移料机构的设计观念和原则

物料的加工一般会经历多道工序，这就需要有一个机构将其进行多个位置的搬移或输送，直到最后成为产品，我们称这样的机构为移料机构。

图1-83 气缸+线性导轨搬移机构

图1-84 缓冲器和可调限位的使用

图1-85 使用标准气动夹爪注意事项

如图1-88所示，如果说供料机构是自动化实施的先决条件，那么移料机构就是自动化设备的设计重点。在做自动化实施方案时，除了要评估产品的组件物料是否便于自动化供应，也要考虑物料在设备中的流程排配和对应机构的布局，在一些物料组件众多、工艺复杂、流程繁琐的场合，有时难度还是比较大的。一般根据产品设计、制程工艺、品质要求、现场条件等综合评估，这个工作比较考验设计者的经验和能力。尤其是工艺复杂的生产线，物料能否从头顺畅地“流”到尾，是关乎设备正常生产的关键。

图1-86 不利尺寸

图1-87 采用卡槽的方式定位零部件

图1-88 移料机构是设备的设计重点

1.物料流向

评估自动化实施方案的时候，一般会先将产品拆解成若干组件，再根据流程设计相应的工艺/机构，接着就会有一个问题需要解决：如何将这些工艺/机构合理地排配和布局，也就是物料流向的确定。

基于大量案例的分析后，笔者认为，物料流向可笼统划分为线性（非循环式）和非线性（循环式）两种（以及由二者组合而成的组合型），各自特点见表1-4。

表1-4 线性物料流向和非线性物料流向的特点对比

很多精度要求不高的散件装配场合，大都采用非线性流向，因其优势明显：①散件产品通常采用载具或盛器放置，在流动过程中外观一般不会受损；②载具或盛器循环使用，柔性较好，更换载具或盛器就可以生产其他类似产品。

当然，非线性流向也存在短板：①由于物料采用载具或盛器间接输送，精度不足，需要评估是否符合工艺要求；②由于机构布局的紧凑和集中，工艺复杂的设备在调整维护方面会比较困难。

无论物料流向和机构布局采用哪种方式，总体的设计观念和原则如下。

1）再复杂的生产线也是由若干设备构成的，再复杂的设备也是由若干功能模组组成的。

2）产品制造流程决定物料流向和机构布局；作业工艺决定机构形式，形式优劣受限于设计观念和模型储备，不同行业的机构差异源自工艺的特殊性。

3）好的机器=合理的空间布局+成熟的工艺机构+融入审美观念+正确绘图+符合基本原理或数据要求。

4）机构=设计的加工件+符合期望的标准机/件+基本动作的再现或模仿。

2.机构布局

物料流向的确定，也就是机构布局的确定，典型的非标设备机构布局大概有工站型、直线型、圆周型和环型等几种类型，各有适用优势。总体来说，笔者的建议如图1-89所示，有精度要求的场合，一般优先选用线性流向布局（工站型、直线型），在不得已或有其他考量时，再考虑非线性流向布局（圆周型、环型）。

（1）工站型 如图1-90和图1-91所示，产品工艺单一或半自动化的情形，常选用工站型布局，物料搬移机构相对简化很多。市面上的标准设备，大量采用工站型布局，在做设计时，可将其整合到非标自动线或设备中去。

图1-89 机构布局的类型和适用建议

图1-90 工站型机构布局示意图

图1-91 三轴平台型螺钉机（工站型布局）

（2）直线型（线性） 如图1-92和图1-93所示，从物料到产品的装配需经历一系列工艺，整体而言，机构的布置呈直线特征。

图1-92 直线型机构布局示意图

（3）圆周型（非线性） 如图1-94和图1-95所示，圆周型布局的特点是：转盘上安装载具，将物料放到载具中后，转盘每次转动固定角度（一个工位）后，机构开始实施工艺动作……经过一系列加工后，再将产品取出。市面上多数散件装配的非标设备采用的都是该类型，移料转盘动力有多种，可以是分割器、直驱（DirectDrive，DD）电动机、普通电动机等，各有其适用特点。

图1-93 直线型机构布局的设备

图1-94 圆周型机构布局示意图

图1-95 圆周型机构布局的设备

（4）环型（也叫回字型，非线性） 如图1-96和图1-97所示，环型布局的特点是：物料放到载具，经过一系列加工后，再将产品取出，同时载具继续在流水线上循环使用。由于产品的复杂性和差异性，自动化设备一般做不到通用化，经常需要因项目的不同而重新设计制作，而环型恰恰在这一方面具备一定的优势，更换载具就可以实现不同料号产品的生产切换，属于工业4.0概念的布局模式。

