一種機械手送料過載保護技術

王 偉，李江國，王國娟，嚴冬梅

（揚州鍛壓機床股份有限公司，江蘇 揚州225128）

0 引言

機械手送料動作往往會因為自身磨損或外部機械干涉等原因，機械手送料力劇增，使機械手出現變形、折斷甚至打模等故障。目前市場上應用于步進式送料機械手送料過載保護的裝置主要是扭矩限制器。將扭矩限制器安裝于機械手的動力輸入軸上，通過控制輸入扭矩大小來實現過載保護。當送料出故障時，送料力增大，輸入扭矩增大，扭矩限制器就會打滑報警停機。扭矩限制器又分兩種，一種為非定位摩擦型扭矩限制器，另一種為定位鋼珠型扭矩限制器。非定位摩擦型扭矩限制器可以起到很好的過載保護作用，但一旦過載保護后無法復位，需要通過調節機械手外部的聯軸器才能使機械手送料角度回復，效率低。定位鋼珠型扭矩限制器可以在過載保護后使機床反轉即可復位，但該扭矩限制器成本較高。本文提出一種送料過載保護裝置，可有效降低機械手和模具、機床損壞率，提高設備可靠性。本技術適用于送料機械手，尤其是步進式送料機械手。

本文所述送料機械手，包括動力傳輸裝置、送料軸和送料部件，送料部件安裝在送料軸上，送料機械手還包括送料過載保護裝置。與使用扭矩限制器等已有技術中的機械手相比，本技術的送料機械手簡單可靠、不易損壞。

1 技術方案

送料過載保護裝置包括位移式過載檢測部件、過載調節部件和保護觸發部件；位移式過載檢測部件具有觸頭和斜面；當送料出現故障過載時，送料力增大，觸頭在斜面上移動，并且觸頭或斜面產生徑向位移，當徑向位移達到一確定值時，送料部件與動力源相脫離，并且作用桿動作保護觸發部件，保護觸發部件被觸發，進而機械手和沖床停止動作；過載調節部件被設置在送料部件上，并且包括作用桿和儲能腔；作用桿的第一端部與觸頭或斜面連接在一起；儲能腔中的能量對作用桿和觸頭施加一作用力，并且設置成調節作用力大小即可調節送料部件承受的送料力的大小。

保護觸發部件包括電路開關，電路開關能夠接通或斷開機械手和沖床與電源的連接。

采用上述技術方案，使機械手在送料過載或送料出現卡死故障時，將動力源與機械手臂等移動部分脫開，并觸動接近開關使沖床和機械手停機，以便保護機械手傳動件不被損壞。從而可以在產生故障時有效保護機械手不損壞，便于檢查過載原因，降低維修率，節約成本。

2 工作原理

如圖1、2 所示，機械手上的連桿通過銷軸和軸承與連接件相連接，連桿將驅動力傳遞給連接件使之做左右往復運動。導向軸與銅套起導向作用，左右往復送料力通過送料軸傳給送料部件。正常情況下，氣缸活塞在圖示位置，處于下壓狀態，活塞頭部錐面與送料軸上的錐孔相貼合。當送料出現故障過載時，送料力增大到可以克服氣缸活塞的下壓力，迫使氣缸活塞往回壓縮，最終使得活塞頭部錐面也就是送料部件與送料軸錐孔相脫離，活塞頭部錐面在徑向上移動確定的徑向位移，這樣動力源就與機械手送料部件分離，從而保護了機械手。由于氣缸被迫動作，這時接近開關感應到活塞桿，使得機械手和沖床停止動作，從而起到過載保護作用。當故障排除時，將機械手送料部件手動移動到合適位置，使氣缸活塞頭部錐面與送料軸錐孔重新結合，即可完成復位工作。

圖1 機械手俯視圖

圖2 送料過載保護裝置

3 實施方式

如圖1 所示，送料機械手包括動力傳輸裝置、送料軸、送料部件和送料過載保護裝置，送料部件安裝在送料軸上。送料過載保護裝置能夠在送料部件遇到較大阻力時，脫開送料部件與送料軸之間的動力連接。

如圖2 所示，在送料部件與送料軸之間還安裝有銅套，銅套用于送料部件在送料軸上的沿軸向方向L 的運動導向。當送料部件與送料軸脫開動力連接時，送料部件就能夠在送料軸上沿軸向方向L 移動，因此銅套的導向有助于減輕送料部件的磨損。

