硫化机机械手方案.doc

1、HT099通用型上下料定位机械手用于硫化机技术方案书四川豪特电气有限公司Hightech（SiChuan） CO., LTD.2009年12月23日HT099通用型上下料定位机械手公 司 简 介四 川 豪 特 电 气 有 限 公 司 与 清 华 大 学 精 仪 系 机 器 人 与 自 动 化实 验 室 合 作 ， 以 其 技 术 为 依 托 ， 主 要 从 事 工 业 机 器 人 及 自 动 化工 程 的 设 计 制 造 和 安 装 业 务 。公 司 技 术 投 资 方 杨 向 东 博 士 就 职 于 清 华 大 学 制 造 工 程 研 究所 ， 长 期 从 事 工 业 机 器 人 的 研 究

2、 ， 在 机 器 人 基 础 理 论 、 机 构 学 、智 能 控 制 、 图 像 处 理 、 工 业 机 器 人 及 特 种 机 器 人 产 品 开 发 方 面 具有 较 高 的 学 术 造 诣 ， 曾 留 学 日 本 九 州 大 学 攻 读 博 士 ， 专 攻 工 业 机器 人 技 术 ， 并 入 选 香 港 特 别 行 政 区 优 才 引 进 计 划 。 他 作 为 主 要 完成 人 ， 研 制 中 国 第 一 台 大 型 镗 铣 类 数 控 机 床 ， 获 教 育 部 科 技 进 步二 等 奖 ， 排 名 第 四 。 其 与 解 放 军 总 医 院 合 作 研 制 的 肝 肿 瘤 治

3、疗 机器 人 ， 已 开 始 临 床 实 验 研 究 ； 并 先 后 研 制 码 垛 机 器 人 、 焊 接 机 器人 等 多 种 工 业 机 器 人 产 品 。 在 复 杂 机 构 分 析 、 机 器 视 觉 与 图 像 处理 、 基 于 微 分 几 何 的 机 器 人 与 非 线 性 系 统 建 模 与 分 析 、 机 器 人 精度 分 析 等 方 面 有 较 深 入 的 研 究 。公 司 现 有 工 程 设 计 人 员 31位 ， 其 中 机 器 人 专 业 博 士 2名 ，硕 士 多 名 ， 涵 盖 机 械 、 电 气 、 数 控 、 液 压 、 自 动 化 、 无 线 电 等 多门

4、学 科 专 业 。 目 前 正 在 投 资 修 建 工 业 机 器 人 及 自 动 化 产 品 产 研 基地 ， 配 套 有 精 密 加 工 车 间 、 液 压 车 间 、 电 气 装 配 车 间 以 及 专 家 小区 等 ， 厂 区 占 地 面 积 超 过 20000m2。公 司 目 前 主 要 产 品 有 喷 涂 （ 漆 ） 机 器 人 、 码 垛 机 器 人 、 装 配机 器 人 、 焊 接 机 器 人 及 其 配 套 自 动 化 生 产 线 ， 随 着 公 司 发 展 ， 还将 逐 步 开 展 特 种 机 器 人 、 其 他 专 用 机 器 人 的 研 发 和 生 产 工 作 。公 司

5、 秉 承 “厚 德 载 物 、 自 强 不 息 ”的 清 华 校 训 ， 以 精 湛 的技 术 、 优 质 的 产 品 、 良 好 的 服 务 结 交 各 界 朋 友 ！一 、 概 述目 前 硫 化 机 机 械 手 普 遍 存 在 下 述 问 题 ：1） 人 工 手 动 操 作 ， 劳 动 强 度 大 ， 定 位 不 准 确 。2） 时 间 长 后 ， 机 械 手 安 装 臂 容 易 变 形 ， 从 而 造 成 轮 胎 胚 不能 准 确 对 心 ， 还 需 人 工 调 整 使 得 工 作 效 率 下 降 及 产 品 质 量 也不 够 稳 定 。3） 对 于 大 批 量 生 产 ， 经 常 要

6、调 整 机 械 手 的 对 心 ， 浪 费 大 量维 修 时 间 。HT099通 用 型 机 械 手 是 一 种 双 模 轮 胎 定 型 硫 化 机 机 械 手 的 优化 设 计 ， 可 直 接 应 用 在 新 机 的 制 造 上 ， 又 可 用 在 老 机 的 改 造 上 ，因 此 具 有 极 大 的 推 广 价 值 和 显 著 的 经 济 效 益 。双 模 轮 胎 定 型 硫 化 机 机 械 手 的 用 途 是 将 生 胎 从 存 胎 器 提 起 送至 下 模 上 定 位 ， 充 汽 定 型 。 机 械 手 的 设 计 是 针 对 胚 胎 的 形 状 ， 使其 在 抓 胎 时 能 形 成