图1-96 环型机构布局示意图

图1-97 环型机构布局的设备

（5）混合型（非线性） 以上各种基本类型的组合，从略。

拟定设备的物料流向和机构布局方案时，除了机构能力本身的考虑外，还要综合产品、工艺、品质、现场条件等因素，因此反映了设计者对于产品组装流程和工艺的掌控和规划能力。

3.设计要点

从物料到产品过程的流向设计，体现了工艺方案和设计思路，是自动化机构设计的重中之重，不容有失。从设计的角度来说，主要聚焦于流向选择（满足生产要求）、定位载体（确保运动方案）、动作方式（解决动力问题）等，如图1-98和图1-99所示。例如机构的布局方面，有直线型、工站型、圆周型和环型等，选用哪一种呢？例如定位载体方面，要实现物料或产品的位置变换，有料道、载具、盛器等载体，选用哪一种呢？例如移动物料或产品的动作方式有推动、搬动、移动，选用哪一种呢？这些都是设计的重要考虑因素，也都对应着不同的机构模式。

图1-98 物料流向设计的考虑重点

图1-99 物料的定位载体和动作方式

（1）直线型布局设计要点 最常见的定位载体为流道，采用推动/移动的动作方式；也有采用载具或盛器的，动作方式一般为搬动。

1）流道+推动/移动。流道就好比汽车行驶的公路，公路是否顺畅，直接影响着最终的目标行程。因此，对流道的设计，不能掉以轻心，绝对不是简单地挖个槽或开个缝就完事了，有很多需要注意的地方。

①只有当物料流向（大体制造流程和机构雏形、设想）定下来后，才能进行流道的细节设计，同时，在做物料流向方案时，也一定会考虑到产品走流道的可行性及问题点，两者的考虑是交叉进行的。完成流道大概的布局后，再进行一些细节修整，例如连接处的倒角，工艺机构的让位，物料行进的缓冲等。

②如果产品在“流动”的过程中始终保持一个姿态，那么应该选取有利于定位的部分，进行流道的设计。但是如果产品在移动过程中存在多个姿态的变换时，就需要全盘考虑，常见的做法是从最后一道工艺逆推，因为越往后产品肯定越复杂，能设计出适合复杂情况的流道，则前部分的简单情况一般问题不大。

③不要简单根据产品外形线切割一个仿形腔体来作为整体式流道，应该采用若干工件的组合形式，有支撑块、盖板、扶持块等，同时应尽量将非定位功能的流道（盖板）挖空，便于拆装和窥视。工件之间应务必保证良好的定位关系（定位销或槽），同时采用外向或裸露的固定方式，不能出现拆个盖板要拧很多螺钉的情况！

流道上不同方位的定位意义是有差别的，所以定位面的选择也是有规律的。例如，基准定位要选产品受力平衡并且是结构尽可能强壮一点的面；挡位定位则只要使产品不翻或掉出去就好了；盖板定位要求产品不跳出来；支撑定位要选产品最平稳的那个面（自然状态下不会翻转，否则要增加定位面），如图1-100所示。

图1-100 物料在流道中的定位方式

能用流道来定位的，通常是外观要求不苛刻的外形规则的产品，往往也便于实现自动供料。但也不是每个产品的定位面都是规则的或足够的，有时要努力挖掘或进行一些特殊处理，尽量将最有利的定位面（如相对规则的平面、面积比较大的面、产品的强壮部位等）留给支撑和影响精度的方向，如图1-101所示。

图1-101 物料定位面选取（避免过定位）对比

流道与流道之间衔接在一起时，需要有一些过渡倒角或导向处理，以便产品顺畅通过或避免刮磨，如图1-102所示，倒角长度以确保产品维持原来定位（不翻转或摇晃）为准，如占产品长度的1/5或1/10。

图1-102 流道的断口应有适当的倒角

④流道和产品之间应该保持合适的间隙，一般是0.05mm左右，当然，这个不是绝对的，如果产品比较粗大，也可以是0.1mm，如果只是要求顺畅移料，还可以放大到0.2mm甚至更大。除了必要的定位、限位，还可对流道进行掏料或挖空处理，以便可以窥视和了解产品的行进状况，如图1-103所示。

图1-103 产品在流道中的定位效果

⑤具体到绘制一段流道，如图1-104所示，对类似这些问题需要有把握：

a.产品的送进间距（也叫pitch）多大合适（拨爪间距应为多少）？这个一般根据产品尺寸来确定，如果产品较短（如长度为10mm），一般定为60～100mm，产品较长（如长度为100mm），则可适当增大到120mm、130mm等。但需要注意的是，产品送进间距太长则意味着送料行程加大，会造成时间的浪费；定太短也不合理，会导致要配置更多的拨爪来实现移料目标（浪费成本）。

