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汽車離合器片磨床自動送料機(jī)械手的設計
2018-8-28  來(lái)源:轉(zhuǎn)載(zǎi)  作者:杜巧(qiǎo)連,陳旭輝,舒柏和

       摘(zhāi)要:針對汽車離(lí)合器片臥軸雙(shuāng)端麵磨床,設計了一種能夠輔助磨床實現離(lí)合器片自動化加工的送料機械(xiè)手,該機械手(shǒu)主要由放料架、伺服(fú)絲杆放料推片機構和取片機(jī)械(xiè)手等組成,通過放料推片機構(gòu)與取(qǔ)片機械手的動作銜接,以實現放片、推片(piàn)、取片(piàn)、送片(piàn)的動作循環。由於伺服(fú)電機的精度高、響應快,該機械手能實現離合器片的精(jīng)確定位;同時取片(piàn)機(jī)械手采用噴射式氣流負(fù)壓吸盤,具有對物體表麵的吸附力均勻分布等優點。該自動(dòng)送(sòng)料機械手具有(yǒu)結構(gòu)簡單,體積小,質量輕等特點,是輔助(zhù)臥軸雙端麵磨床實現自動化上料作業的一種機(jī)構,適(shì)用於搬運一些薄(báo)片形狀的工件。
 
       關鍵詞:雙端麵磨床(chuáng);離(lí)合器片;自動送料;機械手

       雙端麵磨(mó)床可分(fèn)為臥軸雙端麵磨床和立軸雙端麵磨床(chuáng)兩大類。根據工件送料方式最(zuì)常見的有圓盤(pán)式(shì)與(yǔ)貫穿式兩種,用戶可根據工件形狀、尺寸、磨削餘量以及工件的精度和表麵粗糙(cāo)度要求,來選擇適合的送料方式。臥軸雙端麵磨床貫穿式送料最大(dà)特點是(shì)生產效(xiào)率高,雙端麵磨床一次就(jiù)可將(jiāng)工件的兩個端麵磨削出來。本文在吸取已有生產設備優點的基礎上,針(zhēn)對汽車離合器片臥軸雙端麵磨床,設計了(le)一種能夠輔助磨(mó)床實現離合器片自動化加工的送料機械手(shǒu),該機械手主要由放(fàng)料(liào)架、伺服絲杆放料推片機構和(hé)取片機械手等組成,通過放料推片機構與取片機(jī)械手(shǒu)的動作銜接,以實現放片、推片、取片、送片的動作循環。該自動送料機械手(shǒu)是輔助(zhù)汽車離合器麵片雙端麵磨床實現自動化(huà)上料作業的(de)一種機構(gòu),該送料機械手模仿人工作業,完成離合器片自動送片,實現生產的自動化和機械化,不僅能大幅度提高工廠現有的生產效率,提高磨削加工質量,還能降低人員的勞動強度和(hé)保護員工的人身安全。
 
       1、  雙端麵磨床的結構及工作原(yuán)理
 
       離合器片雙端(duān)麵磨床由床身、放料架、伺服絲杆放(fàng)料推片機(jī)構、取片機械手、送片機械臂、二台(tái)對麵(miàn)砂輪架磨削裝置、自動磨削伺服迚給液係統(tǒng)、冷卻(què)係統及電氣控(kòng)製係統(tǒng)等組成。離合器片(piàn)雙端麵磨床結(jié)構如(rú)圖 1 所(suǒ)示(shì)。離合器片雙端麵磨床(chuáng)工作時先在放料架上放片,由伺服絲杆放料推片機構迚行推片,再由取片(piàn)機械手輔(fǔ)助磨床迚行離合器片自動取片、送片(piàn)。通過放料推片機構與取(qǔ)片機械手的動作銜接(jiē),實現放片、推片、取(qǔ)片、送片的動作(zuò)循(xún)環。雙端麵磨床采用無心磨床的原理,離合器片豎直掛在機械掛鉤上,由前麵的一對橡皮輪帶動工件旋轉,後麵的一對金剛砂輪以圍繞掛鉤芯軸旋轉的迚給方式通過左、右磨輪迚行磨削,這樣通過左右磨輪同時雙麵(miàn)迚給磨削加工,大大提高磨削迚給力的(de)均勻性。離合器(qì)片雙端(duān)麵磨床采用左右磨(mó)輪同時迚(zhōng)給加工,磨削加工所需(xū)產品的厚度以及分段迚給量、迚(zhōng)給速度、迚給停留時間、磨輪補償等參數由控製係(xì)統設定,磨削加工完成後由機械手自(zì)動完成出(chū)片工作,使離合(hé)器片片麵能夠達到均勻磨削,提升了磨削機構自動化水平,提高(gāo)了磨削精度。
 
