圓柱齒輪加工自動化生產模式探究

摘 要：齒輪即輪緣上有齒、能連續齧合傳(chuan) 遞運動和動力的機械元件，其作用一是傳(chuan) 遞動力，二是傳(chuan) 遞運動，它在機械傳(chuan) 動甚整個(ge) 機械領域中的應用極其廣泛。齒輪的大批量、自動化生產(chan) ，不但可以滿足逐年增加的產(chan) 量需要，更能節省生產(chan) 時間、提高生產(chan) 效率。現將齒輪加工工藝與(yu) 工業(ye) 機器人應用相結合，闡述了齒輪自動化生產(chan) 的新模式。

0 引言

本文所述齒輪自動化生產(chan) 新模式也稱為(wei) 圓柱齒輪加工自動化生產(chan) 線，主要加工設備有數控車床、滾齒機、倒棱機和剃齒機等，配套設備有工業(ye) 機械手、儲(chu) 料架、鏈板線、孔檢測儀(yi) 、甩幹機等。人工隻需將毛坯放到毛坯儲(chu) 料架上，自動線運轉，工業(ye) 機器人自動完成上下料，鏈板線實現工件在加工設備之間的運輸，齒輪加工完成後，人工對成品料架下料即可。

1 工業(ye) 機器人技術的應用及發展工業(ye) 機器人是廣義(yi) 機器人的一種，由操作機、控製器、伺服驅動係統和檢測傳(chuan) 感裝置構成，是一種仿人操作、自動控製、可重複性編程的機電一體(ti) 化的自動化生產(chan) 設備，能夠在三維空間內(nei) 自動完成各種作業(ye) ，特別適合多品種、變批量的柔性生產(chan) ，對改善勞動條件，穩定、提高產(chan) 品質量，提高生產(chan) 率，以及產(chan) 品的快速更新換代有著非常重要的作用。在現代製造領域，隨著工業(ye) 自動化的快速發展，工業(ye) 機器人已經成為(wei) 自動化的核心裝備，它在與(yu) 工作環境交互方麵與(yu) 一般的工業(ye) 數控設備有著明顯的區別。一般來說，工業(ye) 機器人有以下幾個(ge) 方麵的顯著特點：

（1）仿人功能。工業(ye) 機器人通過各種傳(chuan) 感器感知工作環境，實現自適應能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手爪等部位達到工業(ye) 自動化的目的。

（2）可編程。工業(ye) 機器人作為(wei) 柔性製造係統的重要組成部分，可編程能力是其適應工作環境改變能力的一種體(ti) 現。

（3）通用性。一般把工業(ye) 機器人分為(wei) 通用和專(zhuan) 用兩(liang) 類。對於(yu) 通用性的工業(ye) 機器人，隻需要更換不同的末端執行器可以完成相對應的生產(chan) 任務。

（4）良好的環境交互性。在沒有人為(wei) 幹預的條件下，智能工業(ye) 機器人對工作環境有自適應控製的能力與(yu) 自我規劃的能力。

2 齒輪自動化生產(chan) 模式以下結合一個(ge) 大車間自動化類的項目對生產(chan) 模式進行介紹，齒輪加工工藝如表1所示。圓柱齒輪加工自動化生產(chan) 線布局示意圖如圖1所示。齒輪加工自動化係統結構設計如下：

2.1 毛坯儲(chu) 料架和成品儲(chu) 料架毛坯人工放到轉盤上，此轉盤有12個(ge) 工位，每一工位約堆疊毛坯20個(ge) 左右，轉盤有一個(ge) 工位（上料位）在機械手Ⅰ的運動範圍內(nei) ，機械手可以將^頂的一個(ge) 毛坯取走，該工位下設有頂升裝置，^頂的毛坯被取走後，頂升裝置運轉，將下一個(ge) 毛坯送到頂端，以供機械手Ⅰ下一次取料，如此動作，待此列毛坯被抓取完後，轉盤順時針旋轉一個(ge) 角度，將下一列毛坯轉到機械手Ⅰ的上料位，供機械手Ⅰ抓取。如此反複，實現自動上料。成品儲(chu) 料架與(yu) 毛坯儲(chu) 料架結構一樣，動作相反，實現機械手Ⅲ的下料動作，成品儲(chu) 料架滿料後，發出信號，人工進行下料動作。