图1-104 组合式流道的设计要点

b.采用单独支撑块上面布置若干盖板的流道组合形式时，要注意盖板可以拆分成若干块，主体工件尽量做成一块（统一基准），但要确保总长不影响加工（如控制在磨床摇动行程内），一般以300mm内为宜。

c.流道的宽度（如30～50mm）和厚度（如10～20mm）方向也不要设计得太强壮，合适就好，不然比较难看。

⑥由于流道和产品之间有间隙，每次拨动产品到位后，产品可能会偏离设计的位置（有惯性），所以流道上需要有克服这个问题的结构，例如设置弹簧压块，或者二次定位机构，以及位置感测功能等，如图1-105所示。

图1-105 流道的压块、定位、感测功能

机构流道上的二次定位，一般都是独立的机构，但是如果出于同步考虑或者有空间布局的需要，可考虑图1-106所示的方式。线性机构可以是气缸+线轨，上面固定一些斜楔，同时驱动定位机构，连接处可用凸轮随动器。

⑦流道兼容多个产品生产的场合：一般来说，不需要因物料在行进方向的外形尺寸差异而更换零部件，如果是其他方向有差异，则难免要更换零部件或调整位置，在设计时应该特别注意流道的通用性和可换性。例如弹性压料机构的设计，如图1-107所示，表面看，单个和两个产品，压块都能压到，但如果产品有高度差就未必了，因此压块也要分成两块。

起缓冲作用的弹性压块设计，最常用的方式如图1-108所示，可以装弹簧，也可以装弹簧螺钉（头部是弹性圆球的螺钉），当然还有其他方式，注意压块的导向及弹力是否和产品匹配即可。

图1-106 确保多个二次定位机构同步性的设计

图1-107 考虑多个物料的尺寸差异的压块设计

a）单个产品单个压块（合理） b）两个产品单个压块（不合理） c）两个产品两个压块（合理）

图1-108 弹性压块的设计方式

a）装弹簧 b）装弹簧螺钉

⑧对于具体的流道布局，推荐站脚+工件组合式流道形式，如图1-109所示。除非流道本身在某些工艺上需要直接承载比较大的力量（如完成大吨位冲裁工艺），否则建议不要将流道“摊”在大板上，既影响美观，也削弱了维护性。

图1-109 站脚+工件组合式流道

a）不合理 b）合理

⑨流道的材质是有讲究的，平时多看看多总结。例如当物料是金属（如螺钉或铜片等）或上面易粘带粉尘时，料道和盖板的材质最好使用S136钢或不锈钢；例如光学测试机上的流道，经常要染黑以防光反射；例如要可视化，就用聚甲基丙烯酸甲酯（俗称亚克力）作盖板。

流道最常出现的问题是卡料，原因是多方面的，对设计本身，则要注意预见性地进行一些处理。例如评估一个塑胶或一个铁壳的流道设计时，要知道进胶点或合模线在产品的哪个位置，同时注意塑胶哪个位置容易产生飞边，提前在流道给予规避。还有尖锐的棱边、拔模角度等，考虑越全面，流道越顺畅（见图1-110）。

流道只是限制了产品或物料流向的轨迹，如果要物料运动起来，还需要有动力，比较常见的是通过推动和移动的方式来实现，对应着拨料和移料机构。

图1-110 流道应开槽或掏角以避开飞边、棱边等

a.常见的推动或拨动物料前行的拨爪有单向和双向两种，如图1-111所示，单向弹性拨爪适合朝一个方向（一个动力）拨动的直线运动场合，其他类型的拨爪则适合走U形轨迹（垂直方向各有一个动力）的场合。(www.zuozong.com)

图1-111 常见的拨爪类型

a）单向弹性拨爪 b）双向弹性拨爪 c）单向拨爪 d）双向叉拨爪

b.走一个方向的线性拨动方式，在机构速度上占优势，但会刮磨到产品造成轻微剐痕；走U形的拨动方式，可从上方往下拨，也可水平拨，还可从下方往上拨，如图1-112所示，机构复杂且动作费时，但对产品的机械破坏程度较小。基本形式的选择，受限于产品的定位特征和品质要求，机构布局上灵活多样。

