DVD盒自动生产线铁块叠放机械手的优化设计.pdf

第11期2009年11月机械设计与制造0013997(2009)1磊李伟光朱火美刘建华王勇莫名韶华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510640)0j【摘要】对基于重对其中的；铁块叠放机械手进行分析、优化设计，并与改进前的进行比较。经过对铁块叠放机械手的改进，不仅提高；且节省能源。气关键词：块叠放机械手；优化设计i；【|j。_”“。I。1。”。“。”。”中图分类号：1引言现代化企业发展生产与提高效率的根本途径之一是加速自动化的进程11。随着机电一体化的高速发展，自动化已广泛的应用于各个领域中。机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现在工业生产的一个重要组成部分艮采用机械手操作代替人工作业，大大减轻了工人劳动强度，提高生产效率。但随着科技的不断发展，产品更新换代日渐加快，企业间的竞争也13益激烈。在这样个生产环境中，要使企业立于不败之地，对生产线进行改造并不断优化是十分必要的。2整形过程几乎都是由人工来完成，没有套自动的研人员对该生产线进行研究，研制出已投人生产。该生产线基于单相可逆电机和气动系统作为动力，实现企业带来良好的经济效益。折、堆放、冷却、传输等几道重要工序，如图体划分与实现的功能分别如下：(1)取盒机械手：取盒机械手接取由注蝮机械手传送过来的通过目辞锵市妤工作台上。(2)合盒，最后将3)来稿日期：20090(4)门(即堆叠架收集堆叠架上的叠架的门打开，5)传送带：传送带间歇性的以一定距离(该距离由生产线上定距传感器决定)向生产线末端方向运送已翻折的6)铁块叠放机械手：通过机械手从压块库抓取定型压块(质量为3将其运送并压在已翻折好的现止墅辇至重垂弓2薯兰二罡霎鋈霎垂嚼藿裂委豢行良好，为企业带来了良好的经济效益。但同时它存在着自身的不足，主要体现在铁块叠放机械手上，具体存在的问题如下：(1)该模块采用活动龙门架结构，不仅要实现龙门架和机械手的往复运动，还要实现机械手的抓放压块功能，控制比较复杂。(2)在传输过程中，若传送带稍有偏斜，则龙门架上的铁块叠放机械手在抓取压块时，容易落空，而此时龙门架继续前行，这将会导致生废品，给企业带万方数据148李伟光等：3)在传输过程中，传送带传输的不仅有有大量压在送带驱动电机的负载大，耗电量大。由此可见，对该模块进行改造是十分必要的。考虑到成本问题，企业应选择最行之有效的方案来改进生产设备，尽可能地在原有设施与条件的基础上进行改造，而不是进行根本性的替换p】。因此，针对上述铁块叠放机械手存在的问题，在现有该模块进行优化设计。32铁块叠放机械手的机构设计与工作原理3211型块叠放机械手采用的是活动龙门架结构。该结构类似工业现场吊车龙门架，机械手安装在龙门架上，在机械手的最前端安装有机械手爪，用以抓取定型压块。具体结构，如图2所示。图2动机2活动龙f】架3机械手臂4肌械手爪322工作原理开启电源，启动产线上的各模块初始化并开始工作。控制铁块叠放机械手上下运动的减速电机(以下称为一号电机)正转，机械手从初始位置向下运动至压块库；控制机械手爪运动的气缸(以下称为气缸)伸出，机械手爪从压块库中抓取压块，一号电机反转，机械手上升至初始位置，一号电机停止；控制龙门往复运动的减速电机(以下称为二号电机)正转，龙门架载着机械手在往前运动至生产线最前端处，待号电机正转，机械手向下运动，当压块到达已堆叠好的测传感器发出信号，气缸缩回，机械手爪松开压块，将压块压在号电机反转，机械手向上运动至初始高度的位置；二号电机反转，龙门架往回运动至初始位置，准备开始新一轮工作。