4.5.1 输送单元的机械安装与调整
1.任务引入
输送单元多用于自动控制系统的工件搬运，其主要装置是搬运机械手和传动机构。智能生产线的输送单元能够在供料、加工、装配和分拣4个工作单元中按照一定的顺序进行工件运输，用于协调整个系统的工作。因此输送单元中的搬运机械手能够实现3自由度动作，即升降、伸缩、旋转和夹取物料，可以在直线导轨上做直线运动，从而定位到相应的工作单元物料台前方。当定位到某个位置时，通过PLC程序控制搬运机械手抓取或放下工件。搬运机械手装置在各工作单元之间的移动需要通过驱动机构进行驱动，驱动机构要能够实现精确定位，一般可使用步进电动机或伺服电动机作为驱动电动机。
2.任务目标
1）知识目标
了解输送单元的结构组成及功能。
2）技能目标
能够按照图纸进行输送单元的机械安装。
3）素养目标
培养学生敏捷、缜密、坚持不懈的思维习惯。
3.任务分析
在熟悉输送单元的结构组成和功能的基础上，用给定器材清单，使用合适的螺栓、螺母，按照输送单元的装配及技术要求组装输送单元。组装完成后进行机械部分的检查和调整，使其应满足一定的技术要求。
4.相关知识
1）输送单元的结构组成及功能
输送单元的装置侧部分主要由搬运机械手和直线运动传动组件两部分组成，其中搬运机械手用于在指定位置抓取工件和将工件放置在指定位置，直线运动传动组件用于将工件输送到指定的位置。搬运机械手装置整体安装在直线运动传动组件的滑动板上。
（1）搬运机械手。
搬运机械手如图4-54所示，它由手动手指、伸缩气缸、摆动气缸、升降气缸、升降导柱及相应的固定支架组成。搬运机械手能实现升降，伸缩，沿垂直轴正、反两个方向旋转（旋转角度的大小可通过调整气缸上的两个调整螺杆来改变）和手爪夹紧/松开的四维运动，各个方向的运动均采用气动控制。搬运机械手整体安装在直线运动传动组件的滑动板上，在直线运动传动组件带动下整体做直线往复运动。
搬运机械手的动作是由多个气缸驱动执行的，包括摆动气缸、气动手指、伸缩气缸和升降气缸。其中气动手指、摆动气缸使用二位五通的双控电磁换向阀进行控制，伸缩气缸和升降气缸使用二位五通单控电磁换向阀控制。摆动气缸用于驱动手臂正、反向90°旋转，伸缩气缸用于驱动手臂伸出和缩回，升降气缸用于驱动手臂提升和下降，而气动手指则用于驱动手爪夹紧和松开。
图4-54 搬运机械手
搬运机械手的升降导柱是用于驱动升降气缸提升搬运机械手的装置，可固定提升上限。其他安装板和支架的功能如前面各工作单元所述。
（2）直线运动传动组件。
直线运动传动组件用于拖动搬运机械手做往复直线运动，完成在其他各工作单元物料台前方的精确定位。它主要由直线导轨底板、直线导轨、滑动板、原点接近开关、左/右极限开关、伺服电动机及伺服驱动器、主从动同步轮、主从动同步带组成。
①直线导轨底板用来固定直线导轨，定位在设备台面上的位置。直线导轨上的4个滑块用于支撑和固定滑动板，可以左右滑动，摩擦力小。
②滑动板用来安装搬运机械手，滑动板在直线导轨上左右滑动时，将带动搬运机械手移动。
③原点接近开关、左/右极限开关安装在直线导轨底板上。原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器，用来提供直线运动的起始点信号。
④左/右极限开关均是有触点的微动开关，用来提供越程故障信号。当滑动板在运动中越过左或右极限位置时，左/右极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号，同时伺服电动机停止。