图1-112 走U形的拨爪机构形式

a）水平拨动 b）往上拨动 c）往下拨动

c.当拨爪机构长度偏大时，拨爪固定块应拆成若干块（再连接到一起），避免工件太长时的变形或加工困难，如图1-113所示。

需要注意的是，由于拨爪机构长度过大，有些人员可能考虑到受力平衡问题，会在机构两端各加一个气缸驱动（气缸旁边有线性导轨），如图1-114所示，但事实上并不能保证两气缸的动作同步，并且容易破坏导引部件（线性导轨）。如果确实需要两个独立的动作做到同步，一般是通过轴+凸轮来实现，如图1-115所示。

图1-113 机构长度偏大时拨爪固定块的连接方式

图1-114 走U形的拨爪机构形式

当然，凸轮机构相对比较复杂，成本投入也比较大，还有一种兼顾简单经济而又可以克服两端动力不同步问题的做法。思路是不想方设法维持两个气缸的同步，而是默认为做不到同步，这时该怎么办？如图1-116所示，只需要将两个气缸移动模组的刚性连接改为柔性连接（一个U形工件，一个凸轮随动器）。这样，定位产品时的方向，即便两个模组一快一慢，也不会相互影响，在拨料时能维持精度不变。

图1-115 轴+凸轮确保各个动作点同步

图1-116 U形工件+凸轮随动器克服两边机构不同步的问题

d.如果拨料过程有多个位置停留要求时，可采用伺服电动机+丝杠来作为动力，如图1-117所示，否则就直接用气缸。前者要注意有机构起点、终点限位的保护感测和原点感测（使用光电开关），后者别忘了添加足够大的缓冲器，以减小冲击带来的影响。

e.在保证强度的前提下，拨爪机构的运动部分越轻越好，例如，可以作掏料处理或用铝材来做固定架（但要避免机构伸出部分太长太弱，从而造成抖动或摇晃）；拨爪位置在送进方向应可调（可单边加定位销，但不能定死）并且有定位（防止锁偏），如图1-118所示；拨爪应该作用于产品强壮或受力平衡的部位。

图1-117 伺服电动机+丝杠适用于拨爪多点停留场合

f.同样是流道，同样是推动，有一种比较特殊的情形：在进料处设置一个推动产品的机构，物料一个推挤一个向前移动，如图1-119所示。这种方式减少了动作拨爪，在成本上是有优势的，多用于小型半自动机，或者只是纯送料（没有进料方向的精度要求），但由于产品本身是有误差的，产品数量越多，误差越大，因此推料机构和工艺机构不宜间隔太大距离（具体看产品允许累积误差大小）。

在实际做法中，为了兼顾成本和效率，常采用“一出几”的拨料方式。例如分离的时候，一次分2个、3个或者4个，然后成组（一次性几个）进行拨动或搬移，这样，由于每组产品数量不是很多，基本上不会影响太大（看产品精度），又能实现多个产品的移动和工艺实施。

图1-118 拨爪机构应有定位并且轻量化

图1-119 物料成组或一个 推挤一个的移动方式

当然，能用上述方式的产品，一般都是方方正正、容易组合在一起的，并不是什么场合都适用的。

g.遇到产品多个方位都有工艺要实施时，在移料过程中需要对产品进行状态的变换，例如从A流道切换到B流道，往往需要一些切换机构（如旋转或抓取），如图1-120所示。由于多了一些切换机构，增加了工艺出错和不稳定的概率，因此能避免就尽量不要用，当不得已要用时，必须把机构细节做到位，尤其是切换机构部分，较容易出现问题。

h.除了流道，物料的线性送给经常会用到输送机或输送线，如图1-121所示，因此也是需要学习的内容（这方面留给大家自行总结）。

2）载具/盛器+搬动。物料的线性移动，除了流道、输送机（线）等外，还会用到定位座（线性布置）。这种方式的工艺机构布置和一般流道差不多，只是物料流向的动作方式不同。结构薄弱，怕剐伤，定位面不足，有多方位工艺要求等的产品，常用这种移料方式。其特征为：物料整体是线性运动，但不是连续的，存在多个位置的拾放动作，如图1-122所示，常见于测试机或包装机，也见于装配机。典型的搬移机构如图1-123所示，不太适于直接走流道的产品适用。

图1-120 物料在不同流道的移动需要有切换机构

图1-121 带输送线移动产品

图1-122 物料在不同定位座之间的移动

图1-123 搬移机构

使用到定位座的，往往是一些特殊场合（产品不好定位，怕剐磨，几个面都有工艺要求等），相应也会有一些特殊做法，例如座子可旋转（放置的同时，另一边可作业），如图1-124所示。