2.2 鏈板線A和鏈板線B由於(yu) 數控車床1與(yu) 數控車床2外形尺寸較大，機械手Ⅰ與(yu) 機械手Ⅱ的運動範圍有限，故使用鏈板線A來實現OP1在它們(men) 之間的運輸，機械手Ⅰ將OP1放到鏈板線A的左端，鏈板線A的電機運轉，帶動其上麵的OP1，將OP1運送右端，此處有定位機構實現定位，傳(chuan) 感器檢測物料，發出信號，機械手Ⅱ過來抓取。鏈板線B與(yu) 鏈板線A的功能相似，實現機械手Ⅱ與(yu) 機械手Ⅲ對於(yu) OP3的運輸。每個(ge) 機械手執行端都配有兩(liang) 個(ge) 手爪，一個(ge) 手爪負責對加表1 齒輪加工工藝序號 工序內(nei) 容 設備OP1 車外圓及正端麵 數控車床 1OP2 車內(nei) 圓及反端麵 數控車床 2OP3 檢測內(nei) 孔精度 孔檢測儀(yi) OP4 滾齒 滾齒機OP5 甩幹 甩幹機OP6 倒棱邊 倒棱機OP7 甩幹 甩幹機OP8 剃齒 剃齒機OP9 甩幹 甩幹機圖1 圓柱齒輪加工自動化生產(chan) 線布局示意圖◆裝備應用與(yu) 研究 裝備應用與(yu) 研究◆機電信息 2016 年第 21 期總第 483 期工設備的上料動作，另一個(ge) 手爪負責對加工設備的下料動作，像人的兩(liang) 隻手一樣，實現快速上下料。機械手Ⅰ相對應數控車床1上下料，機械手Ⅱ相對應數控車床2上下料，機械手Ⅲ相對應滾齒機、倒棱機和剃齒機上下料，其中，滾齒機、倒棱機和剃齒機加工完成後，需要將工件放在甩幹機上，進行甩幹後，機械手Ⅲ再對其進行下一道工序的上下料。

2.3 總控台針對整套圓柱齒輪加工自動化生產(chan) 線的專(zhuan) 門定製開發的總控界麵，可以實現分係統中各模塊的各狀態信息的顯示和設備操作功能。可用於(yu) 由數控機床、機器人組成的自動生產(chan) 線，還可接入工廠局域網，支持遠程設備監控、工藝管理等，實現生產(chan) 自動化與(yu) 信息化、網絡化的無縫結合。以上所述圓柱齒輪加工自動化生產(chan) 線即齒輪加工新模式，其可根據每一工序的加工時間來配置加工設備的數量，如數控車床加工時間較長，機械手Ⅱ處可多放置一台數控車床；機械手Ⅲ對應的加工設備較多，可多建立幾個(ge) 單元，再使用鏈板線進行OP2的輸送。根據不同情況，配置加工設備與(yu) 機械手的數量，靈活布局，可提高設備使用率及生產(chan) 效率。

