多工步搬运机械手核心设计基础

　　1　引　言

　　随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大。壳体是阀类控制器上使用的通用型零件，该零件结构复杂，加工精度高，工艺过程长，壳体质量一直是影响控制器精度的主要指标之一。由于原有壳体的加工设备陈旧，工艺落后等原因，严重影响了控制器的发展。为了改变落后的生产状态，缓解日趋紧张的供求关系，我们研究开发了多工步搬运机械手。在设备的整体构思，总体布局，机构功能，驱动和控制系统等方面，对原有设备进行了彻底改造，投入运行以来，产品质量稳定，生产率高，工艺成本降低，深受厂家欢迎。

　　2　工艺过程和总体布局

　　壳体是用牌号为HPb59-1的有色金属合金，经金属模压铸成型，毛坯精度高。为了满足设计要求，通常首先以壳体外表面为工艺基准，加工壳体端面和定位止口，然后再以止口、端面及外壳凸台为定位基准，加工在壳体圆周上呈幅射状分布的5个径向阶梯孔。径向孔系的加工需要由12个工步完成，其中孔1和孔2的加工过程为：钻孔—攻丝—钻小孔。孔3，孔4和孔5的加工过程为：钻孔—攻丝。多工步搬运机械手是加工壳体径向孔类的专用设备。整机由框架、动力头、机械手、夹具、排屑机构，液压驱动和控制系统等七部分组成，其全部工艺过程和总体布局如图1所示。

　　图1　工艺过程和总体布局

　　整机呈口字型框架结构，框架上面的导轨上吊装着13个机械手，下面的工作台面上设有13个辅助定位夹具，其中第3、6、8和10号4个夹具的转位动作由转位液压缸和齿条、齿轮组成的传动副完成。除零号夹具以外，其余12个夹具后面，分别安装有12个呈线性排列的动力头，进行钻孔和攻丝，动力头的进给和后退分别由装在分配轴上的12个凸轮来控制，分配轴的动力由主电机(1.5 kW，1 440 r/min)通过行星摆线减速器带动蜗轮和蜗杆机构提供，各动力头的初始位置可由各自的调整机构来完成。为便于排屑，在动力头和夹具下面设有由计数器控制的排屑电机，经减速后启动传送带进行排屑，可在不停机的情况下，每加工5个工件自动地清理切屑。

　　3　多工步搬运机械手设计

　　3.1　结构组成和工作原理

　　我们设计的多工步搬运机械手是一个直角坐标型式的二自由度机械手，其职能符号和结构，原理如图2所示。

　　1.连接螺钉　2.升降液压缸　3.弯板，导向螺钉　4.夹紧液压缸

　　5.抓手　6.铰链　7.工件　8.定位元件　9.垫片　10.球面垫圈

　　11.连接杆　12.小活塞杆(传力机构)　13.横移缸