1、收稿日期:1998-11-02第一作者:男,1968年生,助工全自動(dòng)裝箱機(jī)的研制(四自動(dòng)裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì)鄒文生劉曄朱景環(huán)(南昌大學(xué)電子信息工程學(xué)院南昌330029摘要介紹了自動(dòng)裝箱機(jī)的第三個(gè)主要部分,自動(dòng)裝箱機(jī)械手。具體說(shuō)明了它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作狀況。關(guān)鍵詞自動(dòng)裝箱機(jī),機(jī)械手,研制分類號(hào)TP24212引言自動(dòng)裝箱機(jī)的核心部分是自動(dòng)裝箱機(jī)械手。它的功能是把走瓶臺(tái)上的一箱瓶子(如酒一箱20瓶一次抓起來(lái),裝入走箱槽上的空箱內(nèi)。這個(gè)工序雖然很簡(jiǎn)單,工人操作時(shí),因速度很快,是一項(xiàng)繁重的體力勞動(dòng),一般只能連續(xù)工作一小時(shí)就要輪換休息,才能保持裝箱速度。即使如此,平均每人每小時(shí)還只能裝十多箱。由于是單調(diào)而繁重

2、的勞動(dòng),很容易疲勞,打破瓶子的情況也是常事。按千分之一的損耗計(jì)算,一天裝6000箱要損失6箱,一年按200d 計(jì)算,約損失1200箱,實(shí)際損耗率可能要高得多。用機(jī)械手不僅可以代替30多個(gè)強(qiáng)勞動(dòng)力,而且損耗也可以大大減少。本文介紹自動(dòng)裝箱機(jī)的第三部分,自動(dòng)裝箱機(jī)械手,其余部分已另文發(fā)表1,2,3。1自動(dòng)裝箱機(jī)械手自動(dòng)裝箱機(jī)械手要把走瓶臺(tái)上的瓶子裝到走箱槽的箱子里,這個(gè)過(guò)程和在平臺(tái)上移動(dòng)不一樣,要一下子把一箱的瓶子凌空提起,快速而準(zhǔn)確地裝進(jìn)箱子里,比在平臺(tái)上更容易打破瓶子。由于動(dòng)作比較簡(jiǎn)單,只是抓住瓶頭,上下升降,前后伸縮,所以設(shè)計(jì)成單臂機(jī)械手。關(guān)鍵是要抓得住,能準(zhǔn)確到位,平穩(wěn)放下。我們采用雙速電

3、機(jī),由電腦控制電機(jī)間的協(xié)調(diào)工作,圓滿地實(shí)現(xiàn)了上述要求。111自動(dòng)裝箱機(jī)械手的結(jié)構(gòu)自動(dòng)裝箱機(jī)械手由立式機(jī)架、大小手臂、抓瓶附件和電機(jī)等組成。能前后伸縮和上下運(yùn)動(dòng)(見圖1。大臂7固定在立式機(jī)架6上,整個(gè)手臂在機(jī)架內(nèi)可上下移動(dòng)。小臂8可以在大臂內(nèi)前后伸縮。在小臂前端有抓瓶附件(或稱手爪9,附件的下端是抓瓶頭10,它的數(shù)量為一箱的瓶數(shù)(如圖上是4排20只。抓瓶頭的運(yùn)行軌跡如圖2,其中,段是抓瓶頭3升降。抓瓶頭從起始位置沿段下降到走瓶臺(tái)5的抓瓶位置。抓住瓶子4后沿段提起。單向行程約第23卷第2期1999年6月南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版Journal of Nanchang University (Natura

4、l Science Vol.23No.2J un.1999 200mm ,單程運(yùn)行時(shí)間約112s 。,段是水平伸縮。沿段把瓶子從走瓶臺(tái)上方移到走箱槽1的空箱2的上方。單向行程約900mm ,單程運(yùn)行時(shí)間約2s 。,段也是升降。沿段下降,把瓶子裝入空箱內(nèi)。單向行程約700mm ,單程運(yùn)行時(shí)間約115s 。放下瓶子后,空的抓瓶頭沿段回升,再沿段返回起始位置。加上抓瓶和放瓶的時(shí)間約115s 。這樣裝一箱的時(shí)間約11s ,可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)裝300箱以上,這種裝箱速度能滿足國(guó)內(nèi)各種灌裝線的要求 。圖1自動(dòng)裝箱機(jī)械手示意圖圖2機(jī)械手的行程軌跡機(jī)械手的升降由電機(jī)2帶動(dòng)(配1/40的變速箱3,是一臺(tái)2-8級(jí)帶電

