连杆作为液压支架的核心部件之一，其拼装、焊接质量直接影响着液压支架的正常运行。为消除人工作业易出现的质量波动、生产效率低等问题，公司引入了连杆机器人焊接工作站。为保证工作站的正常运行，必须严格控制连杆的拼装质量特别是连杆盖板的拼装间隙，为此要准确找到盖板长、宽两方向的中心线，传统做法是采用机器视觉对盖板进行拍照，通过算法找到盖板两方向的中心线，但此种方法易受到盖板切割熔边、氧化皮及车间粉尘影响，导致实际运行效果不太理想。
为解决上述问题，需要设计一个能替代机器视觉的长行程双向定心机构。目前，国内外针对此类机构的研究热点集中在机构的传动设计及附属夹具的柔性化、精密化等方面［1－3］，且市场上类似产品多为针对特定零件进行设计的非标机构［4－7］，其不足之处在于:①通用性差。连杆盖板是典型的离散型零件，其长度尺寸变化近2 000 mm、宽度尺寸变化不足200 mm，现有机构无法满足使用要求;②机构复杂。现有机构实现双向定心的方式通常采取单独的两套传动机构或复杂的机械装置进行运动转化，导致整个机构设计复杂，运行稳定性差。
式（5）的关联度k（x）取值在（-∞，+∞）之间。当X0和X取相同的区间时，k（x）在（0，1）间取值，这时的关联度表征着x与标准取值区间X0的关联程度。就可以将k（x）的值作为综合评判的权重。进而根据关联权重值k决定该物元与理想物元的相容程度。
气势磅礴，精研板正的写字大楼，楼顶左上角，蓝色“JMD”简练精干地排列在侧，暗色调的玻璃窗在未见阳光的上午，与天空的沉寂遥相呼应。首见深圳精密达智能机械有限公司，严谨的企业形象由此展开……
针对现有产品的局限性，并结合连杆盖板的特点，设计了适用于连杆盖板的长行程单动力双向定心机构，主要有主体框架、驱动机构、定心模块、支撑模块、控制系统、护罩及周边附件组成。焊接生产试验表明，该机构满足连杆机器人焊接工作站的运行需求，具有结构紧凑、定心精度高、适用性强等优点，能有效提高连杆的焊缝成形质量和效率，实际应用价值明显。
本次研究中对卵巢囊性病变患者实施MR检查。数据统计显示，患者中卵巢囊肿41例，卵巢子宫内膜异位囊肿17例，卵巢囊腺瘤14例，卵巢畸胎瘤12例，囊性卵巢癌6例，MR术前检查诊断正确率为88.9%;良性诊断符合率为100.0%，良恶性鉴别准确率为97.8%。上述结果表明，MR检查影像清晰，能较为准确的判断卵巢囊性病变类型，值得在临床应用中推广使用。
液压支架连杆焊接工作站总体(周边附属设备已隐藏)如图1所示，主要由搬运机器人、焊接机器人、焊接变位机、盖板定心机构、盖板上料托盘及周边附属设备组成，系统主要功能是实现连杆盖板的自动拼装、焊接，并与上、下游工序实现对接。机器人焊接对盖板拼装间隙比较敏感，间隙过大或间隙不均匀，将导致焊缝成形差，甚至导致工作站停机［8－10］。因此盖板定心机构是保证工作站正常运行的关键设备，有必要对其设计结构加以详细说明。
图1 液压支架连杆焊接工作站系统
连杆是由主筋、加强板、盖板、内部横筋板及其它附件拼焊而成的封闭箱型结构，其中盖板为带中间凸台的板状零件，主要经热切割下料、热切割坡口、冷弯成型而成，不同架型的液压支架连杆盖板，其外形相似，但关键尺寸 L1，L2，W1，W2，H1，H2差别较大，如图 2 所示。表 1列出了最大和最小连杆的关键尺寸值。为保证拼装间隙均匀，盖板拼装时均以水平和竖直方向中心线为基准，这就要求设计的盖板自动定心机构能准确找出这两个方向的中心线，且能适用于所有的盖板。
图2 液压支架连杆盖板关键尺寸示意图
表1 液压支架连杆盖板关键尺寸极限值 mm
关键尺寸 最大值 最小值L12 500 610 L2 3 534 1 192 W1 412 230 W2 292 170 H1 25 16 H2150 54
