【文章內(nèi)容簡介】 和氣缸連接板之間轉(zhuǎn)了一根彈簧 ,并 且在兩側(cè)用兩個線性滑軌連接連軸套和氣缸連接板。 （如圖 所示） 在本設(shè)計中選擇運用真空吸吸住定位環(huán)的方式對其進行點膠、裝配。吸嘴材料了具有彈性且耐高溫的硅膠材料制成，不會傷害產(chǎn)品且價格低廉。緩沖機構(gòu)則使用了彈簧進行緩沖，使用一個線性滑軌進行導(dǎo)向。（如圖 所示） 傳統(tǒng) 接料機構(gòu) 新型接料機構(gòu) 圖 圖 本設(shè)計說明書中采用了 安裝 攝像頭定位環(huán) VGA 作為改進的范例進行設(shè)計。 老式 接料機構(gòu)的工作 方式 當(dāng) 取料夾爪夾住定位環(huán)的外側(cè)到達接料位置時，取料氣缸彈出，定位環(huán)正好套在接料夾爪的上，定位環(huán)的下部正好坐落在接料夾爪的平臺上，接料迅速張開，撐住定位環(huán)。這時，定位環(huán)在接料機構(gòu)上移動到 CCD 下進行拍照，檢測是否有 6 定位環(huán)，隨后再到點膠位置進行點膠。然后再到 CCD 下進行拍照補償。最后到裝配位置進行裝配。當(dāng)定位環(huán)碰到 CG 時，為了防止夾爪傷害產(chǎn)品，緩沖機構(gòu)的彈簧就會壓縮以保護 CG。裝配完成后，接料氣爪就會合攏，同時，接料機構(gòu)向下運動，回到待機位置。 實際工作中 出現(xiàn)的問題 由于夾爪采用的是噴漆的處理方式，而在 機器的 實際 工作 中需要經(jīng)常對夾爪進行擦拭，從而造成了夾爪上的噴漆被擦掉 而出現(xiàn)夾爪變白 的現(xiàn)象。而在機器工作時， CCD 要識別定位環(huán)的白色邊緣進行定位，而夾爪變白 會出現(xiàn) 識別 補正錯誤的問題，從而影響了定位環(huán)的裝配精度。 由于產(chǎn)品的加工工藝的誤差和材料處理的 原因 ， 安裝在氣缸上的夾爪會出現(xiàn)不同程度上的晃動，而夾爪的晃動卻不同程度上改變到了接料位置，同樣了也影響了定位環(huán)的裝配精度， 嚴重的會導(dǎo)致 定位環(huán)的裝配 不上 。 由于氣爪的往返運動，氣爪的限位頂絲會松動，從而使氣爪的運動行程變大，當(dāng)撐起定位環(huán)的時候會使其變形。 在 CCD 抓拍的時候無法識別定位環(huán)內(nèi)圓而造成拋料。即使不拋料，裝配上去的定位環(huán)也是變形的，不符合裝配要求。 在設(shè)備實際的組裝階段，線性滑軌的安裝會因加工件的加工精度影響而造成扭曲，如果兩個滑軌的扭曲方向 不一致的話就會出現(xiàn)滑軌運動不順暢的問題，從而不能起到緩沖的作用，有 的甚至出現(xiàn)卡主不動的情況，從而改變了接料的位置，是接料夾爪不能夠準(zhǔn)確地撐起定位環(huán)。 方案的 設(shè)想與選擇 機械手抓是傳遞機構(gòu)中的重要部分。通過夾持機構(gòu)將物料從某一位置和方位，按一定運動軌跡傳遞到另一位置和方位。由于氣動機械手是以空氣為介質(zhì)，具有使用、維修方便、安全、可靠、成本低、壽命長等特點，采用氣動方式控制機械手機構(gòu)被很多場合所采用。 一般在專用機械手的汽缸中，夾緊缸實現(xiàn)機械手加緊、松開運動，伸縮缸實現(xiàn)機械手伸出、縮回的運動。在機械手夾持物料時，需要兩個氣缸聯(lián)動實現(xiàn) :即機械手先伸出至物料處、再夾緊物料 。反向需先松開物料、再收回機械手運動。在加工和裝配零件時，存在對氣缸的固定，氣缸活塞桿的運動限位等問題。而且整體結(jié)構(gòu)較大，對一些受結(jié)構(gòu)限制的場合，采用這種夾持機構(gòu)就存在一些不足。