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       摘 要：齒輪即輪緣上有齒、能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件，其作用一是傳遞動力，二是傳遞運動，它在機械傳動甚至整個機械領(lǐng)域中的應用極其廣泛。齒輪的大批量、自動化生產(chǎn)，不但可以滿足逐年增加的產(chǎn)量需要，更能節(jié)省生產(chǎn)時間、提高生產(chǎn)效率。現(xiàn)將齒輪加工工藝與工業(yè)機器人應用相結(jié)合，闡述了齒輪自動化生產(chǎn)的新模式。
 
      關(guān)鍵詞：圓柱齒輪；自動化；機器人
 
      0 引言
   
      本文所述齒輪自動化生產(chǎn)新模式也稱為圓柱齒輪加工自動化生產(chǎn)線，主要加工設(shè)備有數(shù)控車床、滾齒機、倒棱機和剃齒機等，配套設(shè)備有工業(yè)機械手、儲料架、鏈板線、孔檢測儀、甩干機等。人工只需將毛坯放到毛坯儲料架上，自動線運轉(zhuǎn)，工業(yè)機器人自動完成上下料，鏈板線實現(xiàn)工件在加工設(shè)備之間的運輸，齒輪加工完成后，人工對成品料架下料即可。
 
     1 、工業(yè)機器人技術(shù)的應用及發(fā)展
 
     工業(yè)機器人是廣義機器人的一種，由操作機、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復性編程的機電一體化的自動化生產(chǎn)設(shè)備，能夠在三維空間內(nèi)自動完成各種作業(yè)，特別適合多品種、變批量的柔性生產(chǎn)，對改善勞動條件，穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，以及產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代有著非常重要的作用。在現(xiàn)代制造領(lǐng)域，隨著工業(yè)自動化的快速發(fā)展，工業(yè)機器人已經(jīng)成為自動化的核心裝備，它在與工作環(huán)境交互方面與一般的工業(yè)數(shù)控設(shè)備有著明顯的區(qū)別。一般來說，工業(yè)機器人有以下幾個方面的顯著特點：

     （1）仿人功能。工業(yè)機器人通過各種傳感器感知工作環(huán)境，實現(xiàn)自適應能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手爪等部位達到工業(yè)自動化的目的。
     （2）可編程。工業(yè)機器人作為柔性制造系統(tǒng)的重要組成部分，可編程能力是其適應工作環(huán)境改變能力的一種體現(xiàn)。
     （3）通用性。一般把工業(yè)機器人分為通用和專用兩類。對于通用性的工業(yè)機器人，只需要更換不同的末端執(zhí)行器就可以完成相對應的生產(chǎn)任務。
     （4）良好的環(huán)境交互性。在沒有人為干預的條件下，智能工業(yè)機器人對工作環(huán)境有自適應控制的能力與自我規(guī)劃的能力。
 
     2 、齒輪自動化生產(chǎn)模式
 
     以下結(jié)合一個大車間自動化類的項目對生產(chǎn)模式進行介紹，齒輪加工工藝如表1所示。

     圓柱齒輪加工自動化生產(chǎn)線布局示意圖如圖1所示。
  
   

    
                圖1 圓柱齒輪加工自動化生產(chǎn)線布局示意圖
  
   
     齒輪加工自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：
 
     2.1 毛坯儲料架和成品儲料架
   
     毛坯人工放至到轉(zhuǎn)盤上，此轉(zhuǎn)盤有12個工位，每一工位約堆疊毛坯20個左右，轉(zhuǎn)盤有一個工位（上料位）在機械手Ⅰ的運動范圍內(nèi)，機械手可以將最頂?shù)囊粋€毛坯取走，該工位下設(shè)有頂升裝置，最頂?shù)拿鞅蝗∽吆螅斏b置運轉(zhuǎn)，將下一個毛坯送到頂端，以供機械手Ⅰ下一次取料，如此動作，待此列毛坯被抓取完后，轉(zhuǎn)盤順時針旋轉(zhuǎn)一個角度，將下一列毛坯轉(zhuǎn)到機械手Ⅰ的上料位，供機械手Ⅰ抓取。如此反復，實現(xiàn)自動上料。成品儲料架與毛坯儲料架結(jié)構(gòu)一樣，動作相反，實現(xiàn)機械手Ⅲ的下料動作，成品儲料架滿料后，發(fā)出信號，人工進行下料動作。