  
圖 1  離合器片雙端麵磨床結構示意圖
 
       2  、離合器片雙端麵磨床片機構設計
 
       2.1  離合器片放料支架的結構設計
 
       為實現離(lí)合(hé)器片(piàn)的工件放置和自動化加工,在雙(shuāng)端麵磨床邊(biān)上設計一套離合器片自(zì)動送料的機(jī)械手,該機械手(shǒu)由放料推(tuī)片機構與取片機械手組成,放料推片機構采用放料支架的結構(gòu),懸臂梁內部設計了(le)一套伺服絲杆(gǎn)機構。通過放料推片機構與取片機械手的動作相(xiàng)銜接,以實現放片、推片、取片、送片的動作循(xún)環。為方便(biàn)工人裝(zhuāng)填離(lí)合器片,放料支架的高度要合適,過高會使得支架的重心過(guò)高,支架會不穩定(dìng)。離合器片放(fàng)料支架的中心軸線高度在 0.8~1.2  m 之間;為了提高支架的穩(wěn)定性(xìng)和自身的強度,還可在立柱的三(sān)側增(zēng)加加強筋。
 
       2.2  離合器片懸臂梁(liáng)放料推片機構設計
 
       為了使(shǐ)取片機械手對下一片未加工工件吸附到(dào)設定位置,在離(lí)合器片放料(liào)支架的懸臂(bì)梁上(shàng)設計了一套伺服絲杆機(jī)構,該機構的(de)特點(diǎn)是摩擦力小,傳(chuán)動效率高,傳(chuán)動精度高,運動平穩,使用壽命長等優點。伺服絲杆機構通過伺服(fú)電機轉動帶動滾珠(zhū)沿螺紋軌道滾動,使推塊向前運動,從而將未(wèi)加工工件離合器片整體向前推迚了一段設定距離(5 mm),以保證取片機械手動(dòng)作距離,避(bì)免取片(piàn)機械手吸附(fù)不(bú)到離合器片而導致工作停止的現象。放料機構懸臂梁內部主要(yào)結構如圖 2 所示。
 
  
圖(tú) 2  離合器片懸臂梁放料推片機構
 
       離合器片自動送料機構主要由放料支架、伺服絲杆放料(liào)推(tuī)片機構(gòu)和取片機械手等(děng)組成;伺服絲杆(gǎn)推片機構由滑塊、滾珠螺母、滾珠絲杆(gǎn)等組成;外套筒通過抱箍固定在支架上;絲杆座和搭(dā)子座固定在外套筒兩端;攔片搭子與搭(dā)子座的鉸接軸上設置有扭簧;滾珠絲杆兩端通過(guò)軸承支承(chéng)在絲杆座和搭(dā)子座上,伺服電機的輸出通過(guò)軸承套連接;伺服電機的底座固定在支架上;滾珠螺母與滾珠絲杆構成(chéng)螺(luó)旋副,並與滑塊固定;滑塊頂(dǐng)部的推塊與外套筒開設的滑槽構成滑動副。伺服絲杆推(tuī)片機構將(jiāng)外套筒滑槽內的(de)離合器片送至設定位(wèi)置,取片機械(xiè)手再從設定位置將的離合(hé)器片送至攔片搭子處。離合器片的伺服(fú)絲杆放料推片機構與取片機械手相銜接並且位置相對,以實現放片、推片、取片、送片的動作循環。同時(shí),由於伺服電機的精(jīng)度高、響應快,能實現離合器片精確(què)定位。

       3 、 取片機械手設計
 
       3.1  取片機械手結(jié)構(gòu)設計
 
       取片機械(xiè)手(shǒu)結構如圖 3 所示(略去氣管布(bù)局部分)。為了能夠(gòu)讓送(sòng)料臂(bì)上的機(jī)械手更好抓(zhuā)取離合器片,在磨床(chuáng)的邊上設計一個取片機械手,取片機械手與離合器片(piàn)放料架上的(de)伺服絲杆放料推片機構相銜接並且位置相對,氣缸的活塞杆中心軸線與伺服(fú)電機的(de)輸出(chū)軸中心軸(zhóu)線設置在同一高(gāo)度。取片機械手將(jiāng)未加工的第一片離合器片吸附至(zhì)指定位置,即可與伺(sì)服絲杆放料推片機構協同(tóng)工作,完成一推、一放、一(yī)取、一送的動作。由於要加工的離合器片(piàn)片麵移動的距離小,作(zuò)用力也小(xiǎo),所以在推與拉的過程中,氣缸由(yóu)氣動係統控製動作,取(qǔ)片機械(xiè)手采用氣壓驅動,使用氣動吸(xī)盤工作。
 
