【文章內容簡介】 平臺上的時候能夠保持位置的穩(wěn)固。緩沖部位的設計目標是：首先；要有一個緩沖機構緩沖的行程大約為 5— 7mm，其次就是一個導向機構要求導向精度較高，且上下運動的時候活動順暢。 近 20年來，氣動技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與氣動技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展，對氣動技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電氣比例伺服技術的發(fā)展 。 現代控制理論的 發(fā)展，使氣動技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內外都在大力開發(fā)研 究 。 從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看，近 30 多年來，氣動行業(yè)發(fā)展很快。 20 世紀 70 年代，液壓與氣動元件的產值比約為 9:1，而 30 多年后的今天，在工業(yè)技術發(fā)達的歐美、日本國家，該比例已達到 6:4，甚至接近 5:5。我國的氣動行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從 20 世紀 80 年代中期開始 ,氣動元件產值的年遞增率達 20％ 以上，高于中國機械工業(yè)產值平均年遞增率。隨著微電子技術、 PLC 技 術 、 計算機技術、傳感技術和現代控制技術的發(fā)展與應用，氣動技術已成為實現現代傳動與控制的關鍵技術之一 。 5 第 3 章 方案 概述 與 論證 方案概述 傳統(tǒng) PVA 設備采用了夾爪 撐開 定位環(huán) 的接料方式 固定 定位環(huán) 進行點膠、裝配。氣缸采用的是 SMC 的 MSH3 的平行開閉型氣爪，用氣缸限位塊上的頂絲限制氣爪的運動行程。緩沖裝置 是在連軸套和氣缸連接板之間轉了一根彈簧 ,并 且在兩側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，不會傷害產品且價格低廉。緩沖機構則使用了彈簧進行緩沖，使用一個線性滑軌進行導向。（如圖 所示） 傳統(tǒng) 接料機構 新型接料機構 圖 圖 本設計說明書中采用了 安裝 攝像頭定位環(huán) VGA 作為改進的范例進行設計。 老式 接料機構的工作 方式 當 取料夾爪夾住定位環(huán)的外側到達接料位置時，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。當定位環(huán)碰到 CG 時，為了防止夾爪傷害產品，緩沖機構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，接料機構向下運動，回到待機位置。 實際工作中 出現的問題 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 而出現夾爪變白 的現象。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 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確地撐起定位環(huán)。 方案的 設想與選擇 機械手抓是傳遞機構中的重要部分。通過夾持機構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，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，夾緊缸實現機械手加緊、松開運動，伸縮缸實現機械手伸出、縮回的運動。在機械手夾持物料時，需要兩個氣缸聯動實現 :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。而且整體結構較大，對一些受結構限制的場合，采用這種夾持機構就存在一些不足。導向機構的設計會隨著工件加工精度的誤差而出現導向偏差。但是選用標準件可以大大減少自己設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。 設想方案一：用軸套配合作為緩沖導向的作用，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安裝滾珠機構用頂絲鎖緊。 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。 設想方案二：依舊使用線性滑軌導向 ，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，而且在裝配和調試時 也比較繁瑣 。且接料夾爪本來就比較小，若再在兩側安裝滾珠機構恐怕難以行通。假設可以行得通，當頂絲鎖緊的時候，也很有可能會導致夾爪運動不暢。而 方案二的機構簡單，無論是調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 接料機構的簡介 VGA 接料 機構 的類型 接料方式的選擇 在本設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 的 工作原理 吸嘴式接料機構是利用硅膠吸嘴孔吸住定位環(huán)內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，以及能自動校準等特性。要求被吸附物體表面光滑、無孔無槽。 作用原理是當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 的 3D 圖 如 下 圖所示 載 軸感應片 1 2 3 4 5 6 7 9 第 4 章 VGA 接料機構的實體設計 對于 VGA 接料 機構 的設計，我們主要分成兩個部分： 一、 接料部位的設計 二、 緩沖部位的設計 定位環(huán)的 分析 定位環(huán)如 右 圖所示 定 位 環(huán) 的 內 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 最上端一小段圓頂的直徑是 接料部位的設計 吸嘴的設計 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計成 類似于定位環(huán)內壁的 圓形 ，因此 我們把吸定位環(huán)的部位的直徑設為 5mm。 若吸嘴的外形尺寸和定位環(huán)的內圓完全相似 ，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)接觸的地方設計成 5mm，而沒有基礎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 會導致吸嘴壁被吸癟或通氣不暢 ， 因此 將吸嘴孔設計成槽型。 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到 CG 上，吸嘴的吸料部位的高度應該小于定位環(huán)的高度。所以我們將此高度設計為 為了防止定位環(huán)在接料的時候不傾斜，我們設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 吸嘴下部的高度設為 5mm。 設計完成后的吸嘴如 右 圖所示 吸嘴安裝座的設計 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， 所以它的內部應該 設計出 一塊與吸嘴 外形相似的孔，孔深不應超過吸嘴下部的高度，所以我們把它設計成 。 同時，為了通氣順暢我們在吸嘴通氣口相對應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) ，在設計的時候需要將吸嘴安裝座的上部設計 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。所以在設計的時候只需設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 。 設計完成后的吸嘴安裝座如 右 圖所 示。 11 緩沖部位的設計 滑軌安裝架的設計 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該設計成與吸嘴安裝座相對應的螺紋孔和定位孔?；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中經常出現裝配時緩沖不順暢的原因，經過認真 觀察和仔細思考，我們發(fā)現由于滑軌固定塊、氣缸連接板和連接套的加工誤差，導致滑軌安裝后會發(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)生相應的改變，安裝的位置應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，那么就會造成固定滑軌與安裝架的螺釘無法安裝。因此，選擇兩側都設計成 2mm 的擋塊。最后 在 安裝架的 底部設計出 一個孔用來放置彈簧，孔位置的選擇應當在滑軌安裝架下面的中心上。 設計完成的滑軌安裝架如 上圖所示。 12 連軸套的設計 為了連接滑塊，需要設計一個長為 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，偏離較遠的甚至 會不在補償范圍內造成拋料。 為防止在安裝時滑塊扭動，在滑塊安裝的面上設計出來兩個凸起部分限制滑塊扭曲。 為了使機構緊湊及活動順暢，在設計的時候將滑塊連接板與連軸套設計為一體?？孜恢玫倪x擇應該與連軸套放置彈簧孔的位置相對應。根據 R 軸馬達的要求，將連軸套底