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轉(zhuǎn)發(fā)自：機(jī)床與液壓

丁錦宏

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇南通 ２２６０００）

根據(jù)沖床工作臺(tái)及物料尺寸等因素， 確定物料臺(tái)到?jīng)_床工作臺(tái)中心之間的距離， 即手臂行程為７００ ｍｍ。

機(jī)械手結(jié)構(gòu)如圖 ３ 所示。

該機(jī)械手由手臂、 手臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) （ 圖中未畫出）、 吸盤和氣缸等組成^［４］ 。

手臂由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使其伸縮運(yùn)行。

為使沖床連續(xù)運(yùn)行， 則機(jī)械手運(yùn)行周期需要和沖床運(yùn)行周期相一致，故需要對(duì)其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。

吸盤作為拾取器來取放物料。 

根據(jù)物料的質(zhì)量和尺寸， 確定使用單個(gè)吸盤， 安全系數(shù)取 ４， 選用型號(hào)為 ＺＰＸ４０ＨＢ， 側(cè)面進(jìn)氣， 總高度為 ５９ ｍｍ， 吸盤直徑為 ?４３ ｍｍ。 

由于拾取器總高度必須小于沖床的安全高度為 ９０ ｍｍ， 因而吸盤不能直接與氣缸活塞相聯(lián)接， 因而采用圖 ３ 中的聯(lián)接方式。

氣缸帶動(dòng)吸盤做上下運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)吸取物料的質(zhì)量， 同時(shí)考慮穩(wěn)定性和氣缸長度等限制， 選取雙活塞桿氣

３、機(jī)械手節(jié)拍分析與驅(qū)動(dòng)元件確定

機(jī)械手以縮回位置為原點(diǎn)， 需要完成以下 ８ 個(gè)動(dòng)作： 下降、 吸料、 上升、 伸出、 下降、 放料、 上升、縮回等。

吸盤吸著力的形成需要時(shí)間為 ０?? １５ ｓ， 為了增強(qiáng)可靠性， 該時(shí)間增加到 ０?? ２ ｓ。 吸盤放料需要時(shí)間為０?? １ ｓ_［５］ 。

氣缸的動(dòng)作時(shí)間與氣路、 電磁閥動(dòng)作時(shí)間等有著復(fù)雜的關(guān)系， 計(jì)算較為復(fù)雜， 按照氣缸的標(biāo)準(zhǔn)使用速度為 ５０ ～ ５００ ｍｍ ／ ｓ 進(jìn)行估算， 取氣缸運(yùn)行速度 ５００ｍｍ ／ ｓ， 由此， 氣缸下降和上升運(yùn)行時(shí)間分別為 ０?? ０２ ｓ。

在機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)， 考慮使用氣缸和伺服電機(jī)兩種方案驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)行。若使用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿， 驅(qū)動(dòng)手臂伸縮，則在該機(jī)械手負(fù)載的情況下， 一般選擇絲桿螺距 ｐ ＝

５、 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ｓ ＝ ３ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ。

伸出與縮回時(shí)間均為７ｐ０ｓ０×６０ ＝ ５×７３０００００×６０ ＝ ２?? ８ ｓ。

通過以上計(jì)算可見， 使用氣缸驅(qū)動(dòng)手臂時(shí)， 機(jī)械手總運(yùn)行時(shí)間為 ３?? １８ ｓ， 已經(jīng)大大超過沖床運(yùn)行周期１?? ７１ ｓ， 需要沖床在運(yùn)轉(zhuǎn)中等待， 不符合設(shè)計(jì)要求。

使用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)手臂時(shí)， 機(jī)械手總運(yùn)行時(shí)間更長，在此不適合使用。 

因此， 確定使用氣缸作為驅(qū)動(dòng)元件， 其不足之處在于氣缸無法在行程的中間任意位置停留， 不能實(shí)現(xiàn)預(yù)送料。

５　 機(jī)械手節(jié)拍計(jì)算與協(xié)調(diào)性研究

由于機(jī)械手臂伸出距離 Ｌ_１ ＝ ７００ ｍｍ， 則氣缸伸出距離 Ｌ２ ＝ ７００ ／ ３ ｍｍ。 

按照氣缸運(yùn)行速度 ５００ ｍｍ ／ ｓ計(jì)算， 氣缸伸出時(shí)間 ｔ１ ＝ ０?? ４７ ｓ。

機(jī)械手完成下降、 吸取、 上升、 伸出、 下降、 放松、 上升、 縮回的運(yùn)行時(shí)間為

^ｔ ＝ ０?? ０２ ＋ ０?? ２ ＋ ０?? ０２ ＋ ０?? ４７ ＋ ０?? ０２ ＋ ０?? １ ＋ ０?? ０２ ＋０?? ４７ ＝ １?? ３２ ｓ

此運(yùn)行時(shí)間小于沖床運(yùn)行周期 １?? ７１ ｓ， 可與沖床相配合使用。

（１） 機(jī)械手運(yùn)行周期

現(xiàn)將機(jī)械手運(yùn)行周期分為 ３ 個(gè)階段： 取料階段、等待階段和送料階段， ３ 個(gè)階段的運(yùn)行過程為取料階段、 等待階段和送料階段 ３ 個(gè)階段構(gòu)成機(jī)械手的運(yùn)行周期。

機(jī)械手以縮回的位置為初始狀態(tài)。

（１） 運(yùn)行協(xié)調(diào)與運(yùn)行節(jié)拍計(jì)算沖床與機(jī)械手協(xié)調(diào)運(yùn)行的方法為： 

（2） 沖床與機(jī)械手同時(shí)工作， 沖床連續(xù)運(yùn)行；

（3） 機(jī)械手從第二個(gè)運(yùn)行周期開始， 其運(yùn)行周期與沖床運(yùn)行周期相同；

（4） 當(dāng)滑塊回退到安全高度時(shí)， 機(jī)械手開始伸出送料， 這是協(xié)調(diào)運(yùn)行的關(guān)鍵， 不但清除了沖床與機(jī)械手在節(jié)拍上的時(shí)間計(jì)算與運(yùn)行誤差， 而且保證了安全性；

 （5） 送料階段和取料階段是連續(xù)完成的。

沖床與機(jī)械手協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)間關(guān)系如圖 ５ 所示。

由圖 ５ 可見：機(jī)械手第一個(gè)運(yùn)行周期的周期時(shí)間短， 第二個(gè)以后的運(yùn)行周期時(shí)間相同， 為沖床運(yùn)行周期