配合生产线的工作周期，铁块叠放机械手循环工作。”通过对生产线上龙门架、机械手和传送带的运动情况进行分析，主要根据其对运行速度和输出扭矩的要求，同时考虑到单相可逆电机具有结构简单、控制维护方便、性能稳定、效率高、价格便宜等优点，因此在该生产线上均选用带减速功能的单相可逆电机作为动力源。33铁块叠放机械手的优化设计与工作原理331优化设计结构为解决21节所述的问题，铁块叠放机械手不再采用活动龙门架结构，而是采用固定龙架安装在传送带正上方，固定不动。铁块叠放机械手安装在支架上，由气缸驱动实现其竖直方向上的运动。定型压块直接安置在机械手前端，通过气缸驱动机械手的上下运动来实现压块压住体结构，如图3图5所示。图3型压块2机械手爪3电动机4活动龙门架5机械手臂6置传感器2升降汽缸3固定龙门支架4定型压块图5改进的块叠放机械手6传送带332工作原理开启电源，启动产线上的各初始化并开始工作。首先，铁块叠放机械手在初始位置待命，等缸伸出，机械手向下运动，将压块压在堆叠好的缸缩回，机械手向上抬起，等堆卺架将缸伸出，机械手下降，压块再次压在堆叠好的合生产线的工作周期，铁块叠放机械手周期性的上升与下降运动，实现对据铁块叠放机械手驱动定型压块上下运动所需的驱动力万方数据第11期2009年11月机械设计与制造13013997(2009)113船用增速器系统变形分析赵宁邓鑫吕继双曹静文(西北工业大学机电学院，西安710072)i811710072，驴驴驴舻驴驴驴硒呼、毋、9、哆、矿痧妒驴驴，要】根据多体动力学原理，建立了变形传递矩阵，实现了各零部件变形的累加。利用有限元软件到了各主要零部件在工作载荷下的变形量。并通过累加最终得到了两啮合齿轮的中心距及轴线夹角的变化量，为结构优化和齿轮的几何啮合仿真提供初始数据。关键词：船用增速器；变形传递；有限元；asysil【p、扩驴舻q驴驴舻图分类号：一1Z-体、齿轮、轴和轴承的变形都会导致啮合误差，影响传动的平稳性，降低传动效率。目前有关增、减速器变形的研究多集中于单一零件变形对系统的影响。而轴为细长杆件、箱体为薄壁零件在受载时都会产生较大变形，有必要来稿日期：2009一-+-。对增速器系统变形进行综合分析。整体建模工作量大，适应范围窄，由于多处接触关系导致非线性求解结果收敛性差，且不容易判别结果的真伪。采用多体动力学理论，将变形和节点空间位置的变化联系起来，以此建立变形传递矩阵，实现各零件变形的迭加得到系统变进行气缸选跫，选用00据传送带对运行速度和输出扭矩的要求，同时考虑到单相町逆电机具有的优点，选用带减速功能的单相可逆电机作为传送带的动力源。34比较分析在22和23节中，分别阐述了本节，对改进前与改进后的铁块叠放机械手进行对比分析如下：(1)在块叠放机械手采用活动龙门架结构，不仅要实现龙门架的往复运动，机械手的上下运动，还要实现机械手的抓放运动，控制复杂。改进后，只需实现机械手的上下运动，控制简单。(2)在由于传送带的传输误差，使传送带稍有偏斜，机械手在抓取压块时容易落空，导致生废品，给企业带来损失。改进后，压块直接固定在机械手上，不存在抓取过程，所以不存在该问题。(3)在送带传输的不仅有有大量压在送带驱动电机承受负载大，耗电量大。改进后，在传送带传输过程中，利用气缸驱动机械手携带压块向上抬起，耗电量减少，节省能源。而且气缸以取之不尽目廉价的空气作为动力源，降低企业瞄若奉。4结束语现了少劳动力，提高生产效率，给企业带来良好的经济效益。经过进一步优化设计，解决了出废品、耗电量大等问题。而且结构更紧凑，控制更简单，提高了生产线的可靠性，进一步提升企业的生产率，为企业带来更好的效益。由此可见，在生产过程中进行自