经分析连杆盖板拼装需求和结构特点后，决定以盖板凸台为对中施力点，主要考虑到盖板两头压弯，冷弯后存在反弹，易造成两端折弯角度偏差，然而凸台处为平直板面，不受压型的影响，且从表1可以看出，以凸台为施力点可明显缩短设备的外形尺寸。为简化设备结构和便于操作维护，采用了模块化设计，如图3所示(图中连杆盖板已透明显示)，设备主要有基座组件、传动机构、定心模块、支撑模块、控制系统、护罩及周边附件组成。设备运行流程为:①搬运机器人从料盘抓取盖板，码放在定心机构上;②伺服电机动作，通过传动系统带动两边的定心模块同步相对运动，对盖板进行定心;③安装在伺服电机上的扭矩传感器实时监测电机输出扭矩值，当达到设定值后，电机停止动作并发出信号;④搬运机器人动作，末端抓手准确停止在定心机构的标定点，同时抓手磁铁通电吸附盖板并发出信号;⑤伺服电机动作，通过传动系统带动两边的定心模块同步回到初始位置;⑥搬运机器人动作，抓取盖板进行拼装。此时，定心机构完成一个盖板定心循环。
图3 液压支架连杆盖板定心机构总体视图
基座组件是支撑、容纳其他零部件和保证其相对位置的关键部件，设计时应主要考虑以下几点:
通过NMR法收集到的T2信号绘制成曲线，可用于研究不同粉煤灰掺量对混凝土的T2曲线的影响。试验混凝土的T2谱曲线如图6所示。
应该怎样与这样的老头儿相处？阿尔诺总结出来的经验是：因为疾病，父亲再也不能从桥那头走到我这里来，因此，我必须走到他那里去。他给父亲起了个绰号叫“流放的老国王”，他据此来解释父亲没完没了的回家欲望，他的不安全感，他认识上的混乱，以及他的茫然无措与孤苦无依。阿尔诺说：但是，作为亲人，我们别忘了被流放的国王，也是国王。
(1)基座在满足强度、刚度、尺寸稳定性的前提下，应尽量结构紧凑，方便布置于生产线当中，满足现有搬运机器人臂展要求。
(2)连杆盖板两端有压弯，基座设计时应留出足够的避让空间。
(3)基座结构应合理，便于加工制造及后期的维护、更换。
基于上述几点要求，并结合表1所列的连杆尺寸数据，设计的基座组件如图4所示(图中护罩已透明显示)。基座组件主体是由方钢拼焊而成的框架式结构，其上安装有直线导轨模组、手动锁紧组件、伺服电机安装板、张紧组件安装板、护罩等，两端方钢下沉，形成内凹结构，以避让连杆弯头部分;直线导轨模组选用重载高精度型标准单元，滑轨两端使用简易定位销既简化导轨安装又能限制滑块位置;手动锁紧组件可将直线导轨滑块固定在滑轨任意位置，方便调节支撑模块的纵向位置并快速锁紧;护罩采用可拆卸钣金结构，为增加刚性，在护罩下设置支撑筋板，可有效防护位于其下的传动机构零部件，简单可靠。
图4 基座组件
设计一套传动机构将伺服电机的旋转运动转换成定心模块的直线运动，机构需具有如下特点:
(1)传动效率高，应考虑整个定心循环时间应小于连杆拼焊生产线的产线节拍。
(2)运动平稳、可逆，可实现大行程高速进给，且重复位移定位精度高。
(3)拆装方便，便于维护、更换。
根据上述特点，选取高扭矩同步齿形带运动副作为传动机构［11］，如图5所示，机构主要有伺服电机、减速机、同步带、张紧组件、上下支撑筋及周边附件组成，伺服电机通过减速机带动同步带旋转，固定于同步带上的上下支撑筋跟随同步带做同步往返直线运动，传动机构设计最大开度2 428 mm，加上两个支撑筋的水平倾斜距离160 mm，满足最大连杆2 500 mm的凸台尺寸要求，且最大限度缩短了整个机构的纵向长度;张紧组件采用调整螺栓来调节同步带的张紧力，能对同步带起到预紧作用，工作可靠，拆装方便。
图5 传动机构
定心模块是定心机构的关键部件，具有如下特点:
果园生草是现代农业一致公认、必不可少的科学作务方法。但相当一部分地区没有发挥果园生草的积极作用，反而使其变为草害，成为与果树争肥争水、诱发病虫的一大因素。在长江流域如四川、安徽、浙江、江西等地区，因生草诱发的黑斑病、炭疽病、褐斑病严重发生，对猕猴桃树体健康和商品产量带来直接冲击，要引起高度重视。北方猕猴桃产区依然沿用果园清耕、寸草不生的传统作务法，对土壤改良和果品品质也有直接不良影响，这种南北极端化的果园生草管理，要尽快改进。只有科学生草，计划生草，才能化害为利，发挥效能。南方控草、北方促草要成为今后猕猴桃园科学作务的基本方针。
(1)适应表1中连杆最大至最小宽度，且能实现快速调节。
本次研究采用统计学软件SPSS20.0进行数据处理，对计数资料进行χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。
