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摘 要：在数控机床布局与不同性能指标方面，输送技术有着重要影响。在我国目前工厂生产线上，机床工件装卸工作仍然是由人工完成的。不仅生产效率低下，同时安全性没有保障。随着自动化与智能化的发展，为了适应现代工业发展需要，有必要对工艺进行改进。本文就数控机床上下料机械手的机械结构设计经验作简要的阐述。
关键词：数控机床机械手；机械结构设计；经验
1 机械手在机床中的应用
依据加工件规格，节拍，重量等方面因素，可以将机械手分为两个类别，内藏式与桁架机械手。对于前者而言其形式简单，工作的效率高，并且成本也低。主要适用于小批量单机下料。对于后者而言，其平稳性高，协作性好，适用对象是批量为主的项目。机械手应用于不同对象其要求不同，对于机床而言，涉及的有卡爪行程检测。机床在无人运行情况下，为了保持工件夹紧及正确。需要加装卡爪检测装置，以判断是否正确夹持行程，从而保证机床运行过程中的安全性与加工精度。为了达到此目的，每一次加工作业后，必须要将卡盘上残留物清理，确保工件不会受到残留物干扰。解决该问题可以通过吹气设备安装来实现。
在机械手控制方面，由于机械手是机床系统来控制的，为了实现机床，机械手，其他辅助设备的良好连接，可以选择机床控制单元接点驱动与接收点检测信号，作为二者间的接口。机床刀具必须具备断屑功能，防止整机过大影响到整体系统运行可靠性。机床同时要具备对刀具检测的能力，防止由于刀具磨损对加工件质量产生影响。为了提升换料效率，机械手出入机床经由自动门，其目的在于防止换料时油水及切屑飞溅，减小吹气时噪音，保障生产工作安全性。同时由于自动门开闭时间短，设备移动效率能够有效提升。
2 上下机械手手爪结构设计
由于数控机械手样式种类多，类别也比较丰富，对操作装置及作业过程的要求严格。机械手选择要依据不同操作情况来定。常见操作手有测量式，搬运式，加工手爪式。彼此之间差异较为明显，作用也各不相同。
机械爪设计流程要符合相应标准，并遵循一定原则。设计与开发工作要建立在运转与作用内容基础上。为了避免与万能爪存在相互矛盾的地方，要将工业应用作为其设计基础。工作重点在机械手设计过程中，保障其工作职能是健全的，则时也是为了保障其设计流程经济效益。一方面为了避免与万能爪相矛盾，但是另一方面，又需要有通用特征。保障有限数量的手爪能够适用于不同机械手。而在末端执行器工作时，为确保执行过程标准化，需要配备标准化机械接口。
搬运式手爪，主要用于物体搬运与夹取，是一种多类型手持装置。而加工式手爪是机械手的附加设备，附有焊枪，铣刀等工具。主要用于作业加工。机械手设计过程中，首先要明确其用途，在此基础上结合到实际情况，设计结果要保证其使用过程中的效率。
机械手手腕是操作的最末端，连接手爪。手爪完成空间动作与作业需要与手臂配合。手腕设计需要满足实际作业需要，要具有一定的自由度，并小轻盈小巧而结构紧凑。通常情况下手腕灵活性与自身度二者之间有一定相关关系。灵活性与作业适应度也存在联系。自由度越大其适应性越强，但是其结构复杂性也就越强，控制难度与成本就会相应增加。因此，自由度确立要依据实际情况，而不是只凭设计理论。除过自由度与灵活性之外，结构还要有一定的强度与钢度，以保证在工作时运动与传递的连贯性。在保障精度目標方面，可以设置传动间隙调整。在防止机械损坏方面，要在手腕各关节设置开关。
机械手手臂设计同样要以满足工作实际需要为基础，考虑到的方面如灵活性，强度与钢度等。由于该部位在工作时会承受一定载荷，机械本身也具有一定速度。机械壁大小与转动范围会直接影响到工作空间形状大小。由于要承担负荷，在设计过程中要最大程度将其自身重量减到最小。为了减少电机负担并同时提升其响应速度，与手臂关节轴相比，手臂在重量要保持平衡，各关节轴也要尽量平行，相互垂直的轴尽可能要相交于一点。这样设计的目的在于加强对机械手的控制。