7、一 筒 形 钩 爪 ， 在 中 心 机 构 的 配 合 下 ， 能 够 防 止胶 囊 外 逃 和 给 予 胶 囊 导 向 ， 使 胶 囊 一 边 下 降 ， 一 边 充 汽 膨 胀 ， 顺利 地 输 入 内 腔 ， 进 行 装 胎 和 预 定 型 。 二 、 系 统 组 成在 影 响 轮 胎 均 匀 性 的 因 素 中 ， 与 硫 化 机 机 械 手 有 关 的 占15%左 右 ， 由 此 可 见 ， 机 械 手 对 轮 胎 质 量 的 影 响 相 当 大 ， 所 以 作为 硫 化 机 专 业 生 产 厂 家 ， 特 别 看 重 机 械 手 的 性 能 、 质 量 ， 把 机 械手 的 改 进

8、 单 独 立 项 ， 成 立 开 发 小 组 。 在 设 计 过 程 中 ， 主 要 作 了 以下 改 进 ：1、 单 行 程 气 缸 改 为 双 行 程 气 缸 。用 单 行 程 气 缸 会 出 现 以 下 两 种 情 况 ： 当 机 械 手 的 爪 片 张 开 满 足 不 把 坯 胎 上 缘 的 钢 丝 撑 变 形的 尺 寸 收 缩 时 ， 爪 片 容 易 夹 住 胶 囊 上 卡 盘 ， 爪 片 片 退 出 困难 ， 若 强 行 退 出 ， 则 冲 击 其 相 关 部 件 ， 造 成 机 械 手 的 重 复 精度 低 并 影 响 设 备 的 寿 命 。 当 机 械 手 的 爪 片 满 足

9、收 缩 能 顺 利 从 胶 囊 上 卡 盘 退 出 尺寸 张 开 时 ， 又 很 容 易 把 坯 胎 上 缘 的 钢 丝 撑 变 形 ， 从 而 影 响 成品 轮 胎 的 质 量 。 传 统 硫 化 机 的 机 械 手 不 能 解 决 、 所 出 现 的 问 题 ， 要 寻求 该 问 题 的 最 优 解 ， 需 突 破 常 规 的 设 计 理 念 ， 把 单 行 程 气 缸改 为 双 行 程 气 缸 ， 即 机 械 手 放 胎 时 ， 气 缸 走 S1行 程 ,爪 片不 会 与 胶 囊 上 卡 盘 干 涉 ， 较 好 地 保 护 了 设 备 ;机 械 手 上 升时 ， 气 缸 走 S2-S1行

10、 程 ， 机 械 手 抓 胎 时 ， 气 缸 走 S2行 程 ，缩 到 最 小 ， 便 于 抓 胎 。用 双 行 程 气 缸 可 以 避 免 出 现 以 上 、 两 种 情 况 ： 机 械 手 的 张 开 、 闭 合 气 缸 选 用 国 产 三 位 部 进 气 缸 （ 即 双 行 程气 缸 ） ， 型 号 ： 10A-5（ N） SD50X40X130（ 带 开 关 型 ） 。 当 机 械 手 的 爪 片 收 缩 放 胎 时 ， 气 缸 只 走 S1行 程 ， 爪 片内 侧 与 胶 囊 上 卡 盘 不 相 干 涉 （ 此 点 设 为 B） ， 当 爪 片 从 胶囊 上 卡 盘 退 出 上 升

11、收 缩 时 再 走 S2-S1行 程 （ 此 点 设 为 C） ，从 而 满 足 下 次 顺 利 抓 胎 。 当 机 械 手 的 爪 片 抓 张 开 时 ， 气 缸 走 S2行 程 （ 此 点 设 为A） ， 不 会 把 坯 胎 上 缘 的 钢 丝 撑 变 形 ， 从 而 保 证 了 成 品 轮 胎 的质 量 。注 ： S1为 气 缸 从 最 大 行 程 到 能 顺 利 从 胶 囊 上 卡 盘 不 相 干 涉所 走 行 程 。S2为 气 缸 最 大 行 程 ， 但 又 满 足 能 顺 利 抓 胎 ， 完 全 张 开 时又 不 会 坯 胎 上 缘 的 钢 丝 撑 变 形 的 行 程 。所 选 气

