基于多个气缸驱动的叶片自动压型机械手设计与应用研究

作者简介：李浩（1984.11-），性别男，汉族，籍贯：山东省临沂市莒南县，现工作于临沂市铸信机械有限公司，研究方向：机械制造，硕士研究生

摘要：在开展工业生产活动的过程中，存在一定安全隐患，因此如何实现安全生产成为当前重点研究内容。此时，可从技术层面出发，对机械设备进行创新与优化，不仅可实现安全生产目的，同时还可提升生产质量与效率。对于传统工业活动来说，采用人工方式开展冲压作业，此过程安全隐患较高，工作强度较高，针对此情况提出了应用叶片自动压型机械手理念，利用多个气缸驱动，实现自动化生产的目的。

关键词：多个气缸驱动；叶片；自动化；机械手；设计与应用

引言：就目前发展现状来看，工业自动化生产已经成为当前乃至未来发展的重要趋势，可保证生产效率，并提升行业发展自动化水平，并保证全过程的安全性。当前，机械手的应用在一定程度上降低了工作量与工作难度，在融合自动化技术之后，由多个气缸为叶片运转提供动能，实现自动化生产的目的。在叶片自动压型机械手的支持下，可保证产品质量，也可保证生产效率以及安全性。

一、机械手设计与应用现状分析

从当前工业行业发展情况来看，经济型数控机床比例较高，推动了机械手行业的发展与进步，对机械手设计与应用进行研究具有较强的现实意义。目前，数控机床消费数量逐年增长，市场竞争越来越激烈，此时用户对其自动化程度提出了更高的要求，为叶片自动压型机械手设计提供了机遇，也明确了后续发展方向。

从其他国家发展情况来看，自动化技术的应用较为成熟，为相关产业的发展以及产品的开发制造提供了技术支持，整体朝着集中化、机械化与自动化的方向发展。基于此，我国为提升自产产品与技术的市场份额，需对自动化技术的应用进行深入研究与分析，研制并开发符合我国工业生产需求的自动化机械手，我国自2000年之后，加大了叶片自动压型机械手的研究力度，并取得一定成效，目前仍处于持续进步的趋势。在实际开展研究的过程中，还需重视机械手零部件的生产，逐渐应用本国生产的零部件，进而推动机械手产业的发展和进步。

对于我国机械手设计来说，基础产业与其他国家之间具有一定距离，且在设计方面存在一定问题，部分零件设计以经验为主，导致当前叶片自动压型机械手在精度与运行稳定性较差，无法满足生产运行需求，同时其使用年限相对来说比较少，在一定程度上增加了成本支出。因此，我国当前仍需对叶片自动压型机械手设计进行深入研究与分析，提升整体运行性能，并满足用户需求。

二、多个气缸驱动的叶片自动压型机械手设计方案与控制要求

（一）设计方案

在开展设计工作之前，设计人员需提前了解传统工人作业模式，并对其进行深入研究与分析，对工人作业模式与工序、流程进行拆解，随后以此为基础展开设计，将整体结构设计为4个主要机构，分别为送料机构、取叶片机构、整理叶片机构以及脚踏机构，并设计多气缸油压机，为整体运行提供动力支持[1]。在实际开展自动化作业的过程中，在送料机构的支持下，将叶片输送到下模系统中，并触发脚踏机构，在脚踏机构的支持下，可对油压机运行效率进行控制，以此实现自动压型的目的，在完成压型之后，上模结构抬升，并由机械手取走已经完成压型的叶片，接着在叶片整理机构的支持下，可将叶片码放整齐，最终完成叶片自动化压型的目的。

（二）控制要求

在开展设计工作的过程中，设计人员需明确设计目标，并确定控制要求，以此保证后期自动化机械手运行精度与运行效率。在自动化机械手的支持下，可实现自动化压型、抓取以及整理的目的，因此需控制机械手运行精准性。在开展设计工作的过程中，还需保证机械手夹取的紧固性，避免出现叶片脱落的情况，同时设计人员还可增设PLC控制电磁阀，对送料节拍进行相应的控制，以此保证全过程操作的稳定性。

