陳 剛

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南 株洲 412000）

搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳 剛

（湖南汽車工程職業(yè)學(xué)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(jī)械手的基本運動和基本結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)說明了其直線運動、旋轉(zhuǎn)運動和抓手的設(shè)計，為搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)械手的設(shè)計提供借鑒。

電鍍；機(jī)械手；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)械手的應(yīng)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(jī)械手也逐步應(yīng)用于電鍍生產(chǎn)中。搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)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(jī)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(jī)械手的運動與結(jié)構(gòu)

典型的搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)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(jī)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(jī)械手的典型結(jié)構(gòu)形式

3 搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 直線運動的設(shè)計

大部分機(jī)械手采用氣動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)往復(fù)直線運動。最著名的氣動元件供應(yīng)商有FESTO（德國）、SMC（日本）、KOGANEI（日本）等。與其他自動機(jī)械一樣，在設(shè)計時都是直接選用上述公司的標(biāo)準(zhǔn)氣動元件。在機(jī)械手的設(shè)計過程中，為滿足機(jī)械手高速運動的要求，需要盡可能地減輕負(fù)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(jìn)行垂直伸縮，進(jìn)而推動水平支座的上下移動。其中導(dǎo)桿起到導(dǎo)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(jìn)行水平伸縮，進(jìn)而推動抓手的水平移動。其中導(dǎo)桿起到導(dǎo)向作用，以保證運動的精度。

3.2 旋轉(zhuǎn)運動的設(shè)計

如圖1所示，當(dāng)電鍍件由生產(chǎn)線A側(cè)轉(zhuǎn)移至B側(cè)時，機(jī)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(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)進(jìn)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(shè)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(jī)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(jī)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(jìn)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(yīng)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(dāng)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(jìn)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(wù)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(jī)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(jī)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(yīng)用。本文從應(yīng)用、運動與結(jié)構(gòu)等方面闡述了搖臂式電鍍?nèi)×蠙C(jī)械手的設(shè)計，對具體設(shè)備設(shè)計有很好的指導(dǎo)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