12、 缸 是 带 开 关 型 的 。 机 械 手 的 圆 度 、 对 中 度 、 同轴 度 分 别 达 到 0.5mm,这 样 的 精 度 ， 在 同 行 业 ， 处 于 领 先 地位 。 3、 采 用 T型 导 轨 式 。 导 轨 用 QT50， 滑 块 用 45#， 这 样 ， 抓胎 器 既 耐 磨 又 稳 定 、 可 靠 。 4、 采 用 三 个 (六 片 式 抓 胎 器 )或 四 个 (八 片 式 抓 胎 器 )轴 承悬 挂 式 ， 使 转 动 盘 转 动 灵 活 ， 维 护 、 维 修 方 便 。 5、 把 单 立 柱 改 为 双 立 柱 ， 增 加 机 械 手 上 下 运 动 的 可

13、靠 性 、 平稳 性 。 6、 整 个 机 械 手 的 调 整 均 取 消 传 统 用 的 顶 丝 ， 在 上 支 架 上 采 用拖 板 结 构 ， 调 节 双 立 柱 的 垂 直 度 ， 调 节 好 后 ， 打 上 定 位 销 。 提 高了 重 复 精 度 。7、 机 械 手 的 组 成 ： 包 括 自 由 移 动 的 底 座 (1)， 安 装 于 该 底座 (1)上 的 立 柱 (2)， 该 立 柱 (2)上 安 装 伸 缩 横 梁 (3)， 该 伸 缩横 梁 (3)上 安 装 该 机 动 机 械 手 的 抓 取 机 构 (4)； 所 述 的 抓 取 机构 (4)设 置 起 驱 动 整 个

14、 抓 取 机 构 动 作 的 机 械 爪 气 动 驱 动 中 心 结构 (5)， 该 抓 取 机 构 (4)还 设 置 执 行 抓 取 动 作 的 机 械 爪 组 (6)，上 述 机 械 爪 组 (6)和 机 械 爪 启 动 驱 动 中 心 结 构 (5)之 间 设 置 机械 爪 组 (6)的 开 合 装 置 (7)。该 机 械 手 具 有 可 以 自 由 移 动 的 底 座 ， 能 够 非 常 容 易 的 将 硫 化好 的 轮 胎 或 者 待 硫 化 的 胎 胚 向 任 意 地 方 抓 取 或 者 移 送 ； 还 巧 妙 的设 计 取 胎 和 装 胚 由 同 一 个 机 械 手 完 成 ；

15、同 时 实 现 了 尽 量 紧 凑 而独 立 的 控 制 多 台 组 机 械 爪 ， 结 构 简 单 、 巧 妙 。整 个 机 械 手 的 改 进 后 ， 提 高 了 精 度 ， 便 于 装 配 、 调 整 、 维 修 。 按 照 轮 胎 硫 化 机 的 检 测 方 法 的 有 关 规 定 执 行 。 机 械 手 卡 爪 轴 线 在 装 胎 位 置 与 中 心 机 构 中 心 或 下 热 板 内 孔 中 心 的同 轴 度 0.5。装 胎 机 构 的 垂 直 度 0.5抓 胎 器 抓 胎 部 位 与 下 蒸 汽 室 （ 热 板 ） 的 平 行 度 0.5。抓 胎 器 抓 胎 部 位 与 中 心

16、机 构 的 同 轴 度 的 重 复 精 度 0.2。抓 胎 器 抓 胎 部 位 的 圆 度 （ 在 400mm时 ） 0.5。三 、 具 体 实 现 ：1、 行 走 小 车 ： 采 用 变 频 系 统 控 制 ， 实 现 自 动 对 位 ， 位 置 自 动矫 正 。 小 车 运 行 工 艺 图 如 下 ：2、 机 械 手 臂 ： 采 用 变 频 系 统 控 制 ， 实 现 自 动 对 位 ， 位 置 自动 矫 正 。 取 胎 和 装 胚 工 艺 图 如 下 :四 、 系 统 组 成 及 工 作 节 拍1、 系 统 组 成序 号 项 目 规 格 说 明01 移 动 小 车 定 位 精 ：0.3mm采 用 交 流 变 频系 统 驱 动02 机 械 手 上 升 及 伸 缩机 构定 位 精 ：0.3mm采 用 交 流 变 频系 统 驱 动03 爪 子 展 开 机 收 缩 定 位 精 ： 1mm 采 用 双 行 程 气缸04 机 械 手 负 重 负 荷 200Kg2、 工 作 节 拍序 号 动 作 速 度 说 明01 小 车 运 行 速 度 31m/min 速 度 可 调02 机 械 手 上 下 速 度 30m/min 速 度 可 调03 机 械 手 前 伸机 回 缩速 度 30m/min 速 度 可 调04 爪 子 展 开 及回 缩速 度 150mm/S