机械手的稳定性与精度，响应能力与传动部件有着直接影响。传动结构在设计时要从重量与体积两个方面来考虑，以实现对其速度与精度控制。常见的传动机构有齿轮，同步带，螺旋传动结构等。传动结构中也可以采用间隙调整结构，减少向反向空回所产生的误差。
手臂的平衡结构设置。为了达到平衡目的，平衡装置通常采用弹簧平衡机，设备优点体现在成本低，可靠性高，效果好，结构较为简单，维修工作也较为容易。
3 机械手的优势与应用
机械手的作用突出，其特征也较为明显。体现在工作方面，方案实施速度快，工作效率高，负载能力也较强，在移位方面具有较高精准性。基于以上这些优势以，故障出现概率及频率就会相应降低。
因此在机械手设计完成后，为了发挥出应有的效率，在应用过程中要保证其科学性。鉴于机械手壁通常都是直线式，并且有很大的钢度。在实际运行过程中必须要保证其稳定性与安全性。可以考虑液压驱动，依据液压缸的驱动特征，突出其执行作用，从而将其控制难度降低。在管理控制方面可以使用计算机进行管理。除此之外，手臂在运转过程中还要具有一定的自身控制要求。在结构设计方面不用将关注重点放在其长度上，而单纯只依靠扩大液压缸直径来促使其钢度提升，也无法有效满足系统工作需要。针对此类问题。在设计过程中，可以考虑将导杆结构添加于其中，将导杆于小臂，与活塞一起形成三角形。三角形具有稳定性，通过其稳定性从而达到提升小臂钢度性能的目标。在壁上同时也要安装导杆，并且安装数量要多于小臂，构成四边形。所有的导杆都是空心样式，避免大壁自身过重。从以上方面做好机械手的应用，为其技术能力更好的发挥奠定基础。
4 结语
在社会经济快速发展的同时，数控机床应用范围也更加的宽广，机械手在机械行业应用也正在趋于常态化。将其应用于数控机床要考虑到技术与经济方面，保证安全性前提下，发挥其基最大的效用。
参考文献
[1]吕鹏飞.浅议数控机床上下料机械手的机械结构设计[J].机电信息，2013，（21）：140-141.
[2]白国庆.数控机床的机械结构设计要求与设计方式分析[J].太原学院学报（自然科学版），2016，（3）：25-27.
[3]白平，薛佟.数控机床上下料机械手设计的流程[J].科技传播，2012，（11）：92，103.
（作者单位：中铁十二局集团第三工程有限公司修造厂）
关键词：数控机床机械手；机械结构设计；经验
1 机械手在机床中的应用
依据加工件规格，节拍，重量等方面因素，可以将机械手分为两个类别，内藏式与桁架机械手。对于前者而言其形式简单，工作的效率高，并且成本也低。主要适用于小批量单机下料。对于后者而言，其平稳性高，协作性好，适用对象是批量为主的项目。机械手应用于不同对象其要求不同，对于机床而言，涉及的有卡爪行程检测。机床在无人运行情况下，为了保持工件夹紧及正确。需要加装卡爪检测装置，以判断是否正确夹持行程，从而保证机床运行过程中的安全性与加工精度。为了达到此目的，每一次加工作业后，必须要将卡盘上残留物清理，确保工件不会受到残留物干扰。解决该问题可以通过吹气设备安装来实现。
在机械手控制方面，由于机械手是机床系统来控制的，为了实现机床，机械手，其他辅助设备的良好连接，可以选择机床控制单元接点驱动与接收点检测信号，作为二者间的接口。机床刀具必须具备断屑功能，防止整机过大影响到整体系统运行可靠性。机床同时要具备对刀具检测的能力，防止由于刀具磨损对加工件质量产生影响。为了提升换料效率，机械手出入机床经由自动门，其目的在于防止换料时油水及切屑飞溅，减小吹气时噪音，保障生产工作安全性。同时由于自动门开闭时间短，设备移动效率能够有效提升。
2 上下机械手手爪结构设计
由于数控机械手样式种类多，类别也比较丰富，对操作装置及作业过程的要求严格。机械手选择要依据不同操作情况来定。常见操作手有测量式，搬运式，加工手爪式。彼此之间差异较为明显，作用也各不相同。