3 結語齒輪廣泛應用於(yu) 機械工業(ye) ，尤其是在汽車和重型機械領域，齒輪的連續齧合能傳(chuan) 遞運動和動力。目前，大多數企業(ye) 在齒輪倒角加工和去毛刺工序中的齒輪送料過程都是人工操作，不僅(jin) 效率低，而且還存在操作者發生工傷(shang) 事故的隱患。為(wei) 了降低生產(chan) 成本，提高勞動生產(chan) 率，改善勞動條件，眾(zhong) 多加工製造企業(ye) 無一例外地把目光轉向了工業(ye) 機器人。工業(ye) 機器人是工業(ye) 生產(chan) 過程中發展起來的一種高度自動化和機械化的機械設備，其實現了自動化和機械化的有機結合，被用於(yu) 一些工作環境差、勞動強度大以及人類難以適應的環境中，不僅(jin) 可以減輕人的勞動強度，還能提高勞動生產(chan) 率，故而在國防、醫療、工業(ye) 生產(chan) 各方麵都得到了廣泛應用。本文針對齒輪自動化生產(chan) 新模式的研究適應時代發展潮流，具有現實意義(yi) 。塔式起重機的抗傾(qing) 覆穩定性分析章 倬（江蘇省特種設備監督檢驗研究院（無錫分院），江蘇 無錫 214174）摘 要：自改革開放以來，隨著我國經濟規模的飛速增長，高層建築的施工也迅猛發展，塔式起重機作為(wei) 主要的高層垂直運輸機械廣泛應用於(yu) 主體(ti) 工程施工過程中。但與(yu) 其他類型起重機相比，塔式起重機的重心較高，當起重機整體(ti) 失去穩定時極易產(chan) 生傾(qing) 覆事故，從(cong) 而嚴(yan) 重威脅人員和設備，因此，如何保證塔式起重機在安裝、運行和拆卸過程中的穩定性，使其能夠更好地完成吊裝工作，是目前建築業(ye) 需要解決(jue) 的一項關(guan) 鍵問題。現首先介紹促使塔式起重機傾(qing) 覆的主要因素，然後針對塔式起重機的抗傾(qing) 覆穩定性驗算方法進行分析，以期為(wei) 提高塔式起重機提供技術參考。關(guan) 鍵詞：塔式起重機；抗傾(qing) 覆；穩定性驗算0 引言塔式起重機是一種塔身豎立、起重臂回轉的起重機械，與(yu) 履帶式起重機相比，塔式起重機具有臂架長度更大、結構更為(wei) 輕巧、起升高度更高、回轉半徑更大、能夠靠近建築物且幅度重用率高的優(you) 點，因此在建築施工特別是高層建築施工中使用極為(wei) 普遍，對加快施工進度、縮短施工周期、保證施工順利進行、降低工程成本起著重要作用。20世紀50年代，我國自前蘇聯引進塔式起重機的設計和製造技術開始國內(nei) 生產(chan) ，經過60多年的發展，我國塔式起重機行業(ye) 的規模不斷擴大，設計和生產(chan) 技術不斷完善，尤其是改革開放以來，我國的塔式起重機生產(chan) 進入了高速發展時期，現已具備完整係列型譜的加工能力，並出口世界各國。據統計，2014年我國塔式起重機出口數量為(wei) 3 928台，出口金額為(wei) 462 183千美元。與(yu) 此同時，伴隨著我國建築行業(ye) 的持續發展，對塔式起重機的需求量也在逐年攀升，預計這種發展趨勢還將持續一段時間。但與(yu) 此同時，塔式起重機的問題也受到了廣泛關(guan) 注。塔式起重機結構較為(wei) 複雜，作業(ye) 環境相對惡劣，導致其事故頻發，在已發生的塔式起重機事故中，傾(qing) 覆事故所占比率^高，且造成的人員和經濟損失更大，因而備受關(guan) 注。本文首先介紹了促使塔式起重機傾(qing) 覆的主要因素，然後針對塔式起重機的抗傾(qing) 覆穩定性驗算方法進行了分析，為(wei) 從(cong) 根本上提升塔式起重機的性能提供了技術參考。

〔參考文獻〕

[1]孟慶鑫，王曉東(dong) .機器人技術基礎[M].哈爾濱：哈爾濱工業(ye) 大學出版社，2006.

[2]祁行行.工業(ye) 機器人運動控製分析與(yu) 研究[D].秦皇島：燕山大學，2014.收稿日期： 2016-06-29作者簡介： 伍華清（1988—），女，廣東(dong) 廉江人，助理工程師，研究方向：數控機床。