(2)结构紧凑，并具有复位功能。
定心模块如图6所示，定心模块主要有行走支架、V型块、滚子轴承随动器、复位组件及周边附件组成，根据表1中的W1，W2尺寸数据及两者的单边差值30～60 mm，在行走支架上对称设置四级调节安装孔，配合V型块的摆动范围，实现无级调节功能;为减小摩擦，选取高刚性和重负载的滚子轴承随动器，固定安装于V型块上;转轴采用标准悬臂销结构，配合滚动轴承，使转动阻力降至最小;复位组件使V型块在不受力状态下始终位于零位，方便搬运机器人上下料。
图6 定心模块
定心机构工作状态如图7所示，定心机构由两组定心模块组成，其工作原理是依靠V型块的自定位功能［12］，通过对称安装4个相同的随动V型块，依靠单向动力带动具有规则外形、双向对称特征的板状零件(如连杆盖板等)运动，达到最终的受力平衡状态，从而实现双向定心作用。初始状态下，定心机构的两个定心模块位于设定位置，连杆盖板的凸台区域处于4个随动V型块动作范围内，此时盖板相对定心机构存在一定的位置偏差;当两个定心模块同步做相对运动时，某一V型块会率先接触连杆盖板的相应凸台，此时V型块由随动状态转变为相对固定的状态，并对盖板施加一个矫正力，随后剩余的三个V型块会依次经历相同的过程，直至达到最终的受力平衡状态，此时盖板两个方向的位置偏差得到纠正。
图7 定心机构工作状态图
为验证连杆盖板定心机构能提高机器人焊接的稳定性及焊缝外观成形质量，需进行实际焊接生产试验。影响试验的关键因素是盖板的外形尺寸，试验时以盖板宽度作为试验变量，分别取试样1(对应理论宽度412 mm)、试样2(对应理论宽度342 mm)、试样3(对应理论宽度230 mm)盖板各1个，材质规格均为板厚16 mm的Q690，焊接方法为MAG混合气体保护焊，保护气体为 80%Ar+20%CO2，选取成熟焊接参数见表 2［13－14］，焊接接头及焊道排布如图8所示［15］。
表2 焊接试验参数
焊丝直径d/mm焊接电流I/A电弧电压U/V焊接速度v/(cm·min－1)送丝速度v送/(m·min－1)气体流量Q/(L·min－1)1.6 440～520 33～36 60～78 6.6～10.0 20～25
焊接试验步骤如下:①测量连杆盖板实际来料最小宽度WG及连杆体实际最大档距WD，计算理论最大拼装间隙(单边)G1;②搬运机器人分别抓取不同盖板进行定位、拼装;③观察盖板两侧拼装间隙情况，分别测量盖板两侧长度方向最大拼装间隙G2，G3;④焊接机器人施焊，焊接过程中观察电弧状态，若出现焊漏，则判定此试样不合格;⑤焊接完成后，观察不同盖板焊缝外观成型。焊接试验结果见表3，各试样连杆盖板焊缝外观成形如图9所示。
由表3及图9试验结果可以看出:不同外形尺寸的连杆盖板，定心机构的定心精度均≤0.5 mm，实测最大单边拼装间隙2 mm，满足焊接要求;同种板厚的连杆盖板，尺寸越大，实测盖板两侧最大拼装间隙差值有增大趋势，这是因为随着盖板长宽比增大，盖板刚性逐渐减弱，盖板出现了立弯现象;在拼装间隙≤2 mm时，机器人焊接过程稳定、焊缝成形美观。
图8 焊接接头及焊道排布
表3 焊接试验结果 mm
试样编号最小宽度WG最大宽度WD理论最大拼装间隙G1是否两侧长度方向最大拼装间隙G2 G焊漏3 1 409 412 1.5 1.0 2.0否2 341 343 1.0 0.5 1.5 否3 228 231 1.5 1.5 1.5否
图9 连杆盖板焊缝外观成形
(1)连杆盖板定心机构采用单动力双向定心方式，并配合伺服控制系统实现连杆盖板的精确定心，其定位精度和行程满足连杆机器人焊接工作站的要求。
(2)焊接试验表明连杆盖板定心机构受盖板切割熔边、氧化皮及车间粉尘影响小，且覆盖范围广，是替代机器视觉拍照的理想方案。
(3)焊接试验表明现有连杆机器人焊接工作站整体运行稳定、盖板焊缝成形美观，具有很强的实用价值。
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