【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）易使用。不管被吸物體是什么材料做的，只要能密封，不漏氣，均能使用。電磁吸盤(pán)就不行，它只能用在鋼材上，其他材料的板材或者物體是不能吸的。3）無(wú)污染。真空吸盤(pán)特別環(huán)保，不會(huì)污染環(huán)境，沒(méi)有光、熱，電磁等產(chǎn)生。4）不傷工件。真空吸盤(pán)由于是橡膠材料所造，吸取或者放下工件不會(huì)對(duì)工件造成任何損傷。而掛鉤式吊具和鋼纜式吊具就不行。在一些行業(yè)（如 PCB 板相關(guān)行業(yè)），對(duì)工件表面的要求特別嚴(yán)格，他們只能用真空吸盤(pán)。 真空吸盤(pán)的分類真空吸盤(pán)分為無(wú)動(dòng)力和有動(dòng)力兩類：無(wú)動(dòng)力真空吸盤(pán)又稱自吸式真空吸盤(pán)，它由吊鉤帶動(dòng)活塞桿抽真空，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且無(wú)噪聲，但是一般只能吸附 500kg 的物件；有動(dòng)力真空吸盤(pán)通過(guò)真空泵或真空發(fā)生器獲得真空，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且有噪聲，但由于其吸附力大可靠性高而被普遍使用。有動(dòng)力真空吸盤(pán)有平型、平型帶肋型、深型、風(fēng)琴型、長(zhǎng)圓型和擺動(dòng)型多種，如圖35 所示。平型吸盤(pán)形狀各異、材料種類眾多，是最為普通的真空吸盤(pán)，用于工作表面是平面且不變形等的場(chǎng)合；平型帶肋型吸盤(pán)用于工件易變形的場(chǎng)合和工件可靠脫離的場(chǎng)合；深型吸盤(pán)用于工作表面是曲面的場(chǎng)合；風(fēng)琴型吸盤(pán)在接觸工件時(shí)具有良好的緩沖性、吸附剛性好、吸力強(qiáng)，能吸附紙張、食品包裝袋等柔軟的制品；長(zhǎng)圓型吸盤(pán)用于吸著面小的工件；擺動(dòng)型吸盤(pán)用于吸著面不是水平的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中采用的上料吸盤(pán)裝置需要有一定的緩沖性，且考慮到吸附力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，采用風(fēng)琴型真空吸盤(pán)。板料沖壓數(shù)控送料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9圖 33 幾種常見(jiàn)的真空吸盤(pán)類型 真空吸盤(pán)的材質(zhì)真空吸盤(pán)一般用的材質(zhì)有 NBR、硅橡膠、聚氨酯、氟素橡膠、EPR、導(dǎo)電 NBR、導(dǎo)電硅橡膠等，如表 31 為真空吸盤(pán)常用材質(zhì)特性。NBR 材質(zhì)的真空吸盤(pán)一般用于硬殼紙、膠合板、鐵板以及其他一般工件；硅橡膠材質(zhì)的真空吸盤(pán)一般用于半導(dǎo)體元件、薄工件、金屬成型制品和食品類；聚氨酯材質(zhì)的真空吸盤(pán)常用于硬殼紙、膠合板鐵板及其他一般工件；氟素橡膠材質(zhì)的真空吸盤(pán)常用于藥品類的吸??；導(dǎo)電硅橡膠材質(zhì)的真空吸盤(pán)用于一般半導(dǎo)體（靜電防止）；導(dǎo)電 NBR 材質(zhì)的真空吸盤(pán)用于半導(dǎo)體（靜電防止）。表 31 常用材質(zhì)特性項(xiàng)目材質(zhì) 硬度 HS（ 177。5176。） 耐熱溫度 耐磨性NBR 50176。 0～120 常規(guī)使用硅橡膠 50176。 30～25 不可使用聚氨酯 50176。 0～60 常規(guī)使用氟素橡膠 50176。 0～250 一定條件EPR 50176。 20～15 一定條件導(dǎo)電硅橡膠 50176。 10～20 不可使用 真空吸盤(pán)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求抓取的板料必須平穩(wěn)、快速的收納至機(jī)床上。因此，必須保證真空具有足夠的吸附力。板料最大尺寸為 1000mm*800mm*1mm，取密度p=*10^3kg/m^3，故板料最大重量為： （ ????? kgNmmkggVG?1）該設(shè)備采用 SMC 的真空發(fā)生器，真空壓力為 80 kPa。為保證抓取的平穩(wěn)性，在機(jī)械手左江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文10右兩側(cè)對(duì)稱安裝 2 個(gè)丁晴橡膠真空吸盤(pán)，共計(jì) 4 個(gè)真空吸盤(pán)。這樣，每個(gè)真空吸盤(pán)最小吸附力大小為： （32） ?根據(jù)《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》查得真空吸盤(pán)理論吸力的計(jì)算，公式如下 （33）tPS0式中：W：工件重量（ N ）；P：真空壓力（ kPa)；S：吸盤(pán)有效截面積（ cm2)； T：安全系數(shù) 水平吸取工件：4 以上；垂直吸取工件：8 以上 （如圖 34 所示）；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，吸取方向既有水平吸取也有垂直吸取工件，故 T 選 4；即：,故選擇 的吸盤(pán)（ 的吸盤(pán)的有效面積 ），???PWtS 32?32滿足設(shè)計(jì)要求。最后，本設(shè)計(jì)選擇的吸盤(pán)的相關(guān)參數(shù)為：吸盤(pán)直徑為 ；吸盤(pán)類型為風(fēng)3?琴型（B ）；吸盤(pán)材料為丁晴橡膠（N）；緩沖形式為可回轉(zhuǎn)型（ J）；緩沖行程為 50mm；快換接頭（06）；安裝連接方式為外螺紋 M10*1（ A10），故機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)中吸板所需要的真空吸盤(pán)選擇 SMC 公司的 ZPT10BNJ5012A10。