導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計會隨著工件加工精度的誤差而出現(xiàn)導(dǎo)向偏差。但是選用標(biāo)準(zhǔn)件可以大大減少自己設(shè)計中所存在的諸多不穩(wěn)定因素，而且可以提高精度。 7 對市場上存在的機械手爪進行分析并結(jié)合本課題的實際研究情況我們做出了以下兩種備選方案。 設(shè)想方案一：用軸套配合作為緩沖導(dǎo)向的作用，在軸的末端鉆一個孔用以裝置彈簧，從而起到緩沖的作用。在套筒上面做一個通槽 ，在與槽相對應(yīng)的軸的部位鉆一個通孔，孔的直徑需與槽的寬相等，從而解決軸在套筒中隨意旋轉(zhuǎn)的問題。解決夾爪行程過大的解決方法，就是在限位塊的上方再鉆出一個孔裝入頂絲，由上而下地鎖緊限制夾爪運動行程的頂絲。 解決夾爪晃動的問題需通過在夾爪的兩側(cè)安裝滾珠機構(gòu)用頂絲鎖緊。 至于夾爪的掉色的問題則需要通過改進夾爪的材料來解決這個問題。 設(shè)想方案二：依舊使用線性滑軌導(dǎo)向，但在本方案中只用了一個滑軌，彈簧安裝在受力的中心上。接料的部位用吸嘴代替氣爪，吸嘴可以吸住 VGA 定位環(huán)的內(nèi)壁的三分之一。從而解決了氣爪帶來的一系列弊端。 綜 合考慮上述兩個方案 ，方案一雖然在理論上可以達到理想效果，但在工件加工上比較繁瑣，而且在裝配和調(diào)試時 也比較繁瑣 。且接料夾爪本來就比較小，若再在兩側(cè)安裝滾珠機構(gòu)恐怕難以行通。假設(shè)可以行得通，當(dāng)頂絲鎖緊的時候，也很有可能會導(dǎo)致夾爪運動不暢。而 方案二的機構(gòu)簡單，無論是調(diào)試還是裝配都簡單易行，維修也更加便捷， 同時成本更加低廉。 VGA 接料機構(gòu)的簡介 VGA 接料 機構(gòu) 的類型 接料方式的選擇 在本設(shè)計方案中棄用了氣動夾爪的方案，采用了吸嘴的方案，從而解決了夾爪掉漆、夾爪晃動以及 VGA 定位環(huán)變形的問題 。當(dāng)然，使用吸嘴比氣爪的價格更加低廉，而且更換簡單便捷。 滑軌上下運動不順暢的解決 鑒于雙滑軌在 安裝支架的加工誤差和表面處理的問題以及在安裝時的裝配問題，線性滑軌和滑塊會產(chǎn)生一定程度上的扭曲， ，假如兩個線性滑軌都存在扭曲，且扭曲的方向不一致那么就會 致使其上下運動不順暢 。 在本方案中只用了一個滑軌，從而解決了緩沖不順暢的問題。 彈簧的選擇 彈簧的彈 力 略大于彈簧的負載 的壓力 即可。 VGA 接料 機構(gòu) 的 工作原理 吸嘴式接料機構(gòu)是利用硅膠吸嘴孔吸住定位環(huán)內(nèi)壁形成真空而將定位環(huán)定 8 位。它與機械式手抓相比，具 有節(jié)后簡單、重量輕、表面吸附力分布均勻，以及能自動校準(zhǔn)等特性。要求被吸附物體表面光滑、無孔無槽。 作用原理是當(dāng)壓縮空氣通入吸嘴時，由于吸嘴壁較厚，無法造成較大形變，使氣流逐漸增加，檔期里速度達到臨界速度，在硅膠吸嘴的吸氣口處造成很高的氣流速度而形成負壓，即可吸住 定位環(huán)。 VGA 接料裝 機構(gòu) 的 3D 圖 如 下 圖所示 載 軸感應(yīng)片 1 2 3 4 5 6 7 9 第 4 章 VGA 接料機構(gòu)的實體設(shè)計 對于 VGA 接料 機構(gòu) 的設(shè)計，我們主要分成兩個部分： 一、 接料部位的設(shè)計 二、 緩沖部位的設(shè)計 定位環(huán)的 分析 定位環(huán)如 右 圖所示 定位環(huán)的內(nèi) 壁下半部分 的直徑是， 上半部分的直徑是 ，中間是 一個 的階梯， 內(nèi)圓壁的高度為 。 