     2.2 鏈板線A和鏈板線B
   
    由于數(shù)控車床1與數(shù)控車床2外形尺寸較大，機械手Ⅰ與機械手Ⅱ的運動范圍有限，故使用鏈板線A來實現(xiàn)OP1在它們之間的運輸，機械手Ⅰ將OP1放到鏈板線A的左端，鏈板線A的電機運轉(zhuǎn)，帶動其上面的OP1，將OP1運送至右端，此處有定位機構(gòu)實現(xiàn)定位，傳感器檢測物料，發(fā)出信號，機械手Ⅱ過來抓取。鏈板線B與鏈板線A的功能相似，實現(xiàn)機械手Ⅱ與機械手Ⅲ對于OP3的運輸。
 
 
    每個機械手執(zhí)行端都配有兩個手爪，一個手爪負責對加工設(shè)備的上料動作，另一個手爪負責對加工設(shè)備的下料動作，像人的兩只手一樣，實現(xiàn)快速上下料。機械手Ⅰ相對應數(shù)控車床1上下料，機械手Ⅱ相對應數(shù)控車床2上下料，機械手Ⅲ相對應滾齒機、倒棱機和剃齒機上下料，其中，滾齒機、倒棱機和剃齒機加工完成后，需要將工件放在甩干機上，進行甩干后，機械手Ⅲ再對其進行下一道工序的上下料。
 
    2.3 總控臺
 
    針對整套圓柱齒輪加工自動化生產(chǎn)線的專門定制開發(fā)的總控界面，可以實現(xiàn)分系統(tǒng)中各模塊的各狀態(tài)信息的顯示和設(shè)備操作功能。可用于由數(shù)控機床、機器人組成的自動生產(chǎn)線，還可接入工廠局域網(wǎng)，支持遠程設(shè)備監(jiān)控、工藝管理等，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化與信息化、網(wǎng)絡(luò)化的無縫結(jié)合。
 
    以上所述圓柱齒輪加工自動化生產(chǎn)線即齒輪加工新模式，其可根據(jù)每一工序的加工時間來配置加工設(shè)備的數(shù)量，如數(shù)控車床加工時間較長，機械手Ⅱ處可多放置一臺數(shù)控車床；機械手Ⅲ對應的加工設(shè)備較多，可多建立幾個單元，再使用鏈板線進行OP2的輸送。根據(jù)不同情況，配置加工設(shè)備與機械手的數(shù)量，靈活布局，可提高設(shè)備使用率及生產(chǎn)效率。
 
     3 結(jié)語
 
    齒輪廣泛應用于機械工業(yè)，尤其是在汽車和重型機械領(lǐng)域，齒輪的連續(xù)嚙合能傳遞運動和動力。目前，大多數(shù)企業(yè)在齒輪倒角加工和去毛刺工序中的齒輪送料過程都是人工操作，不僅效率低，而且還存在操作者發(fā)生工傷事故的隱患。為了降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，眾多加工制造企業(yè)無一例外地把目光轉(zhuǎn)向了工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種高度自動化和機械化的機械設(shè)備，其實現(xiàn)了自動化和機械化的有機結(jié)合，被用于一些工作環(huán)境差、勞動強度大以及人類難以適應的環(huán)境中，不僅可以減輕人的勞動強度，還能提高勞動生產(chǎn)率，故而在國防、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)各方面都得到了廣泛應用。
 

    本文針對齒輪自動化生產(chǎn)新模式的研究適應時代發(fā)展潮流，具有現(xiàn)實意義。