圖 34 兩種吸取方式示意圖直線導(dǎo)軌一般通過(guò)滾珠絲杠或者同步齒形帶傳動(dòng)，以精密直線導(dǎo)軌作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，定位，移載，取放，檢測(cè)等功能。在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。直線導(dǎo)軌配合伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用場(chǎng)合下的精確傳動(dòng)。圖 35 為 HIWINIR 系列直線導(dǎo)軌。從傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，目前的直線導(dǎo)軌主要有滾珠絲杠傳動(dòng)和同步齒形帶傳動(dòng)，直線電機(jī)傳動(dòng)等方式。目前從成本和使用范圍來(lái)說(shuō)，滾珠絲杠式和同步皮帶式應(yīng)用比較廣泛。由于結(jié)構(gòu)原理不同，產(chǎn)品的性能和使用場(chǎng)合也有所差別。板料沖壓數(shù)控送料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11圖 35 HIWIN 直線導(dǎo)軌 滾珠絲杠導(dǎo)軌的特點(diǎn)滾珠絲杠傳動(dòng)即由電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器或同步帶輪驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)固定在直線導(dǎo)軌上的滑塊前后移動(dòng)。滾珠絲杠具有定位精度高，摩擦力小，剛性高，負(fù)載能力強(qiáng)特點(diǎn)。可是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。速度方面，取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)速和絲杠導(dǎo)程的大小。絲杠導(dǎo)程越大，相同的電機(jī)輸出速度下單軸機(jī)械手滑塊移動(dòng)的速度也越大。 同步齒形帶導(dǎo)軌的特點(diǎn)同步齒形帶傳動(dòng)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而有皮帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊前后移動(dòng)。同步齒形帶具有噪音低，移動(dòng)速度快，成本較低等特點(diǎn)。速度方面，一般可以實(shí)現(xiàn)比滾珠絲杠更高的速度。同時(shí)沒(méi)有臨界速度的限制，在長(zhǎng)行程傳送方面具有更加的性價(jià)比。 直線導(dǎo)軌的選型由于我們所要用的時(shí)間間隔較短，同時(shí)要求的速度較快，故選擇同步齒形帶傳動(dòng)。如圖 36 同步帶導(dǎo)軌。江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文12圖 36 同步齒形帶導(dǎo)軌 3. 3 同步帶概述同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線長(zhǎng)度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng)，從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)（見(jiàn)圖 37）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度20℃―80℃，v50m/s，P300kw,i10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。圖 37 同步帶傳統(tǒng)同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。 同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá) 1:10。允許線速度可達(dá) 50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá) 98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。因此，三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式采用同步帶輪結(jié)構(gòu)。 同步帶的特點(diǎn)(1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比；(2)、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；板料沖壓數(shù)控送料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13(3)、傳動(dòng)效率高，可達(dá) ，節(jié)能效果明顯；(4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤(rùn)滑，維護(hù)費(fèi)用低；(5)、速比范圍大，一般可達(dá) 10，線速度可達(dá) 50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦；(6)、可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，中心距可達(dá) 10m 以上。 