2）水平直線運動

如圖2所示，水平移動氣缸固定在水平支座上，通過壓縮空氣驅(qū)動氣缸的活塞進行水平伸縮，進而推動抓手的水平移動。其中導桿起到導向作用，以保證運動的精度。

3.2 旋轉(zhuǎn)運動的設計

如圖1所示，當電鍍件由生產(chǎn)線A側(cè)轉(zhuǎn)移至B側(cè)時，機械手需要旋轉(zhuǎn)180°。對于這種旋轉(zhuǎn)角度較大的場合，采用步進電機或者伺服電機進行驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)的角度通過驅(qū)動器實現(xiàn)。

3.3 抓手的設計

根據(jù)電鍍產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，可以采用夾鉗式抓手和鉤托式抓手來實現(xiàn)抓取放松電鍍件。

（1）夾鉗式抓手

夾鉗式抓手是工業(yè)機器人最常用的一種手部形式。夾鉗式手部結(jié)構(gòu)，如圖3所示。手部松開和夾緊工件就是通過手指的張開和閉合來實現(xiàn)的。通過驅(qū)動原件和傳動機構(gòu)實現(xiàn)夾緊和松開動作。

圖3 夾鉗式手部結(jié)構(gòu)

（2）鉤托式抓手

在電鍍過程中，有部分電鍍件采用吊籃進行電鍍。這時采用鉤托式抓手就是一種很好的抓取方法。它的主要特征是不靠夾緊力來夾持工件，而是利用手指來托持工件。應用鉤托方式可降低驅(qū)動力的要求，簡化手部結(jié)構(gòu)，甚至可以省略手部驅(qū)動裝置。它適用于在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)做低速移動的搬運工作，尤其對大型笨重的工件或結(jié)構(gòu)粗大而質(zhì)量較輕且易變形的工件更為有利。

鉤托式手部可分為無驅(qū)動裝置型和有驅(qū)動裝置型，如圖4所示。

圖4 鉤托式手部結(jié)構(gòu)

圖4（a）所示的是一種無驅(qū)動裝置的鉤托式手部。手部在臂的帶動下向下移動，當手部下降到一定位置時齒條下端碰到撞塊，臂部繼續(xù)下移，齒條便帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，手指即進入工件鉤托部位。手指托持工件時，銷子在彈簧力作用下插入齒條缺口，保持手指的鉤托狀態(tài)并可使手臂攜帶工件離開原始位置。完成鉤托任務后，電磁鐵將銷子向外拔出，手指呈自由狀態(tài)。

圖4（b）所示的是一種有驅(qū)動裝置的鉤托式手部。其工作原理是：依靠機構(gòu)內(nèi)力平衡工件重力以保持托持狀態(tài)。驅(qū)動氣缸以較小的力驅(qū)動杠桿手指回轉(zhuǎn)，使手指閉合至托持工件的位置。手指與工件的接觸點均在其回轉(zhuǎn)支點O1，O2的外側(cè)，因此，在手指托持工件后，工件本身的質(zhì)量不會使手指自行松脫。

4 小結(jié)

機械手因具有空間轉(zhuǎn)移及控制性能好等優(yōu)點，在電鍍線上逐漸得到應用。本文從應用、運動與結(jié)構(gòu)等方面闡述了搖臂式電鍍?nèi)×蠙C械手的設計，對具體設備設計有很好的指導作用。

Structure Design of Swing Arm Type Electroplating Manipulator

CHEN Gang
（Hunan Automotive Engineering College，Zhuzhou 412000，China）

The basic motion and basic structure of swing arm type electroplating manipulator are introduced according to the features of circular electroplating line，and the designs for its linear motion，rotary motion and tongs are also detailed，providing a reference for the design of swing arm type electroplating manipulators.

electroplating；manipulator；design of structure

TQ 150.5

A

1000-4742（2014）06-0043-02

2013-02-17