李连升 机油冷却器芯分子总成装配机械手设计
而通过丝杠
回转工作台托盘丝杠螺母轴花键轴套筒轴承轴承同步带步进电机同步带步进电机
图3-2上料装置方案二
带动螺母沿导柱上升。螺母上均匀分布的三个支撑柱穿过工作台上的小孔将托盘托起一定的高度。在机械手抓完一个托盘上最后一个工件时，螺母再上升时会触动安装在箱体上的一个行程挡块，控制机构便会发出信号使步进电机反转，从而带动螺母下降。当螺母下降到一定高度时，又会触动另一个行程挡块，电机随即停止作用。此时，中心轴所连步进电机开始作用，带动工作要旋转到下一个工位，然后停止作用，进入下一个循环中。
该方案具体的原理简图如图3-3。 方案四：
在该方案中，在该方案中，中心轴通过同步带与步进电机相连，通过步进电机来控制工作台的回转角度。另外，是用丝杠螺母副来控制托盘的上升。在此处丝杠轴用轴承固定在箱体上，它的一端通过同步带与步进电机相连。此处螺母处于丝杠上两个轴承之间部位。当机械手抓取一个工件后，步进电机在控制系统的作用下开始工作，从而通过丝杠带动螺母沿导柱上升。螺母上均匀分布的三个支撑柱穿过箱体及工作台上的小孔将托盘托起一定的高度。在机械手抓完一个托盘上最后一个工件时，螺母再上升时会触动安装在箱体上的一个行程挡块，控制机构便会发出信号使步进电机反转，从而带动螺母下降。当螺母下降到一定高度时，
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又会触动另一个
回转工作台托盘支撑柱丝杠螺母丝杠轴轴承轴套筒同步带轴承同步带步进电机步进电机
图3-3上料装置方案三
行程挡块，电机随即停止作用。此时，中心轴所连步进电机开始作用，带动工作要旋转到下一个工位，然后停止作用，进入下一个循环中。
该方案具体的原理简图如图3-4。
定位销 托盘回转工作台支撑柱轴丝杠螺母轴承丝杠同步带轴承同步带步进电机步进电机
图3-4上料装置方案四
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3.2.2 上料装置设计方案的比较及确定
在方案一中，三相异步电机不能保证工作台旋转的精度。另外，工件每次上升相当与散热片或水隔板厚度的高度，因此每次上升的高度很小，汽缸达不到这个精度。
在方案二中，步进电机可以保证工作台的回转精度。但是在此结构中，丝杠要一边旋转一边上升，结构不是很合理。
在方案三中，步进电机可以保证工作台的回转精度，丝杠只需做旋转运动。但是螺母位于丝杠的一端，是一个悬臂机构，从结构和受力角度来看均不合理。
在方案四中，步进电机可以保证工作台的回转精度，丝杠只需做旋转运动，螺母位于两固定轴承之间，轴的结构和布置更合理。但是相较于第三种方案，螺母位置的改变将导致托盘尺寸的增加，从而使回转工作台占用空间加大。
我们从工厂实际所给的安装空间及结构和受力角度综合考虑后，最终确定用第四种方案。但仅是利用步进电机并不能保证回转工作台的回转精度，因为步进电机也必定存在工作误差。因此，我们在工作台的侧面设有定位销来保证其回转精度。
3.3机械手的设计方案
3.3.1机械手手臂的设计
由于整个装配线的装配效率主要取决于散热片和水隔板的装配，为了提高效率，我们选用的是回转式双臂机械手。机械手的两个手臂成90度，一个手部在抓取时，另一个正好在间工件放在装配线上的规定位置。
机械手和上料装置的布置简图如图3-5。
3.3.2 机械手的手部设计
1．常见的手部结构形式
根据被抓取物件的材质、形状、尺寸、重量以及其它一些特征（如易碎性、导磁性、表面光洁度等）的不同，常见的手部结构形式可分为以下几种：
（1）夹钳式手部：手指是夹钳，利用夹钳的开闭来完成抓取和松开功能。 （2）气吸式：手指是橡胶吸盘和塑料吸盘，利用控制真空吸力或负压吸力的大小吸住和松开工件。
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（3）磁吸式：手指是电磁或永久磁铁，利用磁吸力来吸住铁磁性材质的工件。
（4）其它型式：如在手部安装喷枪、焊枪、扳手、电动螺钉（母）拧紧器、电钻等工具的专用机械手。
图3-5 机械手与料仓布置简图
2．机械手部的选用 （1）钳抓式手部
钳抓手部应用最广泛，一般由手指、传力机构和驱动装置组成。
①手指：手指是直接与物件接触的构件，也是传力机构的构件。常用的手指运动型式可分为回转型和平移型两种。如图4-2、4-3所示，回转型手指因结构简单，易于制造而得到广泛应用，常用于夹持圆形工件，但因其开闭角小，且当工件直径变化时，其轴心位置也随之变化而变化，故回转型手指当所夹持工件直径变化大时，受到一定限制。平移型手指常用来抓取方形工件，当用手抓取圆形工件时，工件直径变化不影响其轴心位置，故适应于不同直径的工件，但因其结构复杂而较少采用。
为了适应被抓取工件的尺寸、重量、表面形状和抓取部位（外圆或内孔）的变化，其结构形式又分为平面型手指和V型手指，三抓和二抓手指。外卡式和内卡式手指等几种。
② 传力机构：传力机构型式较多，常用的有滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式等。
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（2）气吸式手部
气吸式手部是利用吸盘（用橡胶或软性塑料制成的皮碗）内形成负压将工件吸住的。
气吸式手部一般由相当于手指的吸盘，支架和控制气体的阀或进排气管路组成。
气吸式手部适用于搬运一些不受材质影响的薄片状轻型工件，如矽钢片、薄铁片、板材、纸张及薄壁易碎的玻璃器皿，弧形壳体等表面平整光滑、无孔无油的零件。它的优点是结构简单、重量轻、惯性小。手部与支撑之间的连接可用弹性连接，也可用螺纹连接。工作时，只要手部内腔达到一定的真空度，便可以吸取物件。
根据形成负压的方法不同，可将气吸式吸盘分为三种：
①．挤压式 是利用外力作用将吸盘压在物件表面上，迫使吸盘变形挤出盘内空气形成负压依靠与大气的压力差而吸住物件的。当吸盘与大气相通时，即将物件放下。这种方法结构较简单，但吸力较小，一般用于吸取轻型物件。
②气流负压式 是借助喷嘴所喷射的高速压缩空气，将吸盘内部的空气带走形成负压（真空）而吸住物件的。这种吸盘由于结构简单，气源方便，吸力可靠，故应用较多。
③真空泵式 是利用真空泵抽出吸盘内部的空气而吸住物件的，这种方法工作可靠性强，使用方便。但需要真空泵设备，成本较高，具有真空泵的进排气系统。
（3）磁吸式手部
电磁式吸盘是安装在手臂的前端，通过电磁吸力把工件吸住。
当线圈通入电流后，在铁芯内外激起磁场，由线圈出来的磁力线经过铁芯、空气隙和被磁化的衔铁而形成闭合回路。
电磁铁主要由铁芯、绕在铁芯上的线圈及原来不显磁性的铁磁物质制成的衔铁所组成。
具体选用哪种手部必须根据所装配零件的外形尺寸来选择。由于隔板是铁制品故选用磁吸式手部，而散热片材料中不含铁不能用电磁式手部的抓取，散热片和水隔板的尺寸都很小，都是薄片状（散热片厚3.2mm，水隔板厚1.8mm）的，