  
圖 3  取片機(jī)械手結構
 
       3.2  取片機械手氣動係(xì)統(tǒng)設計

       根據取片(piàn)機(jī)械手的工作情況,控製氣缸動作的氣動係(xì)統原理圖如圖 4 所示。其工作原理是:當氣缸(gāng) 9 向(xiàng)下運動時,空氣壓縮機通(tōng)電運轉後,經過(guò)空氣過濾(lǜ)器(qì) 2、調壓閥 3 和油霧器 5得到較(jiào)純淨的氣體,兩位三通電磁閥電磁鐵1YA 通電,上位工(gōng)作,氣體經過(guò)梭閥 6 和兩位三通電(diàn)磁閥 2YA,再經過單向節(jiē)流閥 8 流入氣缸 9 的上腔,使得上腔內氣壓大於下腔氣(qì)壓,氣缸 9 的活塞向下運動,下腔內的空氣經過單(dān)向調(diào)速閥的單向閥,兩位三通電磁閥 4YA通電,下位工作,氣(qì)體排出到大氣中;而當氣缸 9 向上運動時,經過空氣過濾器 2、調壓閥 14 和油霧器 12 的作用得到較純淨的理(lǐ)想氣體,二位三通電磁閥 4YA 上位工作,氣體經過調速閥 11迚入氣(qì)缸 9 下腔,使得下(xià)腔內氣壓大於上腔氣(qì)壓,氣缸 9 內的活塞向(xiàng)上運動,上腔氣體經過單向節流(liú)閥 8,兩位三通電磁閥 2YA 通電,上位工作,把空氣排出(chū)到大(dà)氣中;這樣即可實現氣缸的往複運動,即可完成一推、一放、一取、一送的動作。
 
  
圖 4  氣動係統(tǒng)原理(lǐ)圖
 
       4、  氣流負壓(yā)式吸盤設計
 
       氣(qì)流負壓式吸盤是利用吸盤內的壓力和大氣(qì)壓之間的壓力差而工作的。其與夾鉗式取料(liào)機械手(shǒu)相(xiàng)比較,有結構比較單一,質(zhì)量小,對物體表麵的吸附力(lì)均勻分(fèn)布等優點,對於薄片狀物體的搬運更具有其(qí)優越性,常廣(guǎng)泛用於非金屬材料或不可有磁性的(de)材(cái)料的吸附。它適用於搬(bān)運一些薄片形狀的工件,如薄鐵片、板材、紙張等。圖5 所示為可調(diào)的噴射式負壓吸盤結構圖。其工(gōng)作原理為:利用(yòng)流體力學,速度大的氣體經過噴嘴 5 時,吸盤內的氣壓(yā)高於出口處的氣壓,因此腔內的氣體被帶走形成負壓,完成取物動作;切斷壓縮空氣就可以(yǐ)把物體(tǐ)釋放。這種取料機械手需要壓縮空(kōng)氣,由於工廠裏較易得到,並(bìng)且成本低,故在工廠裏廣泛使用。為了能夠更有效的吸附,噴嘴(zuǐ)與噴嘴套之(zhī)間的間隙要(yào)適宜(yí),最(zuì)好可以(yǐ)對(duì)噴嘴與噴嘴套之間的間隙迚行調節,以便噴嘴有效地工作。圖 6 所示中,噴(pēn)嘴 5 與噴嘴套 7 的相對位置是可以調節的,以便改變間(jiān)隙的大小。
 
  
圖 5  可調噴射式負壓吸(xī)盤結構

       吸盤(pán)吸力的計算公式(shì)為:


       5 、 結(jié)束(shù)語(yǔ)
 
       離合器片雙端麵(miàn)磨床自動送料機械手的工作過程為:放料推片機構的伺(sì)服絲杆通過伺服電機轉動帶動滾珠沿螺紋軌道滾動,使推塊向前運動,從而將未加工離合器片整(zhěng)體(初始設為(wéi) 50 片)向前推行(háng)一定距離(5  mm);再由取片機械手的氣缸將氣流負壓式吸盤推出,頂上第一片離合器片以後,通過氣流負壓式吸盤工作,將第(dì)一(yī)片離合器片片麵吸附,然後氣缸反向退回送片,取片機械手將未加工的第一片離(lí)合器片吸附(fù)至攔片搭子處(chù)指定位置。取片機械手(shǒu)工作(zuò)完成後再由龍門式機械臂上的送片機械手將氣(qì)動手指送到指定位置,氣(qì)動手指在氣缸的作用下,平(píng)行夾緊離合器片,再由機械臂(bì)上的送片(piàn)機械手將(jiāng)其送至指(zhǐ)定位置進行(háng)磨削。該雙端麵磨床的特點主要有:
 
       (1)工件兩(liǎng)端麵同時被連續磨削,加工時間與工件上下料等輔助時間重合,加工效率高(gāo),適合於大批量生產。
 
       (2)在機床(chuáng)上配置自動測量、自(zì)動補償、自動上下料等機構。提高自動化(huà)程度,節省了(le)勞力,提高了(le)磨削(xuē)加工效(xiào)率,降低了加工成本。
 
       (3)氣流負壓式吸盤(pán)的氣流為連續介質,真空(kōng)度具有連續且穩定的特點(diǎn),能(néng)快速吸附工件,也能在氣流切換(huàn)時快速脫離所吸附的工件,為此,特別適應用於需移動靈活,有輕量化要求的機械手。采用氣流負壓(yā)式吸盤的機械手對於薄片狀物體的(de)搬(bān)運具(jù)有一定(dìng)的優越性。
 
       來源:浙江師(shī)範大學行知學(xué)院,金華市(shì)醫療器械協會 金華漢生機電控製工程有限公(gōng)司 
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