動力傳輸裝置包括連桿、銷軸、軸承、連接件和導向軸；連桿通過銷軸和軸承與連接件相連接，并驅動導向軸和送料軸做左右往復運動L。正常情況下，送料部件與送料軸保持動力連接，因而也能夠隨送料軸做左右往復運動L。

送料軸在一端部設置有擋塊，用以阻止送料部件意外從送料軸上滑落。

根據本技術的主要實施方式，送料過載保護裝置包括位移式過載檢測部件、過載調節部件和保護觸發部件。

位移式過載檢測部件具有觸頭和斜面；當送料出現故障過載時，送料部件遇到阻力，所需送料力增大，導致觸頭在斜面上移動，觸頭或斜面由此產生徑向位移。當徑向位移達到一確定值時，送料部件與動力源脫離，作用桿觸動保護觸發部件，進而機械手和沖床停止動作。

“斜面”在這里可理解為斜面體或者具有斜面的實體或凹空，例如錐體的側面、梯形體的腰面、錐孔的內表面、梯形凹空的腰面、具有凸輪表面的實體或凹空。在這里，送料力就是指機械手驅動送料部件軸向往復運動所施加的作用力。

如圖2，徑向方向T 是相對于送料軸而言，也就是與送料軸的徑向一致。動力源可理解為：相對于動力傳遞方向而言，以連桿為基準，在連桿的上游的部件統稱為動力源。徑向位移的確定值可理解為：為了送料部件能夠在送料軸上軸向自由移動，觸頭或斜面在徑向上必須移動的距離。簡言之，就是斜面的徑向高度值。“送料部件與動力源相脫離”狹義上是指送料部件能夠在送料軸上軸向自由移動。

過載調節部件被設置在送料部件上，并且包括作用桿和儲能腔；作用桿的第一端部與觸頭或者斜面連接在一起；儲能腔中的能量對作用桿和觸頭施加一作用力，并且設置成調節作用力的大小就能夠調節送料部件承受的送料力的大小。儲能腔可理解為：在一封閉或者不封閉的腔室內充滿各向同性壓力或各向異性壓力。作為實例，在封閉的腔室內充滿壓力氣體或壓力液體，對觸頭或者斜面施加一徑向作用力分量；或者在不封閉的腔室內設置壓縮彈簧或拉伸彈簧，對觸頭或者斜面施加一徑向作用力分量。過載調節部件對觸頭或斜面施加一徑向作用力分量，使得在正常工作情況下，送料部件與送料軸接合在一起，尤其是在軸向方向L 方面可傳遞動力地接合在一起，亦即，送料軸進行左右送料運動時，送料部件隨同送料軸作軸向往復運動。在正常工作情況下，送料軸與送料部件在軸向方向L 上被徑向作用力分量鎖定在一起。當送料出現故障過載時，送料部件亦即觸頭或者斜面受到的軸向作用力分量足以克服其受到的徑向作用力分量的鎖定作用，觸頭或者斜面發生軸向位移和徑向位移，送料軸與送料部件之間的軸向鎖定被逐步解除，并且，當觸頭或斜面的徑向位移達到確定值時，這種軸向鎖定被完全解除，送料部件在軸向作用力分量的作用下，可以在送料軸上自由移動，從而與動力源完全脫開，保護送料部件不受這種送料過載阻力的損害。

保護觸發部件包括電路開關，電路開關能夠接通或斷開機械手和沖床與電源的連接，確保機械手在發生過載故障時立即停機，將對機器受到損害的風險降至最低。

有保護觸發部件可以設置在送料部件或者過載調節部件上，當然也可根據使用觸發方式的不同而安置在任何合適的位置。優選保護觸發部件設置在過載調節部件上，并且還包括接近開關，當作用桿移動確定的徑向位移時，作用桿的第二端部觸碰到接近開關，保護觸發部件被觸發，進而機械手和沖床停止動作。

4 結論

采用本文技術方案，使機械手在送料過載或送料出現卡死故障時，將動力源與機械手臂等移動部分脫開，并觸動接近開關使沖床和機械手停機，以保護機械手傳動件不被損壞。本技術方案可在產生故障時有效保護機械手，便于檢查過載原因，降低維修率，節約成本。

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