【摘要】本文介紹了轎（jiào）車變速箱齒輪加工桁架物流機械手機械結構設計及電氣布線等方麵常見問題，並提出解決方（fāng）法，希望為初涉該領域的（de）設計師帶來幫助。
   
      一、引言
   
    近年來，我國城鎮（zhèn）居民收入穩步提升，汽車消費能力日漸增強，帶動了（le）我國汽車工業的快速發（fā）展。隨著市場需求增大以及（jí）勞動成本大幅上升，傳統的半自動轎車（chē）變速（sù）箱（xiāng）齒輪生產線已不能滿足市場需求，轎車變速箱齒輪製造技術正朝著敏捷柔性生產線（xiàn）方（fāng）向發展。新生產線的柔性需求以及老（lǎo）生產線改造升級使桁架物流（liú）機械手市場需求快速增長，國（guó）內設備廠家陸續進入該領域，但因桁架物流機械手通常屬非標自動（dòng）化設備，需根據用戶要求量身設計，對於初進入該行業的設計（jì）師（shī），不能（néng）較好把握設計要（yào）點，容易導致設計的產品無法滿足使用要（yào）求。本文以國內某機床廠生產的轎車變速箱（xiāng）齒輪加工（gōng）自動化線為例介紹轎車變速箱（xiāng）齒（chǐ）輪加工桁架物流機械手設計常見問題及其解決方法。'

     二、齒輪加工桁架物（wù）流（liú）機械手典（diǎn）型結構（gòu）

     桁架物流機械手是轎車變（biàn）速箱齒輪加工自動生產線物流運輸的主要組成部分，其主體部分由1-軸電機，2-Y梁，3-X軸電機，4-空架線槽（cáo），5-電櫃，6-冷卻空調，7-X梁，8-旋轉氣爪，9-載板，10-齒條，11-滑軌，12-立柱、電控（kòng）係統、潤滑係統等組成，如圖1所示。X梁和立柱采用方鋼，Y梁采用鋁合金型鋼，載板（bǎn）由鋁合金厚板加工而成。Y梁與載板之間通過導軌滑塊連接，載板上沿豎直方向安有齒條，由交流伺服電機通過蝸輪減速器驅動齒輪實現Y梁上下移動；載板與X梁之間也是通過導軌（guǐ）滑塊連接，X梁上沿水平方向安有齒條，由交流伺服電機通過蝸輪減速器驅動齒（chǐ）輪實（shí）現Y梁左右移動。

      1-Y電機（jī） 2-Y梁 3-X電機 4-空架線槽 5-電櫃 6-冷（lěng）卻空調 7-X梁 8-旋轉氣爪 9-載板 10-齒條 11-滑軌 12-立柱（zhù）
                                圖1 某轎車變速箱（xiāng）齒輪加工線桁架物流機械手

     三、設計中常（cháng）見問題及（jí）其解決方法

     1、本項目齒輪（lún）自動加工線的機床和桁架物流機械手采取地腳螺栓固定，在運行過程中因機床振動，機床和桁架會發（fā）生（shēng）相對位移，影響桁架物流手取（qǔ）件、放件（jiàn）精（jīng）度，從而導致工件傳輸錯（cuò）誤。建議采用（yòng）桁架X梁直接與機床直接剛性連接來避免這一問題（tí），同時在二者連接接口設置條（tiáo）形（xíng）孔，以便於桁架前後位置調節。

     2、桁架有（yǒu）多個機械手協同工作時，應考慮（lǜ）防碰撞（zhuàng）措施（shī）。主流做法是相鄰兩機械手之間設交換料道，相鄰機械手在料到上取放料時（shí）間錯開（kāi）。交（jiāo）換料道行程不（bú）宜過長，隻要能滿（mǎn）足換（huàn）料功能即可，過長的料道會增加自動線占用空間和輸送時間。

      3、因調試需要，示教器通常（cháng）連接較長線纜，因（yīn）線纜大多有油汙，調試結束後操作人員不願收線整理，即便整理也是簡單的盤起掛在機床床身的掛鉤上。線纜拖行易產生安全隱患，並有損車間整潔美觀（guān）。針對以上問題，這裏提出（chū）三種解決方（fāng）案（àn）：（1）示教器若可實（shí）現熱拔插，則在桁架方向設多個熱插點，調（diào）試找正時隨調隨插；（2）沿桁架X方向（xiàng）設導電
導（dǎo）軌，示教器隻需連接很短一段線纜即可到達較遠距離；（3）采用平（píng）衡器收線。
 