⑤伺服电动机由伺服驱动器驱动，通过PLC程序的脉冲信号驱动电动机转动，在主从动同步轮和主从动同步带的作用下带动滑动板沿直线导轨做直线往复运动，同时带动固定在滑动板上的搬运机械手做往复直线运动。同步轮齿距为5 mm，共12个齿，即旋转一周搬运机械手位移60 mm。
（3）拖链装置。
输送单元各机械部件的运动由气路和电路控制，为了使气路和电路不影响搬运机械手的直线往复运动，安装了两排并行的拖链。拖链的一端固定在安装槽上，另一端安装在和搬运机械手相连的支架上，以保证拖链和搬运机械手同步运动。
2）输送单元的机械安装技术要求
（1）所有部件固定牢靠，无松动，选用合适的螺栓、螺母和工具进行装配。
（2）用手操作搬运机械手伸缩、升降及手爪夹紧/松开时，动作顺畅，搬运机械手能沿垂直方向的正反方向90°灵活旋转。
（3）所有内六角螺栓与平面的接触处都要套上垫片后再拧紧。
（4）为了保障定位精度，安装主从动同步带时，松紧要调整合适；用手左右方向推动整个搬运机械手运动时，无明显噪声、振动或停滞现象，并且拖链能跟随搬运机械手一起运动。
（5）安装主从动同步带时，应注意带轮轴线的平行度，使各带轮的传动中心平面同面，防止带轮偏斜而使带侧压紧在挡圈上，造成带侧面磨损加剧，甚至带被挡圈切断。因此，安装后一定要检查带轮轴线的平行度，如倾斜，则需要重新调整。安装主从动同步带时必须有适当的张紧力。若张紧力过小，易在启动频繁而又有冲击负荷时导致带齿从带轮齿槽中跳出（爬齿）；若张紧力过大，易使主从动同步带寿命缩短。将主从动同步带两端固定到滑动板底端时，螺栓不要太长，否则会影响设备运行。
（6）根据图纸要求安装原点接近开关及其固定支架，要调整好位置，保障原点检测和定位可靠。
（7）当挡铁到达行程开关上端时，能让行程开关动作，又不会使行程开关上的弹簧片过度变形。
（8）连接件、螺栓、螺母等配件的大小和长短应合适。
5.任务准备
1）清理安装平台
安装前，先确认安装平台己放置平衡，安装平台下的滚轮已锁紧，安装平台上安装槽内没有遗留的螺母、小配件或其他杂物，然后用软毛刷将安装平台清扫干净。(https://www.daowen.com)
2）准备器材和工具
根据安装输送单元装置侧部分所需要的器材清单清点器材，并检查各器材是否齐全、是否完好无损，如有损坏，应及时更换。在清点器材的同时，将器材放置到合适的位置。清点所需的配件，将较小的配件放在一个固定的容器中，以方便安装时快速找到，并保证在安装过程中不遗漏小的器件或配件。
机械部件的固定都使用内六角螺栓，只有摆动气缸旋转范围的调整是通过螺杆进行操作的，该螺杆为一字头螺杆。拖链与拖动支架之间的固定螺栓使用十字头螺栓。
6.任务实施
输送单元的安装分成两部分进行：直线运动传动组件的安装、搬运机械手的安装。尽管搬运机械手安装在直线运动传动组件的滑动板上，但是由于直线运动传动组件比较靠边，当安装好直线运动传动组件后，安装平台的空余空间较小，因此可以先组装好搬运机械手，再安装直线运动传动组件，然后将搬运机械手固定到直线运动传动组件的滑动板上。
1）安装直线运动传动组件
安装步骤如下。
（1）安装底板，首先在铝合金导轨槽中放置底板的固定螺母，然后将底板固定到铝合金导轨上，确定安装底板的正、反面和方向，有沉孔的一面为正面，将底板固定到安装平台上。