5、磁制的電機(jī),段行程短,啟動(dòng)8級(jí)電機(jī),慢速運(yùn)行,保證抓瓶頭能平穩(wěn)而可靠地抓住瓶子。在,段行程長(zhǎng),啟動(dòng)2級(jí)電機(jī),快速運(yùn)行。為了保證平穩(wěn)停機(jī),在到達(dá)終點(diǎn)前停止快速電機(jī),先讓其自行滑行,再啟動(dòng)慢速電機(jī)運(yùn)行到位。兩級(jí)電機(jī)的配合,保證抓瓶頭提著一箱瓶子裝入箱內(nèi)不會(huì)因撞擊箱底而打破瓶子,達(dá)到平穩(wěn)快速到位的目的。水平伸縮運(yùn)動(dòng)由電機(jī)4帶動(dòng)(配1/70變速箱5,這是一臺(tái)4級(jí)帶電磁制動(dòng)的電機(jī)。這一段是在空間運(yùn)動(dòng),雖然電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沖擊力比較大,由電腦協(xié)調(diào)電機(jī)的工作,可以減少?zèng)_擊。只要抓瓶頭抓得穩(wěn),瓶子間不會(huì)互相碰撞,機(jī)械手就能正常運(yùn)行。機(jī)械手的行程全由接近開關(guān)定位。這種開關(guān)經(jīng)我們改裝后對(duì)行程的調(diào)節(jié)十分簡(jiǎn)便、靈活,可適應(yīng)

6、各種行程的機(jī)械手。圖3抓瓶頭112抓瓶頭抓瓶頭是機(jī)械手的重要部件,它的結(jié)構(gòu)如圖3。鐘型金屬外殼1,在內(nèi)套3上有四只通氣孔2。最里面是鐘型橡皮罩4。當(dāng)抓瓶頭套在瓶頭6上時(shí),通過(guò)氣管5向夾層內(nèi)充壓縮空氣,橡皮罩向內(nèi)鼓脹,緊緊箍住瓶頭,達(dá)到了手抓瓶子的效果。放氣后,橡皮罩復(fù)原,松開瓶頭,即可放下瓶子。用橡皮罩抓瓶子是軟接觸,只要?dú)鈮鹤銐虼?抓穩(wěn)瓶子是不成問(wèn)題的,但是壓力過(guò)大會(huì)損壞橡皮內(nèi)罩。一般氣壓控制在3個(gè)大氣壓左右。這種抓瓶頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又可靠。抓瓶頭的數(shù)量和排布都按箱子的大小,形狀和一箱的裝瓶量等因素來(lái)設(shè)計(jì)。整個(gè)抓瓶附件是一只獨(dú)立的部件,對(duì)不081南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版1999年同裝箱對(duì)象有各自的抓

7、瓶附件,使用時(shí)可按需要選用相應(yīng)的抓瓶附件。壓縮空氣由空壓機(jī)通過(guò)圖1中的氣管1,穿過(guò)手臂送到抓瓶頭的夾層內(nèi)。由于壓縮空氣用量很少,通常不需要單獨(dú)配空壓機(jī),由灌瓶機(jī)的空壓機(jī)供應(yīng)已經(jīng)足夠。2結(jié)束語(yǔ)機(jī)械手的上下移動(dòng)和前后伸縮都是直線運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手臂的動(dòng)力采用電機(jī),臂的升降采用雙速電機(jī),由電腦控制轉(zhuǎn)換。這樣既平穩(wěn)又能快速準(zhǔn)確到位。抓瓶頭采用壓縮空氣鼓脹橡皮套箍緊瓶頭來(lái)抓瓶,是軟接觸,不會(huì)損傷瓶子,抓得又牢。放氣即可放瓶,這樣既快又可靠。參考文獻(xiàn)1鄒子良,劉曄,朱景環(huán)1自動(dòng)裝箱機(jī)的研制(一1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版,1997,21(3:2012052劉曄,鄒子良,朱景環(huán)1自動(dòng)裝箱機(jī)的研制(二1電磁

8、兼容性技術(shù)1南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版,1997,21(3:2152183鄒文生,朱景環(huán),劉曄1自動(dòng)裝箱機(jī)的研制(三1自動(dòng)走瓶臺(tái)和自動(dòng)走箱槽的設(shè)計(jì)1南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版,1998,22(3:236238THE DEVOLOPMENT OF AUTOMATIC LOADINGCHEST MACHINE (4MECHANICAL HAN D FOR AUT OMATIC LOADING CHEST MACHINEZ ou Wensheng Liu Y e Zhu Jinghuan(College of Electronic Information Engineering ,Nanchang University ,Nanchang ,330029Abstract The paper introduced the third part of automatic loading chest machine ,the mechanical hand for automatic loading chest machine ,and explained in det