外壁的圓的直徑是 ，高度為 最上端一小段圓頂?shù)闹睆绞? 吸嘴的設(shè)計 吸嘴的作用是吸住定位環(huán)，使 其 固定 的作用。鑒于定位環(huán)的外形，我們將吸嘴吸料部位的外形設(shè)計成 類似于定位環(huán)內(nèi)壁的 圓形 ，因此 我們把吸定位環(huán)的部位的直徑設(shè)為 5mm。 若吸嘴的外形尺寸和定位環(huán)的內(nèi)圓完全相似 ，那么 取料位置稍微發(fā)生偏移，定位環(huán)就不會正好坐落在指定位置上，所以 接料失敗的幾率就會大大增加。 因此 ， 我們只把吸嘴與定位環(huán)接觸的地方設(shè)計成 5mm，而沒有基礎(chǔ)的地方則做成方形并倒圓角。 這樣容易充分接觸定位環(huán)，而沒有吸定位環(huán)的部位全部做小。綜合考慮防止吸嘴過小和吸嘴壁過薄 會導(dǎo)致吸嘴壁被吸癟或通氣不暢 ， 因此 將吸嘴孔設(shè)計成槽型。 如右圖所示。 10 由于定位 環(huán)的高度只有 ， 為了防止裝配的時候吸嘴頂?shù)?CG 上，吸嘴的吸料部位的高度應(yīng)該小于定位環(huán)的高度。所以我們將此高度設(shè)計為 為了防止定位環(huán)在接料的時候不傾斜，我們設(shè)計了一個可以供定位環(huán)水平放置的平臺。如果平臺過大會妨礙 UV 燈的照射，如果過小則起不到定位的作用。所以我們將吸嘴平臺的半徑設(shè)為 。 為了使吸嘴能定位到吸嘴安裝座上，我們將吸嘴下部的高度設(shè)為 5mm。 設(shè)計完成后的吸嘴如 右 圖所示 吸嘴安裝座的設(shè)計 吸嘴安裝座的作用是固定吸嘴并提供通氣通道裝置的。 吸嘴安裝座 的上部起固定 吸嘴的作用， 所以它的內(nèi)部應(yīng)該 設(shè)計出 一塊與吸嘴 外形相似的孔，孔深不應(yīng)超過吸嘴下部的高度，所以我們把它設(shè)計成 。 同時，為了通氣順暢我們在吸嘴通氣口相對應(yīng)位置的吸嘴安裝座上切除一個形狀與吸嘴下部通氣口相類似的凹槽，深度為 2mm。并在凹槽中間做一個直徑為 的 通氣 孔。如 右 圖所示 為了不 妨礙 UV 燈 照射 定位環(huán) ，在設(shè)計的時候需要將吸嘴安裝座的上部設(shè)計成高為25mm。吸嘴安裝座的下部的主要功能是與滑軌安裝架連接的。所以在設(shè)計的時候只需設(shè)計四個階梯孔和兩個定位孔即可。為了通入氣管，需在吸嘴安裝座 底部做一個插氣 管的螺紋孔與凹槽中間的通氣孔相連 。 設(shè)計完成后的吸嘴安裝座如 右 圖所 示。 11 緩沖部位的設(shè)計 滑軌安裝架的設(shè)計 滑軌安裝架起安裝吸嘴座和線性滑軌的作用 為了連接吸嘴安裝座，線性滑軌安裝架的上端就應(yīng)該設(shè)計成與吸嘴安裝座相對應(yīng)的螺紋孔和定位孔?；壈惭b架主要是用來安裝線性滑軌的，由于在上一代接料機構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)裝配時緩沖不順暢的原因，經(jīng)過認真觀察和仔細思考，我們發(fā)現(xiàn)由于滑軌固定塊、氣缸連接板和連接套的加工誤差，導(dǎo)致滑軌安裝后會發(fā)生扭曲的問題，而安裝兩個線性滑軌則會使扭曲的方向不一致，從而使線性滑軌上下運動更加不順暢，嚴重的可能出現(xiàn)卡死不動的情況。綜合考慮上述問題，我們要求提高加工件的加工精度。其次就是改用一個線性滑軌，所以滑軌的安裝位置也要發(fā)生相應(yīng)的改變，安裝的位置應(yīng)該盡量靠近受力中心上。