连续冲压自动送料机械手的设计与应用(二)

连续冲压自动送料机械手的设计与应用(二)

Aug 15, 2022

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转发自:机床与液压

 

丁锦宏

 

(江苏工程职业技术学院, 江苏南通 226000)

 

根据冲床工作台及物料尺寸等因素, 确定物料台到冲床工作台中心之间的距离, 即手臂行程为700 mm。

 

机械手结构如图 3 所示。

 

该机械手由手臂、 手臂驱动机构 ( 图中未画出)、 吸盘和气缸等组成[4] 

 

手臂由驱动机构使其伸缩运行。

 

为使冲床连续运行, 则机械手运行周期需要和冲床运行周期相一致,故需要对其驱动机构进行详细分析。

 

吸盘作为拾取器来取放物料。 

 

根据物料的质量和尺寸, 确定使用单个吸盘, 安全系数取 4, 选用型号为 ZPX40HB, 侧面进气, 总高度为 59 mm, 吸盘直径为 ϕ43 mm。 

由于拾取器总高度必须小于冲床的安全高度为 90 mm, 因而吸盘不能直接与气缸活塞相联接, 因而采用图 3 中的联接方式。

 

气缸带动吸盘做上下运动。

 

根据吸取物料的质量, 同时考虑稳定性和气缸长度等限制, 选取双活塞杆气

 

3、机械手节拍分析与驱动元件确定

 

机械手以缩回位置为原点, 需要完成以下 8 个动作: 下降、 吸料、 上升、 伸出、 下降、 放料、 上升、缩回等。

 

吸盘吸着力的形成需要时间为 0􀆰 15 s, 为了增强可靠性, 该时间增加到 0􀆰 2 s。 吸盘放料需要时间为0􀆰 1 s[5] 

 

气缸的动作时间与气路、 电磁阀动作时间等有着复杂的关系, 计算较为复杂, 按照气缸的标准使用速度为 50 ~ 500 mm / s 进行估算, 取气缸运行速度 500mm / s, 由此, 气缸下降和上升运行时间分别为 0􀆰 02 s。

 

在机械手设计时, 考虑使用气缸和伺服电机两种方案驱动机械手的运行。若使用伺服电机带动滚珠丝杆, 驱动手臂伸缩,则在该机械手负载的情况下, 一般选择丝杆螺距 p =

 

5、 电机转速 s = 3 000 r / min。

 

伸出与缩回时间均为×60 = 5×00×60 = 2􀆰 8 s。

 

通过以上计算可见, 使用气缸驱动手臂时, 机械手总运行时间为 3􀆰 18 s, 已经大大超过冲床运行周期1􀆰 71 s, 需要冲床在运转中等待, 不符合设计要求。

 

使用伺服电机驱动手臂时, 机械手总运行时间更长,在此不适合使用。 

 

因此, 确定使用气缸作为驱动元件, 其不足之处在于气缸无法在行程的中间任意位置停留, 不能实现预送料。

 

5  机械手节拍计算与协调性研究

 

由于机械手臂伸出距离 L1 = 700 mm, 则气缸伸出距离 L2 = 700 / 3 mm。 

 

按照气缸运行速度 500 mm / s计算, 气缸伸出时间 t1 = 0􀆰 47 s。

 

机械手完成下降、 吸取、 上升、 伸出、 下降、 放松、 上升、 缩回的运行时间为

 

t = 0􀆰 02 + 0􀆰 2 + 0􀆰 02 + 0􀆰 47 + 0􀆰 02 + 0􀆰 1 + 0􀆰 02 +0􀆰 47 = 1􀆰 32 s

 

此运行时间小于冲床运行周期 1􀆰 71 s, 可与冲床相配合使用。

 

(1) 机械手运行周期

 

现将机械手运行周期分为 3 个阶段: 取料阶段、等待阶段和送料阶段, 3 个阶段的运行过程为取料阶段、 等待阶段和送料阶段 3 个阶段构成机械手的运行周期。

 

机械手以缩回的位置为初始状态。

 

(1) 运行协调与运行节拍计算冲床与机械手协调运行的方法为: 

 

(2) 冲床与机械手同时工作, 冲床连续运行;

 

(3) 机械手从第二个运行周期开始, 其运行周期与冲床运行周期相同;

 

(4) 当滑块回退到安全高度时, 机械手开始伸出送料, 这是协调运行的关键, 不但清除了冲床与机械手在节拍上的时间计算与运行误差, 而且保证了安全性;

 

 (5) 送料阶段和取料阶段是连续完成的。

 

冲床与机械手协调运行时间关系如图 5 所示。

 

由图 5 可见:机械手第一个运行周期的周期时间短, 第二个以后的运行周期时间相同, 为冲床运行周期