机械爪设计流程要符合相应标准，并遵循一定原则。设计与开发工作要建立在运转与作用内容基础上。为了避免与万能爪存在相互矛盾的地方，要将工业应用作为其设计基础。工作重点在机械手设计过程中，保障其工作职能是健全的，则时也是为了保障其设计流程经济效益。一方面为了避免与万能爪相矛盾，但是另一方面，又需要有通用特征。保障有限数量的手爪能够适用于不同机械手。而在末端执行器工作时，为确保执行过程标准化，需要配备标准化机械接口。
搬运式手爪，主要用于物体搬运与夹取，是一种多类型手持装置。而加工式手爪是机械手的附加设备，附有焊枪，铣刀等工具。主要用于作业加工。机械手设计过程中，首先要明确其用途，在此基础上结合到实际情况，设计结果要保证其使用过程中的效率。
机械手手腕是操作的最末端，连接手爪。手爪完成空间动作与作业需要与手臂配合。手腕设计需要满足实际作业需要，要具有一定的自由度，并小轻盈小巧而结构紧凑。通常情况下手腕灵活性与自身度二者之间有一定相关关系。灵活性与作业适应度也存在联系。自由度越大其适应性越强，但是其结构复杂性也就越强，控制难度与成本就会相应增加。因此，自由度确立要依据实际情况，而不是只凭设计理论。除过自由度与灵活性之外，结构还要有一定的强度与钢度，以保证在工作时运动与传递的连贯性。在保障精度目標方面，可以设置传动间隙调整。在防止机械损坏方面，要在手腕各关节设置开关。
机械手手臂设计同样要以满足工作实际需要为基础，考虑到的方面如灵活性，强度与钢度等。由于该部位在工作时会承受一定载荷，机械本身也具有一定速度。机械壁大小与转动范围会直接影响到工作空间形状大小。由于要承担负荷，在设计过程中要最大程度将其自身重量减到最小。为了减少电机负担并同时提升其响应速度，与手臂关节轴相比，手臂在重量要保持平衡，各关节轴也要尽量平行，相互垂直的轴尽可能要相交于一点。这样设计的目的在于加强对机械手的控制。
机械手的稳定性与精度，响应能力与传动部件有着直接影响。传动结构在设计时要从重量与体积两个方面来考虑，以实现对其速度与精度控制。常见的传动机构有齿轮，同步带，螺旋传动结构等。传动结构中也可以采用间隙调整结构，减少向反向空回所产生的误差。
手臂的平衡结构设置。为了达到平衡目的，平衡装置通常采用弹簧平衡机，设备优点体现在成本低，可靠性高，效果好，结构较为简单，维修工作也较为容易。
3 机械手的优势与应用
机械手的作用突出，其特征也较为明显。体现在工作方面，方案实施速度快，工作效率高，负载能力也较强，在移位方面具有较高精准性。基于以上这些优势以，故障出现概率及频率就会相应降低。
因此在机械手设计完成后，为了发挥出应有的效率，在应用过程中要保证其科学性。鉴于机械手壁通常都是直线式，并且有很大的钢度。在实际运行过程中必须要保证其稳定性与安全性。可以考虑液压驱动，依据液压缸的驱动特征，突出其执行作用，从而将其控制难度降低。在管理控制方面可以使用计算机进行管理。除此之外，手臂在运转过程中还要具有一定的自身控制要求。在结构设计方面不用将关注重点放在其长度上，而单纯只依靠扩大液压缸直径来促使其钢度提升，也无法有效满足系统工作需要。针对此类问题。在设计过程中，可以考虑将导杆结构添加于其中，将导杆于小臂，与活塞一起形成三角形。三角形具有稳定性，通过其稳定性从而达到提升小臂钢度性能的目标。在壁上同时也要安装导杆，并且安装数量要多于小臂，构成四边形。所有的导杆都是空心样式，避免大壁自身过重。从以上方面做好机械手的应用，为其技术能力更好的发挥奠定基础。
4 结语
在社会经济快速发展的同时，数控机床应用范围也更加的宽广，机械手在机械行业应用也正在趋于常态化。将其应用于数控机床要考虑到技术与经济方面，保证安全性前提下，发挥其基最大的效用。
参考文献
[1]吕鹏飞.浅议数控机床上下料机械手的机械结构设计[J].机电信息，2013，（21）：140-141.
[2]白国庆.数控机床的机械结构设计要求与设计方式分析[J].太原学院学报（自然科学版），2016，（3）：25-27.
[3]白平，薛佟.数控机床上下料机械手设计的流程[J].科技传播，2012，（11）：92，103.
（作者单位：中铁十二局集团第三工程有限公司修造厂）