張愛美

摘 要：在數(shù)控機(jī)床布局與不同性能指標(biāo)方面，輸送技術(shù)有著重要影響。在我國目前工廠生產(chǎn)線上，機(jī)床工件裝卸工作仍然是由人工完成的。不僅生產(chǎn)效率低下，同時(shí)安全性沒有保障。隨著自動(dòng)化與智能化的發(fā)展，為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展需要，有必要對工藝進(jìn)行改進(jìn)。本文就數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)作簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床機(jī)械手；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；經(jīng)驗(yàn)

1 機(jī)械手在機(jī)床中的應(yīng)用

依據(jù)加工件規(guī)格，節(jié)拍，重量等方面因素，可以將機(jī)械手分為兩個(gè)類別，內(nèi)藏式與桁架機(jī)械手。對于前者而言其形式簡單，工作的效率高，并且成本也低。主要適用于小批量單機(jī)下料。對于后者而言，其平穩(wěn)性高，協(xié)作性好，適用對象是批量為主的項(xiàng)目。機(jī)械手應(yīng)用于不同對象其要求不同，對于機(jī)床而言，涉及的有卡爪行程檢測。機(jī)床在無人運(yùn)行情況下，為了保持工件夾緊及正確。需要加裝卡爪檢測裝置，以判斷是否正確夾持行程，從而保證機(jī)床運(yùn)行過程中的安全性與加工精度。為了達(dá)到此目的，每一次加工作業(yè)后，必須要將卡盤上殘留物清理，確保工件不會(huì)受到殘留物干擾。解決該問題可以通過吹氣設(shè)備安裝來實(shí)現(xiàn)。

在機(jī)械手控制方面，由于機(jī)械手是機(jī)床系統(tǒng)來控制的，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床，機(jī)械手，其他輔助設(shè)備的良好連接，可以選擇機(jī)床控制單元接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)與接收點(diǎn)檢測信號(hào)，作為二者間的接口。機(jī)床刀具必須具備斷屑功能，防止整機(jī)過大影響到整體系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。機(jī)床同時(shí)要具備對刀具檢測的能力，防止由于刀具磨損對加工件質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了提升換料效率，機(jī)械手出入機(jī)床經(jīng)由自動(dòng)門，其目的在于防止換料時(shí)油水及切屑飛濺，減小吹氣時(shí)噪音，保障生產(chǎn)工作安全性。同時(shí)由于自動(dòng)門開閉時(shí)間短，設(shè)備移動(dòng)效率能夠有效提升。

2 上下機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于數(shù)控機(jī)械手樣式種類多，類別也比較豐富，對操作裝置及作業(yè)過程的要求嚴(yán)格。機(jī)械手選擇要依據(jù)不同操作情況來定。常見操作手有測量式，搬運(yùn)式，加工手爪式。彼此之間差異較為明顯，作用也各不相同。

機(jī)械爪設(shè)計(jì)流程要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并遵循一定原則。設(shè)計(jì)與開發(fā)工作要建立在運(yùn)轉(zhuǎn)與作用內(nèi)容基礎(chǔ)上。為了避免與萬能爪存在相互矛盾的地方，要將工業(yè)應(yīng)用作為其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。工作重點(diǎn)在機(jī)械手設(shè)計(jì)過程中，保障其工作職能是健全的，則時(shí)也是為了保障其設(shè)計(jì)流程經(jīng)濟(jì)效益。一方面為了避免與萬能爪相矛盾，但是另一方面，又需要有通用特征。保障有限數(shù)量的手爪能夠適用于不同機(jī)械手。而在末端執(zhí)行器工作時(shí)，為確保執(zhí)行過程標(biāo)準(zhǔn)化，需要配備標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械接口。

搬運(yùn)式手爪，主要用于物體搬運(yùn)與夾取，是一種多類型手持裝置。而加工式手爪是機(jī)械手的附加設(shè)備，附有焊槍，銑刀等工具。主要用于作業(yè)加工。機(jī)械手設(shè)計(jì)過程中，首先要明確其用途，在此基礎(chǔ)上結(jié)合到實(shí)際情況，設(shè)計(jì)結(jié)果要保證其使用過程中的效率。