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則據(jù)對(duì)同步帶傳動(dòng)失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機(jī)械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動(dòng)的主要失效形式為如下三種； (1)同步帶的承載繩疲勞拉斷； (2)同步帶的打滑和跳齒； (3)同步帶帶齒的磨損。 因此，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對(duì)帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。 同步帶分類同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H 系列又稱 HTD 帶)、平頂圓弧齒(S 系列又稱為 STPD 帶)和凹頂拋物線齒（R 系列)。梯形齒同步帶：梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱齒型（代號(hào) DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào) DB〕 。梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國(guó)采用節(jié)距制，并根據(jù) ISO 5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 11361～113621989 和 GB/T 116161989。弧齒同步帶：弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。 上料裝置結(jié)構(gòu)元件計(jì)算與校核 伺服電機(jī)的計(jì)算 由于沖壓機(jī)沖次 30 沖每分鐘，板料 800*1000，所沖料為 400 圓，故上料裝置從板料抓取到工作臺(tái)最短時(shí)間為 8 秒，估算板料行程 2m，板料最慢速度 ，即平min250V?移導(dǎo)軌塊最慢 ，同步輪短軸直徑 16mm，現(xiàn)暫定同步輪直徑 40mm，得電min250V?機(jī)速度 120 轉(zhuǎn)/每分鐘。選取電機(jī)為瑞士麥柯升大功率空心杯直流減速電機(jī) RE35，功率300w 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文14 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算已知基本參數(shù)為：伺服電機(jī)輸出功率為 300W,兩帶輪轉(zhuǎn)速相等均為 120rad/s,工作狀況為機(jī)械上料板料上料及平移傳動(dòng)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械傳動(dòng)》中同步帶設(shè)計(jì)，其計(jì)算過(guò)程如下：。0W （31）30?P確定計(jì)算功率。電動(dòng)機(jī)每天使用 24 小時(shí)左右，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械傳動(dòng)》表 13168 得到工作情況系數(shù) =。則計(jì)算功率為：AK （32 ）KWPd ???帶輪轉(zhuǎn)速計(jì)算。帶輪轉(zhuǎn)速 120rad/s （33） 選定同步帶帶型和節(jié)距。根據(jù)小輪轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)功率，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械傳動(dòng)》圖 1317 可以看出，應(yīng)選T5 型同步帶，其中節(jié)距為 5 mm。表 32 工作情況系數(shù)看 AK原動(dòng)機(jī)交流電機(jī)（普通轉(zhuǎn)矩籠型、同步電機(jī)） 、直流電動(dòng)機(jī)（并勵(lì)） ，多缸內(nèi)燃機(jī)交流電動(dòng)機(jī)（大轉(zhuǎn)矩、大滑差、單相、滑環(huán)） ，直流電動(dòng)機(jī)（復(fù)勵(lì)、串勵(lì)）單缸內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間斷續(xù)使用每日3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h斷續(xù)使用每日 3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h工作機(jī) AK復(fù)印機(jī)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械 清掃機(jī)、縫紉機(jī)、辦公機(jī)械、帶鋸盤(pán) 輕載荷傳送帶、包裝機(jī) 液體攪拌機(jī)、圓形帶鋸、洗滌機(jī)、造紙機(jī)、印刷機(jī)械 攪拌機(jī)（水泥、粘性體） 、帶式輸送機(jī)（礦石、煤、砂） 、離心壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)、中挖掘機(jī)、牛頭刨床 輸送機(jī)（盤(pán)式，吊式） 、洗滌機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)（離心式、引風(fēng)排風(fēng)） 、 板料沖壓數(shù)控送料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15抽水泵、發(fā)動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)、激勵(lì)機(jī) 選取主動(dòng)輪齒數(shù) 1z 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械傳動(dòng)》表 13169 查得，T5 同步輪最少齒數(shù)為 12，????????=在條件允許的情況下齒數(shù)應(yīng)取較大的值，故取 =24。??16 左帶輪節(jié)圓直徑確定