所以講安裝座下部的圓柱剖開以安裝滑軌，剖開部位的長度需要與滑軌的長度一致。安裝孔的位置也需要一致。 同時，為了限定緩沖的距離，我們再安裝架的頭和尾個設(shè)計出一對擋塊，同時也防止滑塊掉落。如果把擋塊只安裝在尾側(cè)，那么就會造成固定滑軌與安裝架的螺釘無法安裝。因此，選擇兩側(cè)都設(shè)計成 2mm 的擋塊。最后 在 安裝架的 底部設(shè)計出 一個 孔用來放置彈簧，孔位置的選擇應(yīng)當(dāng)在滑軌安裝架下面的中心上。 設(shè)計完成的滑軌安裝架如 上圖所示。 12 連軸套的設(shè)計 為了連接滑塊，需要設(shè)計一個長為 36mm，寬為 17mm，高為 的長方體。連接板的高度選擇非常嚴格，因為連接板的厚度影響了定位環(huán)與連軸套的同心度，如果兩者不在同一圓心上，那么在CCD 拍照補正的時候會增加拍照次數(shù)，偏離較遠的甚至?xí)辉谘a償范圍內(nèi)造成拋料。 為防止在安裝時滑塊扭動，在滑塊安裝的面上設(shè)計出來兩個凸起部分限制滑塊扭曲。 為了使機構(gòu)緊湊及活動順暢，在設(shè)計的時候?qū)⒒瑝K連接板與連軸套 設(shè)計為一體。孔位置的選擇應(yīng)該與連軸套放置彈簧孔的位置相對應(yīng)。根據(jù) R 軸馬達的要求，將連軸套底部設(shè)計出直徑13mm，深度 18mm 的孔。 設(shè)計完成的連軸套如 上 圖所示 。 線性滑軌的選用 選用 MGN7H 系列線性滑軌 的 原因 此滑軌 為四列式單圓弧牙型接觸線性滑軌，同時整合最佳化結(jié)構(gòu)設(shè)計之超重負荷精密線性滑軌，相較于其它之線性滑軌提升了負荷與剛性能力；具備四方向等負載特色、及自動調(diào)心的功能，可吸收安裝面的裝配誤差，得到高精度的訴求。高速度、高負荷、高剛性與高精度化概念已成為未來全世界工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的趨勢 ， HIWIN 四列式超重負荷線性滑軌，即為基于此理念開發(fā)之產(chǎn)品 。 13 標(biāo)準(zhǔn)件在自動化設(shè)備中的作用 （ 1） 容易使工件精度提高到一個檔次 （ 2） 節(jié)省設(shè)計及加工時間 ,同時也可以降低治具成本 （ 3） 易于設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化 （ 4） 減少超出 產(chǎn)品精度之公差的不良品 線性滑軌在安裝過程中需要注意的事項： （ 1）在安裝前必須清除機械安裝面的毛邊、污物及表面劃痕。 （ 2）滑軌在正式安裝前均涂有防銹油，安裝前請用清洗油類將基準(zhǔn)面洗凈后再安裝，通常將防銹油清除后，基準(zhǔn)面較容易生銹，所以建議涂抹上黏度較低的主軸用潤滑油。 彈簧的設(shè)計 選擇的彈簧： 圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧 選用的理由：特性線呈線性，剛度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 自由高度：當(dāng)本機構(gòu)處于待機位置的時候，安裝彈簧的兩孔之間的最大距離為，但彈簧要有 12mm 的預(yù)壓量，所以應(yīng)當(dāng)把彈簧的自由高度設(shè)計為 左右。 壓縮高度：本機構(gòu)的緩沖高度為 ，所以在設(shè)計中彈簧的壓縮量為 ，即壓緊高度為 。 彈簧負載：通過 solidworks 軟件 質(zhì)