气门通用伺服气动机械手的研制探析

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气门通用伺服气动机械手的研制探析

来源：中国设备工程作者：李昌平;赵雷;杨川

发布于：2019-03-28 共1745 字

　　摘　　　　　要：为了解决简易气动机械手送料精度低、稳定性不高、维护频率高, 经常出现送

料不到位、气门报废等问题, 以气门生产工序中的锥面磨床为对象, 设计气门通用机械手, 采用

气动与伺服驱动结合的方式, 核心定位结构采用伺服电机带动滚珠丝杆驱动, 同时取代连杆结构,

运行良好, 送料精度高, 稳定性高, 故障率低。

关键词：气门; 机械手; 伺服; 气动系统;

气门是内燃机上的重要零部件, 气门加工属于大批量生产, 工艺过程较为复杂, 加工工序较多, 余

量小, 节拍快, 质量要求高。部分气门生产企业已经开始自动化改造, 采用简易气动机械手替代

人工。如车床上下料、磨床上下料、切断上下料等都采用了简易气动机械手。简易气动机械手

能够替代人工, 但送料精度低, 稳定性不高, 维护频率高, 经常会出现送料不到位, 导致气门报废

的情况。为解决这一问题, 重庆永丰精锐气门有限公司和重庆机电职业技术学院合作, 以气门生

产工序中的锥面磨床为对象, 使用气动伺服控制结合的方式重新设计了上下料机械手。

简易机械手由气缸驱动, 并且使用旋转连杆结构, 气缸的推力受气压影响较大。企业的气源系统

气压波动较大, 导致气缸输出推力不稳定, 影响定位精度。摆臂机械手和接料结构使用旋转连杆

结构, 定位误差较大, 同时当气缸使用出现一定的磨损后误差更大, 导致稳定下降, 故障率增高。

1　气门通用机械手整体结构设计

根据对简易机械手的分析, 简易机械手问题存在的主要原因在于核心定位结构采用气动驱动, 核

心传动采用连杆结构导致。故针对以上原因, 重新设计了机械手, 采用气动与伺服驱动结合的方

式, 核心定位结构采用伺服电机带动滚珠丝杆驱动, 同时取代连杆结构, 全部使用直线传动。

如图 1所示, 气动与伺服技术结合的气门通用机械手主要由三大部分构成:支架系统, 自动料仓系

统, 抓取机械手系统。支架系统主要起支撑整个机械手系统, 具有良好的刚性和强度, 保证自动

料仓满载负荷时能够稳定支撑, 抓取机械手在高速运行的时候能够保持刚性, 将震动控制在稳定

的范围内。自动料仓系统具备储存气门的功能, 可以根据气门的大小进行调整, 可以适应不同大

小的气门。还具备分料功能, 将存储的气门一个一个的分离出来。还具有流水线接口, 可以适用

于人工装料, 也适于自动流水线连接自动进料。

图1 气动与伺服技术结合的气门通用机械手结构图

　 2　关键部件结构设计

　　 2.1　抓取机械手系统的设计

如图 2所示, 抓取机械手主要作用是将自动料仓里的气门, 精确的抓取到机床气门装夹位置。抓

取机械手系统主要由伺服电机、直线模组、缓冲器、上下气缸、送料气缸、气动夹爪构成。伺

服电机驱动直线滑台左右做直线运动, 直线滑台主要由直线导轨和滚珠丝杠。直线滑台带动上

下气缸左右运动。上下气缸主要做上下直线运动, 带动送料气缸和气动夹爪。在上气缸上端装

有缓冲器, 主要起行程缓冲和行程调整的作用。

　 2.2　直线滑台设计

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摘要：

气门通用伺服气动机械手的研制探析来源：中国设备工程作者：李昌平;赵雷;杨川发布于：2019-03-28共1745字　　摘　　　　　要：为了解决简易气动机械手送料精度低、稳定性不高、维护频率高,经常出现送料不到位、气门报废等问题,以气门生产工序中的锥面磨床为对象,设计气门通用机械手,采用气动与伺服驱动结合的方式,核心定位结构采用伺服电机带动滚珠丝杆驱动,同时取代连杆结构,运行良好,送料精度高,稳定性高,故障率低。关键词：气门;机械手;伺服;气动系统;气门是内燃机上的重要零部件,气门加工属于大批量生产,工艺过程较为复杂,加工工序较多,余量小,节拍快,质量要求高。部分气门生产企业已经开始自动化改造,...

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