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)械手過渡的實現(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)拍向前挪動工位,按工藝要求在各個槽中下降、上升、停留、前進(jìn),逐一實現(xiàn)工件電鍍工序,掛具從上掛到下掛正好運轉(zhuǎn)一周,完成整個工藝流程。因而環(huán)形電鍍生產(chǎn)線具有節(jié)拍時間短、滿負(fù)荷運行、產(chǎn)量高等特點,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機(jī)架和機(jī)械傳動來實現(xiàn),也可以通過機(jī)械手來實現(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)械手為工程上最簡單且大量使用的自動機(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)品從一個起始位置送到另一個目標(biāo)位置[2],如圖2(a)所示。在二自由度平移機(jī)械手圖中,箭頭方向表示其運動方向,這兩個方向的直線運動都直接由直線運動氣缸實現(xiàn),豎直方向手臂下方為氣動手指。

圖2 二自由度平移機(jī)械手

2.2 二自由度平移機(jī)械手運動過程

二自由度平移機(jī)械手的運動較簡單,X,Y兩個方向的直線運動都在一個平面內(nèi)。其典型的運動過程如下所述:

(1)取料點一般為工件自動化輸送系統(tǒng)的一個暫存位置,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的上方,每個動作循環(huán)都從該點開始,該點也就是機(jī)械手的原點。

(4)機(jī)械手首先從起始位置下降,吸取(或夾取)工件后上升,然后水平移動到目標(biāo)位置(卸料點)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,完成一個動作循環(huán)。圖2(b)為二自由度平移機(jī)械手的運動軌跡示意圖,序號表示動作次序,箭頭表示運動方向。

3 二自由度擺動機(jī)械手

3.1 二自由度擺動機(jī)械手結(jié)構(gòu)模型

二自由度擺動機(jī)械手的動作由豎直方向的直線運動和繞豎直軸的擺動運動兩部分組成。在結(jié)構(gòu)上,與二自由度平移機(jī)械手的惟一區(qū)別是將水平運動改為旋轉(zhuǎn)運動,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機(jī)械結(jié)構(gòu),其功能也是將工件或產(chǎn)品從一個起始位置移送到另一個目標(biāo)位置[2]。圖3(a)為二自由度擺動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

最簡單的情況就是在機(jī)械手末端安裝一個吸盤或氣動手指,將工件從一個位置吸取(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)可以非常簡單,由普通的直線運動氣缸與連桿機(jī)構(gòu)就可以實現(xiàn)。為了進(jìn)一步簡化此類機(jī)械手的設(shè)計與制造,氣動元件制造商專門設(shè)計制造了一種將直線運動及擺動運動集成在一起的組合氣缸,例如:FESTO公司的DSIJ系列直線擺動組合氣缸, SMC公司的M RQ系列直線擺動組合氣缸就屬于此類氣缸。

圖3 擺動機(jī)械手原理示意圖與運動軌跡

3.2 二自由度擺動機(jī)械手運動過程

二自由度擺動機(jī)械手的一般動作過程如下:起始位置一般為工件自動化輸送系統(tǒng)的一個暫存位置,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。其過程是機(jī)械手先下降,吸取(或夾取)工件,再擺動一定角度(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動作循環(huán)。圖3(b)為二自由度擺動機(jī)械手的運動軌跡示意圖,序號表示動作次序,箭頭表示運動方向。

4 結(jié)語

隨著電鍍工業(yè)的發(fā)展,對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)勢而得到更多的推廣應(yīng)用,而機(jī)械手在運動轉(zhuǎn)換和可控性上都具有很好的應(yīng)用前景。

[1] 張立茗.我國電鍍設(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,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機(jī)械手的結(jié)構(gòu)模型和運動過程,為環(huán)形電鍍生產(chǎn)線的設(shè)計提供了新的方法。

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