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      摘要：本文介紹了轎車變速箱齒輪加工桁架物流機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電氣布線等方面常見問題，并提出解決方法，希望為初涉該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師帶來幫助。

     關(guān)鍵詞 ：轎車變速箱齒輪;桁架物流機(jī)械手;常見問題;解決辦法

      一、引言

     近年來，我國城鎮(zhèn)居民收入穩(wěn)步提升，汽車消費(fèi)能力日漸增強(qiáng)，帶動(dòng)了我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展。隨著市場需求增大以及勞動(dòng)成本大幅上升，傳統(tǒng)的半自動(dòng)轎車變速箱齒輪生產(chǎn)線已不能滿足市場需求，轎車變速箱齒輪制造技術(shù)正朝著敏捷柔性生產(chǎn)線方向發(fā)展。新生產(chǎn)線的柔性需求以及老生產(chǎn)線改造升級(jí)使桁架物流機(jī)械手市場需求快速增長，國內(nèi)設(shè)備廠家陸續(xù)進(jìn)入該領(lǐng)域，但因桁架物流機(jī)械手通常屬非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備，需根據(jù)用戶要求量身設(shè)計(jì)，對(duì)于初進(jìn)入該行業(yè)的設(shè)計(jì)師，不能較好把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)的產(chǎn)品無法滿足使用要求。本文以國內(nèi)某機(jī)床廠生產(chǎn)的轎車變速箱齒輪加工自動(dòng)化線為例介紹轎車變速箱齒輪加工桁架物流機(jī)械手設(shè)計(jì)常見問題及其解決方法。

      二、齒輪加工桁架物流機(jī)械手典型結(jié)構(gòu)

     桁架物流機(jī)械手是轎車變速箱齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線物流運(yùn)輸?shù)闹饕M成部分，其主體部分由1-軸電機(jī)，2-Y梁，3-X軸電機(jī)，4-空架線槽，5-電柜，6-冷卻空調(diào)，7-X梁，8-旋轉(zhuǎn)氣爪，9-載板，10-齒條，11-滑軌，12-立柱、電控系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成，如圖1所示。X梁和立柱采用方鋼，Y梁采用鋁合金型鋼，載板由鋁合金厚板加工而成。Y梁與載板之間通過導(dǎo)軌滑塊連接，載板上沿豎直方向安有齒條，由交流伺服電機(jī)通過蝸輪減速器驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)Y梁上下移動(dòng)；載板與X梁之間也是通過導(dǎo)軌滑塊連接，X梁上沿水平方向安有齒條，由交流伺服電機(jī)通過蝸輪減速器驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)Y梁左右移動(dòng)。

                                                 圖1 某轎車變速箱齒輪加工線桁架物流機(jī)械手

 1-Y電機(jī) 2-Y梁 3-X電機(jī) 4-空架線槽 5-電柜 6-冷卻空調(diào)7-X梁 8-旋轉(zhuǎn)氣爪 9-載板 10-齒條 11-滑軌 12-立柱
 

        三、設(shè)計(jì)中常見問題及其解決方法

       1、本項(xiàng)目齒輪自動(dòng)加工線的機(jī)床和桁架物流機(jī)械手采取地腳螺栓固定，在運(yùn)行過程中因機(jī)床振動(dòng)，機(jī)床和桁架會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，影響桁架物流手取件、放件精度，從而導(dǎo)致工件傳輸錯(cuò)誤。建議采用桁架X梁直接與機(jī)床直接剛性連接來避免這一問題，同時(shí)在二者連接接口設(shè)置條形孔，以便于桁架前后位置調(diào)節(jié)。

      2、桁架有多個(gè)機(jī)械手協(xié)同工作時(shí)，應(yīng)考慮防碰撞措施。主流做法是相鄰兩機(jī)械手之間設(shè)交換料道，相鄰機(jī)械手在料到上取放料時(shí)間錯(cuò)開。交換料道行程不宜過長，只要能滿足換料功能即可，過長的料道會(huì)增加自動(dòng)線占用空間和輸送時(shí)間。

   
      3、因調(diào)試需要，示教器通常連接較長線纜，因線纜大多有油污，調(diào)試結(jié)束后操作人員不愿收線整理，即便整理也是簡單的盤起掛在機(jī)床床身的掛鉤上。線纜拖行易產(chǎn)生安全隱患，并有損車間整潔美觀。針對(duì)以上問題，這里提出三種解決方案：（1）示教器若可實(shí)現(xiàn)熱拔插，則在桁架方向設(shè)多個(gè)熱插點(diǎn)，調(diào)試找正時(shí)隨調(diào)隨插；（2）沿桁架X方向設(shè)導(dǎo)電導(dǎo)軌，示教器只需連接很短一段線纜即可到達(dá)較遠(yuǎn)距離；（3）采用平衡器收線。