在底板上装配直线导轨。直线导轨是精密机械运动部件，其安装、调整都要遵循一定的方法和步骤，而且输送单元中使用的直线导轨长度较大，要快速、准确地调整好两直线导轨的相互位置，使其运动平稳、受力均匀、运动噪声小。安装时，将直线导轨安装到底板上，移动两直线导轨，使其平行后再锁紧直线导轨上的所有螺栓。
（2）装配滑动板。将滑动板与两直线导轨上的4个滑块的位置找准并进行固定，在拧紧固定螺栓时，应一边推动滑动板左右运动，一边拧紧螺栓，直到滑动顺畅为止。最后固定调整主从动同步轮。
（3）最后将左极限开关支架和右极限开关支架安装到底板上，再将原点接近开关支架安装到底板上。
2）安装搬运机械手
在安装机械手的过程中，为了避免返工安装，应注意以下事项。
（1）组装搬运机械手时，两个手爪可以互换，因此可以任意选择安装，只需注意安装时需在手爪、安装槽和气动手指配合紧密时再紧固螺栓。
（2）安装气动手指连接支架时，注意连接支架的两块连接板大小不同，气动手指只能和较小的连接板相连。
（3）安装气动手指连接支架时，注意气动手指正面朝上。
（4）组装搬运机械手手臂时，注意将气动手指的正面和摆动气缸有单向节流阀的面朝上。
（5）安装板有两个安装孔的一侧应置于摆动气缸有调整螺杆的对面侧。
（6）组装底座时，注意有两个安装孔的侧立板的安装孔要在远离底板的方向。
（7）组装升降机构时，注意底座有孔的侧立板和升降气缸单向节流阀的相对位置，应先安装升降气缸上固定传感器的螺母。
（8）在安装气缸时，不能让气缸上的单向节流阀受力，以避免折断单向节流阀或气管连接器。
将已组装好的搬运机械手安装到直线运动传动组件的滑动板上，注意安装所选用的螺栓不能太长或太短：太长，则不能安装到位，太短，则安装不牢固。
3）安装拖链装置
首先将拖链固定槽固定到安装平台上，然后将拖链敷设到固定槽上，一端固定到拖链固定端，另外一端接到搬运机械手上。
4）安装伺服驱动器
伺服驱动器安装板固定在靠近电动机侧的铝型材导轨上，然后将伺服驱动器固定到安装板上。
其他装置，如电磁换向阀、接线端子排的安装同前面各工作单元，这里不赘述。电磁阀组安装在拖链装置的始端，以便于气管的敷设；接线端子安装在靠近安装平台的边沿，靠近拖链装置的始端，以便于电气连接和传感器电线敷设。
5）安装的检查与调整
（1）搬运机械手的检查与调整。
①用手拨动搬运机械手手爪，观察其动作是否顺畅，若不顺畅，则松开手爪固定螺栓进行调整。
②用手水平拉伸搬运机械气动手指后再推回，观察其动作是否顺畅，若不顺畅，则需要检查伸缩气缸。
③用手稍用力顺时针方向转动搬运机械手手臂，用直角尺测量搬运机械手手臂和摆动气缸是否垂直，若不垂直，则调节摆动气缸上的旋转角度调整螺杆，使搬运机械手手臂转至极限位置时，正好和摆动气缸垂直。
④用手稍用力逆时针方向转动搬运机械手手臂，测量搬运机械手手臂和摆动气缸是否平行，若不平行，则调节摆动气缸上的另一个旋转角度调整螺杆，使搬运机械手手臂逆时针转至极限位置时，正好和摆动气缸平行。
⑤用手往上抬升降平台，然后再慢慢放下，观察升降平台的上升和下降是否顺畅。
（2）直线运动传动机构的检查与调整。
①用直角尺检查电动机侧的主从动同步轮外侧面是否在同一立面，如不在同一立面，则需要松开伺服电动机的固定螺栓，重新调整两个主从动同步轮的位置，然后再安装好伺服电动机。
②用手推动搬运机械手整体装置，检查搬运机械手的滑动是否顺畅、是否有明显噪声。若滑动不顺畅或有噪声，则需要查明原因再进行相应的调整。
7.任务评价
任务评价见表4-44。
表4-44 任务评价
