本站原创摘 要本文首先对机械手的发展情形和动向进行了分析和总结,接着对数控机床上下料机械手的设计进行了分析,同时对机械手的优势和运用做了简单的介绍.最后得出结论：将机械手与机床设备合为一个柔性体,在很大程度上能够节省工件输送装置,架构比较紧凑,同时适应能力较强,在技术和经济上对机械手进行考虑都是有必要的.
关 键 词数控机床；机械手；设计
中图分类号TG659文献标识码A文章编号1674-6708（2012）68-0071-02
在数控机床的各项性能指标和整体布局上,输送技术对其有着直接性的影响.在缸体加工过程中,发动机缸体的三轴孔加工是一项十分重要的程序和环节,该环节在很大程度上确保了三轴孔在加工过程中的精确度；在缸体的纵向上,应当配置若干个固定的导向设施,用于支撑镗杆；传统意义上的三轴孔镗床,其架构复杂,同时存在防护难度大、输送速度较慢等诸多问题,在很大程度上给数控机床的生产节拍造成了影响.为了解决上述困难,大连机床企业首次研究并设计了空中布局的数控机床上下料机械手,这不仅强化了数控机床的刚性,同时也解决了数控机床在排屑过程中所面临的一系列难题,实现了转机缸体在输送过程中所表现出的柔性；通过对伺服驱动技术,在很大程度上减少了输送机床在输送过程中的时间,同时实现了工序的分解,致使数控机床的节拍从原来的6min下降到现在的3.2min；在一定意义上达到了用户在节拍方面的一些要求,与此同时,在很大程度上也提高了数控机床的自动化.
1机械手的发展情形与动态
从国内外所有机械手的发展现状来看,在现阶段,对机械手的研究和开发已趋于,机械手的发展现状与动态,可以总结为：第一,模块化与可重构化是现阶段机械架构发展的主要动向；其二,PC机的开放型控制器是机械手体系发展的一个主要方向,其目的就是为了完善机械手,使其逐渐走向网络化和标准化；器件集成度得以强化,架构设计玲珑,同时运用过了模块化架构；在很大程度上强化了机械手体系的安全性和可靠性,同时也满足机械手在维修和防护方面的一些便捷性；第三,传感器在机械手中发挥了十分重要的作用,不仅运用了传统的速度传感器、位置传感器等,同时也引进了先进的视觉传感器、触觉传感器和听觉传感器,促使机械手逐渐向智能化方向发展和推进；第四,装配、焊接等机械产品逐渐向模块化、标准化及系列化方向推进和发展,及系统动态的仿真等.
2机械手手爪架构的设计分析
机械手手爪的类型较多,其主要用于作业的操作和装置,按照不同的作业方法和操作,可以将手爪分为测量式手爪、加工式手爪及搬用式手爪等.所谓搬用式手爪,即为多种类型的夹持装置,其主要用于对物体的搬用和抓取；加工式手爪,即为附有焊、铣刀等工具的机械手附加设备,其主要用于对作业的加工；所谓测量式手爪,即为附有传感器的一种附加设备,其主要用于对作业的检验和测量.在机械手手爪的设计过程中,应当遵循以下几个方面的要求：其一,根据机械手作业的具体要求对机械手手爪进行相应的设计和开发；其二,机械手手爪的专用性和万能型之间存在一定的矛盾.万能手的架构设计比较繁琐,有时还会出现无法实现的现象,以工业的实际应用为出发点,将重点应放在对各类专用的、工作效率较高的机械手的研究和设计上,确保工业机械手的所有工作性能的实现和健全,在这里,我们不赞成通过一个万能手来完成所有工作,应当考虑机械手在设计过程中所发挥的一些经济效益；其三,确保手爪的通用性.所谓机械手爪的通用性,即为通过数量有限的手爪来适应不同要求的机械手,这就给末端执行器提出了一定的要求,即要求其末端配置一个标准的机械接口,保证末端执行器能够标准化运用.
3机械手设计方案的运行
因为机械手手臂在运作过程中表现为直线式,并且考虑到机械手在刚度、运动过程中所表现出的稳定性和安全性、动态性能等方面的一些要求,所以应当选取液压驱动方式,基于液压缸所表现出的直接性驱动,液压缸不仅是执行件,同时也是驱动件,所以,在设计过程中可以取消对执行件的设计,又由于液压缸在运动过程中表现为直线式,所以,在其控制上的难度较低,便于计算机管理和控制.
除此之外,机械手手臂由于在其具体工作及控制方面的一些要求,所以在机械手手臂的过程中,应当控制其结构的设计,不应过大,如果只依赖加大液压缸的直径来实现刚度的提高,那么将无法实现系统刚度的一些要求.所以,在设计过程中,额外添加了导杆机构,在小臂上安置了两个导杆,两导杆和活塞杆共同形成了一个等边三角形,在最大程度上加大了小臂的刚度；在大臂上安置了四个导杆,四个导杆构成了四边形,为了最大限度的降低大臂的重量,每个导杆都引用了空心架构.
4机械手的优势和应用
机械手实施方案具有速度快、工作效率高、负载能力强、移位精度高及故障出现频率低等诸多方面的优点.
机械手在DK050机床上的成功运用,是数控机床柔性输送方面的一大创新.在今后的数控机床的生产过程中,机械手的开发和运用将会得到前所未有的发挥,同时为广大用户提供了极大地方便,能够产生较大的生产效益和经济效益.
5结论
机械手在机械行业中的运用已经成为一种必然的趋势,同时这种运用将得到前所未有的发挥,机械手能够成功的运用于机械零件的组装和加工工件的装卸与搬运,尤其体现于组合机床以及自动化数控机床上的运用和创新.将机械手与机床设备合为一个柔性体,在很大程度上能够节省工件输送装置,架构比较紧凑,同时适应能力较强,在技术和经济上对机械手进行考虑都是有必要的,所以,对数控机床上下料机械手进行研究和设计是一种必然.