三、基于多个气缸驱动的叶片自动压型机械手设计与应用分析

（一）送料机构

送料机构是叶片自动压型机械手的重要组成部分，包括滑道、料仓、送料板以及送料气缸4部分内容。在进行操作的过程中，作业人员将叶片板放置料仓内，为保证送料全过程的顺畅性，设计人员需对料仓底部间隙进行控制，其需大于1个叶片的厚度、小于2个叶片的厚度，并将送料板与送料气缸进行连接，为送料板运行提供动力支持。为保证下模定位的精准性，需利用推料机在完成送料之后后退5mm的距离，随后再推动叶片到下料机构，通过此种方式可保证叶片定位精准性，并保证基础面接触的紧密性。最后，设计人员还需对送料后退速度进行相应的控制，保证全过程速度的均匀性与缓慢性，避免后退过程中出现叶片反弹的情况。

（二）油压机触发脚踏机构

在开展设计工作的过程中，将脚踏机构与油压机进行连接，以此实现自动化压型的目的，利用油压机驱动脚踏板工作。设计人员在开展设计工作的过程中，需对节拍进行相应的控制，此时需考虑实际生产活动的需求，确定最终节拍，进而保证油压机按照节拍自动化开展下压工作。对于多人作业的油压机来说，可将其设计为机械式换向阀，并由作业人员进行脚踏控制，根据生产需求对上模上升与下降进行控制。此种人工脚踏控制可作为辅助控制方式，主要利用连接油压机与脚踏控制机构的滑块进行操作与控制，实现全过程自动化的目的。此外，在此种设计的方式的支持下，还实现了对叶片压型的目的，提升生产效率。

（三）取叶片机构

对于取叶片机构来说，其有电磁铁、步进电机以及双杆气缸共同组成，同时也包括空心手臂，此机构的运行主要用于收取已经完成压型处理的叶片[2]。取叶片机构在实际运行的过程中，步进电机可为机构提供相应的动力，带动手臂运行，旋转到叶片区域的正上方，随后在双气缸的支持下，电磁铁与模具贴合，并取出叶片，升高到一定高度，并将其放置在料仓内。在开展设计工作的过程中，为避免活塞杆转动出现问题，将气缸设计为双活塞气缸，同时还可保证起升与降落全过程的稳定性，避免出现叶片脱落的情况。

（四）整理叶片机构

对于整理叶片机构来说，其主要由推料气缸以及推板共同组成，负责将料仓内已经完成压型的叶片进行整齐处理，以此保证叶片码放整齐，在整理叶片机构的支持下，减少了作业人员的工作量，实现了全过程自动化的目的。整理叶片机构在实际运行的过程中，其取叶片机构进行连接，取出叶片之后将其放置在料仓内，随后推料气缸运行，带动推板前进，按照设计节拍将叶片沿着轨迹推送到规定区域内，并对其进行整理，以此保证全部叶片码放规整性，再由作业人员将完成码齐的叶片放置在料框内即可，完成叶片压型的各个工序。

结语：综上所述，在信息化时代背景下，各行业与领域的发展与建设，需引进机械化与自动化技术，以此保证生产运行质量与效率，并推动其朝着自动化的方向发展，尤其是工业生产行业。在工业行业中，机械手的应用尤为重要，此时可将自动化技术落实到各环节之中，并以此为基础设计送料机构、取叶片机构、整理叶片机构以及脚踏机构，实现自动化生产的目的。

参考文献：

[1]蒋修华，王有亮，胡真清，等.基于机械手运作的机床行程开关自动装配设备设计与实现[J].机电工程技术， 2023， 52（10）：189-191.

[2]何玉婷，陈彦泰，王亭博.PLC技术在机械手电气自动控制系统中的应用研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（11）：052-055