機(jī)械手手腕是操作的最末端，連接手爪。手爪完成空間動(dòng)作與作業(yè)需要與手臂配合。手腕設(shè)計(jì)需要滿足實(shí)際作業(yè)需要，要具有一定的自由度，并小輕盈小巧而結(jié)構(gòu)緊湊。通常情況下手腕靈活性與自身度二者之間有一定相關(guān)關(guān)系。靈活性與作業(yè)適應(yīng)度也存在聯(lián)系。自由度越大其適應(yīng)性越強(qiáng)，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也就越強(qiáng)，控制難度與成本就會(huì)相應(yīng)增加。因此，自由度確立要依據(jù)實(shí)際情況，而不是只憑設(shè)計(jì)理論。除過自由度與靈活性之外，結(jié)構(gòu)還要有一定的強(qiáng)度與鋼度，以保證在工作時(shí)運(yùn)動(dòng)與傳遞的連貫性。在保障精度目標(biāo)方面，可以設(shè)置傳動(dòng)間隙調(diào)整。在防止機(jī)械損壞方面，要在手腕各關(guān)節(jié)設(shè)置開關(guān)。

機(jī)械手手臂設(shè)計(jì)同樣要以滿足工作實(shí)際需要為基礎(chǔ)，考慮到的方面如靈活性，強(qiáng)度與鋼度等。由于該部位在工作時(shí)會(huì)承受一定載荷，機(jī)械本身也具有一定速度。機(jī)械壁大小與轉(zhuǎn)動(dòng)范圍會(huì)直接影響到工作空間形狀大小。由于要承擔(dān)負(fù)荷，在設(shè)計(jì)過程中要最大程度將其自身重量減到最小。為了減少電機(jī)負(fù)擔(dān)并同時(shí)提升其響應(yīng)速度，與手臂關(guān)節(jié)軸相比，手臂在重量要保持平衡，各關(guān)節(jié)軸也要盡量平行，相互垂直的軸盡可能要相交于一點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)的目的在于加強(qiáng)對機(jī)械手的控制。

機(jī)械手的穩(wěn)定性與精度，響應(yīng)能力與傳動(dòng)部件有著直接影響。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要從重量與體積兩個(gè)方面來考慮，以實(shí)現(xiàn)對其速度與精度控制。常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪，同步帶，螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中也可以采用間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，減少向反向空回所產(chǎn)生的誤差。

手臂的平衡結(jié)構(gòu)設(shè)置。為了達(dá)到平衡目的，平衡裝置通常采用彈簧平衡機(jī)，設(shè)備優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在成本低，可靠性高，效果好，結(jié)構(gòu)較為簡單，維修工作也較為容易。

3 機(jī)械手的優(yōu)勢與應(yīng)用

機(jī)械手的作用突出，其特征也較為明顯。體現(xiàn)在工作方面，方案實(shí)施速度快，工作效率高，負(fù)載能力也較強(qiáng)，在移位方面具有較高精準(zhǔn)性。基于以上這些優(yōu)勢以，故障出現(xiàn)概率及頻率就會(huì)相應(yīng)降低。

因此在機(jī)械手設(shè)計(jì)完成后，為了發(fā)揮出應(yīng)有的效率，在應(yīng)用過程中要保證其科學(xué)性。鑒于機(jī)械手壁通常都是直線式，并且有很大的鋼度。在實(shí)際運(yùn)行過程中必須要保證其穩(wěn)定性與安全性?？梢钥紤]液壓驅(qū)動(dòng)，依據(jù)液壓缸的驅(qū)動(dòng)特征，突出其執(zhí)行作用，從而將其控制難度降低。在管理控制方面可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。除此之外，手臂在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還要具有一定的自身控制要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面不用將關(guān)注重點(diǎn)放在其長度上，而單純只依靠擴(kuò)大液壓缸直徑來促使其鋼度提升，也無法有效滿足系統(tǒng)工作需要。針對此類問題。在設(shè)計(jì)過程中，可以考慮將導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)添加于其中，將導(dǎo)桿于小臂，與活塞一起形成三角形。三角形具有穩(wěn)定性，通過其穩(wěn)定性從而達(dá)到提升小臂鋼度性能的目標(biāo)。在壁上同時(shí)也要安裝導(dǎo)桿，并且安裝數(shù)量要多于小臂，構(gòu)成四邊形。所有的導(dǎo)桿都是空心樣式，避免大壁自身過重。從以上方面做好機(jī)械手的應(yīng)用，為其技術(shù)能力更好的發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用范圍也更加的寬廣，機(jī)械手在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用也正在趨于常態(tài)化。將其應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床要考慮到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面，保證安全性前提下，發(fā)揮其基最大的效用。

參考文獻(xiàn)

[1]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(jì)[J].機(jī)電信息，2013，（21）：140-141.

[2]白國慶.數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方式分析[J].太原學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（3）：25-27.

[3]白平，薛佟.數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)的流程[J].科技傳播，2012，（11）：92，103.

（作者單位：中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司修造廠）