     4、設備運行中（zhōng）安全為（wéi）第一位，需充分（fèn）考慮運限（xiàn）位保護、夾空保護和過載保護。
 
     5、電器元件使用壽命受溫度（dù）影響較大，電控櫃盡量采用專用空調降（jiàng）溫，尤其在南方高溫地區，不（bú）建議（yì）采用（yòng）風扇降溫。
 
     6、桁架X梁需設計成上下前後（hòu）可調，便（biàn）於安裝調試，可采用調節螺栓（shuān）來實現X、Y方（fāng）向調節。
 
     7、因齒輪加工線整體性及緊湊性要求，在某些部位通常留給桁架機械手的空間非常有限，此（cǐ）些部位設計要注意避免幹涉，如為避（bì）免X軸電機與機（jī）床外殼發生幹涉，可采用直角減速器；為避（bì）免拖鏈轉彎處的凸起（qǐ）與機床幹涉，應（yīng）合理選取拖鏈轉彎處朝向，以及出線（xiàn）方向。
 
     8、氣爪與Y梁之（zhī）間連接應設（shè）有調節機構，氣（qì）爪可沿Y軸方麵微調，通常設調節範（fàn）5mm-15mm。
 
     9、機（jī）械手指由碳（tàn）鋼加工而成（chéng），三個一組並做好分組標記，以便於安裝時（shí）候按標記查找所需尺寸的手指。三（sān）個手指分（fèn）別裝有墊塊，當工件尺寸小範圍內調（diào）整（zhěng）時，可（kě）不更換手指，隻更換（huàn）墊（diàn）塊即可。
 
     10、線纜鋪設和電控櫃是影響（xiǎng）設備外觀的重要因素，好的設備不僅應性能優良，在外觀（guān）方麵更應讓人眼（yǎn）前為之一亮。也（yě）許我們從運（yùn）維角度講更希望下走線，從美觀方麵來考慮，上走線已是不可逆轉的趨勢了。電控櫃位置布置既要考慮布線（xiàn）方便，又要考慮生產線整體協調。電櫃應選取鈑（bǎn）金、噴塑美觀，大小適中，並滿足密閉（bì）要求和尺寸（cùn）要（yào）求。
 

     11、為便於氣爪取放工件，交換料道對齒輪通常采取內孔定位，即（jí）通過金屬棒穿入齒輪內孔來定（dìng）位。設計時，定位金（jīn）屬棒頂端應設倒角，便於工件順（shùn）利導入，定位金屬棒長度通（tōng）常略小於齒寬，以（yǐ）避免與氣爪產生幹涉。

     12、剃（tì）齒工位（wèi）剃齒油較多（duō），右側氣爪到交換料道取工件時會將剃齒油回帶，所以在（zài）交換料道下方需設計接油槽，接油（yóu）槽右端應延伸至剃齒機下方，並設有回油管路。

     13、某些軸承有大小端之分，軸承抓取方向又分為從（cóng）上往下抓取（qǔ）和從側麵抓取，所以設（shè）計時要根據工藝要求選擇氣爪朝向和設計（jì）爪指的尺寸（cùn）。另外還要依（yī）據從齒輪內孔還是外緣抓取來設計氣爪（zhǎo）手指結構（gòu）。
 
     14、根據工藝要求，自動物流線需（xū）考慮抽檢環節，通（tōng）常分為（wéi）隨機（jī）抽檢和定量抽檢。抽檢台可利用交換料（liào）道，也可另設。

     四、結語
 

     智能裝備的設計水（shuǐ）平和製造能力代表了一個國家的科技水平，是一個國家製造業發達程度（dù）和國家綜合實力的集中體現。麵（miàn）對不斷攀升的（de）人力成（chéng）本與日益（yì）加劇的行業競爭，製造企業（yè）紛紛著手提高生產線自動化程度（dù），隨著市場的巨大需求，將（jiāng）有越來越（yuè）多的資金和人才湧入智能（néng）裝備（bèi）行業。本文僅介紹了桁架機械手設計的一些常見問題，希（xī）望能為初涉該（gāi）領域的工程師提供參考（kǎo）。