     4、設(shè)備運(yùn)行中安全為第一位，需充分考慮運(yùn)限位保護(hù)、夾空保護(hù)和過載保護(hù)。

  
     5、電器元件使用壽命受溫度影響較大，電控柜盡量采用專用空調(diào)降溫，尤其在南方高溫地區(qū)，不建議采用風(fēng)扇降溫。

     6、桁架X梁需設(shè)計(jì)成上下前后可調(diào)，便于安裝調(diào)試，可采用調(diào)節(jié)螺栓來實(shí)現(xiàn)X、Y方向調(diào)節(jié)。

     7、因齒輪加工線整體性及緊湊性要求，在某些部位通常留給桁架機(jī)械手的空間非常有限，此些部位設(shè)計(jì)要注意避免干涉，如為避免X軸電機(jī)與機(jī)床外殼發(fā)生干涉，可采用直角減速器；為避免拖鏈轉(zhuǎn)彎處的凸起與機(jī)床干涉，應(yīng)合理選取拖鏈轉(zhuǎn)彎處朝向，以及出線方向。

    8、氣爪與Y梁之間連接應(yīng)設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，氣爪可沿Y軸方面微調(diào)，通常設(shè)調(diào)節(jié)范5mm-15mm。

    9、機(jī)械手指由碳鋼加工而成，三個(gè)一組并做好分組標(biāo)記，以便于安裝時(shí)候按標(biāo)記查找所需尺寸的手指。三個(gè)手指分別裝有墊塊，當(dāng)工件尺寸小范圍內(nèi)調(diào)整時(shí)，可不更換手指，只更換墊塊即可。

     10、線纜鋪設(shè)和電控柜是影響設(shè)備外觀的重要因素，好的設(shè)備不僅應(yīng)性能優(yōu)良，在外觀方面更應(yīng)讓人眼前為之一亮。也許我們從運(yùn)維角度講更希望下走線，從美觀方面來考慮，上走線已是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢了。電控柜位置布置既要考慮布線方便，又要考慮生產(chǎn)線整體協(xié)調(diào)。電柜應(yīng)選取鈑金、噴塑美觀，大小適中，并滿足密閉要求和尺寸要求。

     11、為便于氣爪取放工件，交換料道對(duì)齒輪通常采取內(nèi)孔定位，即通過金屬棒穿入齒輪內(nèi)孔來定位。設(shè)計(jì)時(shí)，定位金屬棒頂端應(yīng)設(shè)倒角，便于工件順利導(dǎo)入，定位金屬棒長度通常略小于齒寬，以避免與氣爪產(chǎn)生干涉。
 

     12、剃齒工位剃齒油較多，右側(cè)氣爪到交換料道取工件時(shí)會(huì)將剃齒油回帶，所以在交換料道下方需設(shè)計(jì)接油槽，接油槽右端應(yīng)延伸至剃齒機(jī)下方，并設(shè)有回油管路。

     13、某些軸承有大小端之分，軸承抓取方向又分為從上往下抓取和從側(cè)面抓取，所以設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工藝要求選擇氣爪朝向和設(shè)計(jì)爪指的尺寸。另外還要依據(jù)從齒輪內(nèi)孔還是外緣抓取來設(shè)計(jì)氣爪手指結(jié)構(gòu)。

     14、根據(jù)工藝要求，自動(dòng)物流線需考慮抽檢環(huán)節(jié)，通常分為隨機(jī)抽檢和定量抽檢。抽檢臺(tái)可利用交換料道，也可另設(shè)。

      四、結(jié)語

     智能裝備的設(shè)計(jì)水平和制造能力代表了一個(gè)國家的科技水平，是一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)達(dá)程度和國家綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)。面對(duì)不斷攀升的人力成本與日益加劇的行業(yè)競爭，制造企業(yè)紛紛著手提高生產(chǎn)線自動(dòng)化程度，隨著市場的巨大需求，將有越來越多的資金和人才涌入智能裝備行業(yè)。本文僅介紹了桁架機(jī)械手設(shè)計(jì)的一些常見問題，希望能為初涉該領(lǐng)域的工程師提供參考。