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【OFweek维科网】自动上下料机器人及其末端夹持机构设计


如今硫化机技术已逐渐实现自动化、智能化 ， 但是相应的上下料系统却发展较慢 ， 自动化程度较低 ， 因此 ， 实现硫化机自动上下料的需求十分迫切 。 为此 ， 针对工作对象 ， 设计的机器人和末端夹持机构有如下详述 。
一、机器人的工作对象和负载
机器人的工作对象为轮胎 ， 如图1所示 ， 包括生胎和成品胎；二者在性质和尺寸上都有差别 ， 生胎较软 ， 成品胎较硬 ， 成品胎较生胎外圈直径较大、内圈直径较小、高度较小 。 每个轮胎净重约为3Kg 。 此外 ， 由于成品胎与模具黏合较紧 ， 取胎时轮胎对机器人末端夹持机构有500～600N 的冲击力 。
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图1
二、机器人的工作空间
如图2为机器人工作相对位置图 ， 图3为相对高度图 。
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图2
【【OFweek维科网】自动上下料机器人及其末端夹持机构设计】
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图3
三、机器人总体结构设计
轮胎装卸机器人采用圆柱型工业机器人 ， 直线部分可采用液压驱动 ， 可输出较大的动力 ， 能够伸入型腔式机器内部 。 下图机器人具有三个自由度 ， 即两个移动副、一个旋转副：底座与其他部分之间为移动副、腰部与底座间为旋转副、小臂与大臂之间为移动副 。
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图4 机器人主要结构图
四、机器人末端夹持机构的设计
机器人本体是机器人末端夹持机构运动到定点的基础 ， 而机器人手爪（末端夹持机构）是机器人胜任预期任务的基础 ， 因此设计三套机构：内撑机构用于完成抓取和定型、下压机构用于完成生胎安放、外推机构和内撑机构共同完成成品胎抓取 。
4．1内撑结构的设计
由于必须使轮胎内径完全与夹持机构相接触 ， 所以通过内撑力使轮胎定型 。 内撑机构由五个相同的连杆机构组成 ， 并呈圆形排列 。 每个连杆机构由三个连杆组成 ， 但机构曲柄由一圆盘代替 ， 因此可视为一个四连杆机构 。
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图5 內撑机构示意图
4．2下压结构的设计
内撑结构抓起轮胎之后 ， 其中的五个圆弧会构成一个整圆与轮胎内径完全接触 。 当轮胎运送至模具上方后 ， 气缸收缩 ， 此时由于生胎较为柔软 ， 会立即变形 ， 无法顺利进入模具 。 因此设计下压机构 ， 用一个双滑块机构实现水平方向运动与竖直方向运动的转换 。
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图6 下压机构示意图
4．3外推机构的设计
外推机构由三组推手组成 ， 每组推手有两个推动装置 。 其中一个由气缸推动直接前进；另一个由气缸、平行四边形机构、双滑块机构组成 ， 沿椭圆曲线作平动 。 控制两个推动装置动作的时序 ， 可以完成抓取任务 。
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图7 外推机构示意图
4．4夹持机构总体效果
图8 正视图
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图9 俯视图


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