目前國(guó)內(nèi)的空心線圈的制造主要是通過(guò)手工將線板纏繞到線板上，不僅需要人工投資，而且纏繞誤差會(huì)導(dǎo)致廢鋼率的增加，總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)空心線圈的生產(chǎn)效率很低。國(guó)外在生產(chǎn)空心線圈方面比較成熟，空心線圈生產(chǎn)線主要依靠多臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備來(lái)完成配合，其中機(jī)器人送料和精密機(jī)對(duì)線圈的精密纏繞至關(guān)重要。因此，空心線圈繞線機(jī)機(jī)械手的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)是保證空心線圈正常高效生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

1、主要研究?jī)?nèi)容

空心線圈的生產(chǎn)線離不開機(jī)械手的高效應(yīng)用，線圈繞線后成為半成品，此時(shí)需要將線圈加工成成品。但是，剛剛加工成半成品的線圈溫度非常高，需要人工拆卸，然后安裝在精密機(jī)上，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。本研究的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)可以多角度移動(dòng)的機(jī)械手系統(tǒng)。在線圈的生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)行了仿真。根據(jù)仿真結(jié)果，確定了一套優(yōu)化方案，使機(jī)械手能夠完成從上裝裝置到精密機(jī)床主軸的一系列運(yùn)動(dòng)。具體研究?jī)?nèi)容如下:

(1)調(diào)查目前幾種裝卸機(jī)械手的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)所要完成的功能和幾種機(jī)械手的工作原理，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和優(yōu)化路線，確定設(shè)計(jì)方案。

(2)根據(jù)設(shè)計(jì)方案和機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)械手的連接零件進(jìn)行仿真，對(duì)零件的變形和應(yīng)力云圖進(jìn)行演示和分析，對(duì)零件的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析，確定選用的材料。

(3)優(yōu)化確定的機(jī)械手的參數(shù)，提高運(yùn)動(dòng)副的傾覆力矩，降低機(jī)械手零件的受力，提高生產(chǎn)線的使用壽命。

(4)利用solidworks、ANSYS等軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證各部件的設(shè)計(jì)是否合理，并利用拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提高機(jī)械手的精度，降低制造成本。

2. 機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)

2.1裝卸機(jī)械手系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1.1繞線原理

線圈的生產(chǎn)主要依靠斜繞法，這種繞法的優(yōu)點(diǎn)是繞線簡(jiǎn)單，不需要額外的動(dòng)作，而且線圈的繞線緊密，這種斜繞法非常適合線圈的批量生產(chǎn)。根據(jù)實(shí)際需要，在生產(chǎn)不同直徑的線圈時(shí)，如果線圈的直徑發(fā)生了變化，只需要更換相應(yīng)的線圈芯軸套筒，不同型號(hào)的線圈對(duì)應(yīng)不同尺寸的芯軸。在加工線圈的過(guò)程中，線嘴沿芯軸作直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)芯軸勻速旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的銅線軌跡為對(duì)角線。

2.1.2線圈生產(chǎn)的主要工藝流程

未加工的線圈由機(jī)械手安裝在主軸上，然后繞線機(jī)通過(guò)傾斜繞線的方法將銅線繞到線圈上，再通過(guò)精密機(jī)主軸，再到精密機(jī)精密線圈上，最后完成線圈的制作。本研究需要設(shè)計(jì)上下料機(jī)械手，旨在使機(jī)械手能與繞線機(jī)、精密機(jī)配合，完成線圈的自動(dòng)化生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)初期，需要確定裝卸所需的空間和對(duì)接位置，即繞線機(jī)端圈芯筒套筒軸與精密機(jī)主軸之間的位置關(guān)系。在確定位置和對(duì)接關(guān)系后，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)機(jī)械手的位置和各個(gè)動(dòng)作，不僅可以解決空間問(wèn)題，還可以盡可能地節(jié)省能源和降低成本。