上下料助力机械手驱动系统和手臂平衡机构的设计

   助力机械手（又称反力臂、平衡器、平衡吊、气动助力器、手动移载机等）是一种运用负载检测及气压反馈原理对重物实现自动平衡的设备。它巧妙地应用力的平衡原理，使操作者对重物进行相应的推拉，实现在空间内平衡移动，并通过实施很小的操作力（行业内以小于2.5kg为判断标准）破坏其气压平衡，将重物高效快速地从一个工位移到另一个工位。

   随着我国冲压行业的发展，板料冲压设备性能逐渐与世界接轨，冲压生产自动化程度得到了进一步的提高。在冲压生产的首道工序中，我国许多企业仍然在采用传统的手工上料方式，这种上料方式不仅生产效率低下、劳动强度大，而且易发生人身伤害事故。为提升我国冲压生产的自动化水平、提高生产效率和改善工人生产劳动条件，使用与冲压设备自动化水平相配套的自动上料助力机械手就显得尤其重要。

   其中，车床上下料助力机械手驱动系统的设计，在分析具体工作要求后，综合考虑各个因素。机械手腰部的旋转运动需要一定的定位控制精度，故采用步进电机驱动来实现；大臂采用气压驱动，小臂采用电机驱动，手部的端拾器因为要真空吸附，采用气压驱动。
       平衡机构设计，因为设计的机械手采用圆柱坐标型的结构，而且在手臂的结构设计以及整个机械手的设计和布局中都重点考虑了机械手手臂的平衡问题，通过合理布局，优化设计结构，使得手臂本身尽可能达到平衡。若实际工作中平衡结果不满足，则设置弹簧平衡机构进行平衡。
       车床上下料助力机械手关键设计创新之处在于：机器人设计得简单，操作灵活，实现各种环境条件下的助力效果，而且能实现自动控制；手部采用真空吸附装置技术，很好地完成对板材的抓取，实现上下料。
       车床上下料助力机械手定位策略，考虑以下加工条件，一是在初次装夹时，定位销使板材左侧边靠近工作台左边缘，即板材左侧边在工作台之内，取板材左下角位置为加工坐标的原点；二是定位只按x轴正方向进行；三是两夹钳由一个驱动装置控制，不能独立运动。所以采用的设计是当板材在工作台正上方时夹钳上的光传感器开始定位移动，定位完成后将板材放下完成装夹。