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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

在机械手臂末端装置末端夹持器，自动上下料装置采 4 自动上下料机械结构设计
用独立的控制系统，在上下料机械手装配系统中，机 根据自动上下料的现场检测得知，显微镜载物台
械臂末端夹持器的设计对于提高工作精度降低夹取误 与平压压痕切线机上下料盒的距离普遍在 350 mm 左
差来讲十分重要，机械手腕的旋转相互配合时才可以 右，然而在生产线上的布置距离生产线普遍保持在
成功地完整地完成上下料作业。在上下料机械手控制 750 mm 以内。上料盒与下料盒平面和产线的高度差
系统中，软硬件的设计都采用模块化设计，模块化的 通常控制在 20 mm 左右，与载物台的高度差在 100
设计思路可以加快设计的过程，同时改善工作的环境 mm 以内。由此得知我们为了使得自动上下料机械手
与劳动的强度，并为后续的维护提供方便 [2] 。上下料 在工作时可以覆盖到上下料的最大距离，就需要合理
机械手控制系统的设计核心问题在于如何精确控制各 的选择杆长满足其空间上的需求。当第一第二连杆的
电机的动作来提升生产效率与机械的自动化水平，其 长度相同时，自动上下料机械手的运动范围刚好可以
流程如图 1 所示。 覆盖工作区域内的全部空间 [5] 。自动上下料机械手在
LCD 机械手状态显示 显微镜拍摄间隔内完成的拾取工作中并不要求其具有
很高的搬运速度。由于太阳能电池的生产线中对上下
料的相关需求，需要将自动上下料机械手的运行速度
设定值设置在额定负载下。
解码
位置反馈 中央处理器 PC 上位机软件
自动上下料机械手的连杆质量是根据部件质量以
容栅传 及包括关节电机和减速器的各关节转动部分的质量进
感器
行估计的。我们对自动上下料机械手进行初步设计，
电机 驱动器
其总体设计参数如表 1 所示。
图 1 上下料机械手控制流程图
表 1 自动上下料机械手总体设计规格参数
X 轴 Y 轴 M 轴 N 轴
3 自动上下料关键技术研究 杆长 /mm 230 230 146 238
-1
自动上下料技术的主要工作目的是对输送线上 最高速度 /(mm . s ) 375 764 1540 1260
加速时间 /s 0.15 0.2 0.15 0.2
的工件进行自动识别，并在工件加工好之后进行甩 连杆质量 /kg 3.25 5.15 0.75 0.75
油处理再送回输送线上 [3] 。通过工业机械手来执行 额定负载 /g 25
最大负载 /kg 3
上下料的动作，机械手的上下料系统能够接收到机
由此能够得到，根据自动上下料机械手的初步总
床中的结束信号，并自动的进行全部的上下料动作，
体设计规格参数得到显微镜执行器到拾取的电池片中
并完成后续甩油工作以及输送。已是自动化生产领
心的长度为 146 mm。M 轴 N 轴包括末端执行器的所
域及制造业常见的取代人力的方式，不仅可提高产
带连杆质量，自动上下料机械手的额定负载为电池片
品的质量降低生产成本，而且在提高市场竞争力方
面有着重要意义 [4] 。自动上下料技术的设计核心问 的质量约为 25 g。由于末端执行器的更改可能会增加
其负载质量，自动上下料机械手采集与外界环境之间
题在于如何精确控制各电机的动作，其控制包括嵌
的相互作用力，以达到在各种约束下完成一定量的生
入式中央处理器模块，电机驱动模块，LCD 液晶显
产作业的功能为了减小负载下自动上下料机械手的加
示模块以及上位机软件四个核心模块。需要对电机
速度，于是我们可以将末端最大负载取为 3 kg。
驱动模块进行单独的驱动控制，配合螺杆实现推动
关节连杆进行抓取动作以及实现自动上下料机械手
的旋转动作。 5 实验论证分析
为保证本文提出的平压压痕切线机自动上下料技
自动上下料机械手的功率密度较大，调速性能优
术的有效性，进行实验论证，依据上下料机械手的工
越，普遍使用交流伺服电机来作为驱动，平压压痕切
作特点及工作原理，结合本文对自动上下料关键技术
线机的自动上下料机械手均采用电机输出端与减速输
的设计理念，与传统技术方法进行对比，其实验对比
出端相连接，连杆和基座与减速器的固定端和输出端
结果曲线如图 2 所示。
分别连接。

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