（2）圆周型布局设计要点 圆周型是除环型以外的另一种重要的非线性流向布局类型，如图1-125所示，其应用广泛，几乎已渗透到行业的各个角落，是学习的重点。作为非线性流向布局的一种，其移料过程大概有两个特征：①产品的流动一般通过载具或盛器来间接实现，载具或盛器和产品位置相对不变；②载具或盛器是搬移的对象，一般要循环使用。

图1-124 灵活多变的定位座设计

图1-125 非线性流向的机构布局

a）圆周型（转盘机） b）环型（组装线/设备）

对圆周型机构布局的移料机构进行拆解后发现，机构主要由转盘、载具、转盘驱动部件及动力和传动机构等几个重要部分构成，如图1-126所示。

1）机构形式选择的总体原则。非标机构的设计往往会有很多备选方案，例如能够实现转动移料功能的机构形式就有很多，见表1-5。首先要做的，就是找到相对合适的形式，选择的总体原则是依据客户的需求来定。前提是要对各种型式的特点（包括负载能力、速度、精度等方面）非常熟悉，同时能够充分考虑具体项目的潜在要求（见“入门篇”4.7.1节）。

图1-126 圆周型机构布局的移料机构组成

表1-5 常见的能实现转动移料的机构形式

注：1.应从内在构成去理解这些叫法各异的机构形式。

2.多数分度场合用分割器，但任意分度场合旋转台适应性更高。

如果客户生产的是精密零部件，对转盘的加减速（频繁）、精度（线性误差达到微米级别）、调整性（分度数可变）要求较高但对成本不太关心时，可考虑采用直驱电动机+转台的形式（见图1-127），例如液晶显示器（LiquidCrystalDisplay，LCD）划线，液晶玻璃的划线、分割、倒角，激光晶圆的切割，光纤组件的点胶，牙刷植毛，五金件的精密加工等场合。

图1-127 采用直驱电动机的设备

如果客户生产的是低端快消品时，生产组装工艺简单，希望以小投入提高效率，可考虑采用气动分度盘（见图1-128），例如化妆品盖的铆压，超声波熔接，五金件的粗加工等半自动化生产场合。气动分度盘价格较低，但整体性能表现不如分割器，所以一般的自动化设备用得不多。

图1-128 采用气动分度盘的设备

更多既有性能要求又要兼顾成本投入的场合，分割器（见图1-129）是相对较多被采用的类型，虽然柔性（普通分割器不能改变分度量）较差，但在精度、速度、负载能力方面有不错的表现。常用场合包括电风扇齿轮箱的装配，脚轮的自动化安装，小家电的螺钉锁付，五金件的加工，灌装封口等，应用几乎遍布各行各业。

还有一些同样需要转动移料，但是转动部分的转动惯量较小（直径小、重量轻）的场合，可采用电动机直接驱动的方式（与直驱电动机类似，但占据的空间更大，设计量也相对较多），如图1-130所示。

2）转盘及载具设计。这个环节相对比较模式化，需要依据客户要求和特定工况确定一些指标和参数，分割器的选型需确定的指标和参数见表1-6。这些内容确定了之后，就可以进行转盘驱动部件的选型（甚至可以把参数提供给厂商来帮助选型）了，然后再进行动力和传动设计。

图1-129 采用分割器的设备

图1-130 采用伺服或步进电动机直接驱动的设备

表1-6 分割器选型需确定的指标和参数

各参数的意义及确定思路如下。

①分度数。顾名思义，就是有几个工位，例如零件A和B装到一起并且铆压一次的工艺，可以首先将零件A上料到转盘上（1个工位），再将零件B上料/装配到A上（1个工位），然后铆压一下（1个工位），最后再将成品取出（1个工位），一共4个工位，即4分度。有些情况特殊，同样的工艺，有可能被要求增加一个检测工位或不良品排出工位，那么则可能原本只是一个铆压工艺，实际需要6个工位，即6分度。

②每个工位分度所需时间。取决于设备的设计周期（每完成一个产品生产耗费的时间），例如要求设备运行周期为2s，铆压工艺需要0.5s，则意味着转盘分度的时间不能大于1.5s。

如果采用直驱电动机或电动机直接驱动的非标转台，则可以通过灵活编程来实现分度时间的控制。

如果采用分割器作为转盘及夹具的驱动部件，则分为两种情况：

a.提供动力的电动机持续匀速运转，则应该选用动静比为3∶1的分割器，如电动机每2s转一圈，则分割器动1.5s，停0.5s，如果选用其他动静比的分割器则达不到要求。

b.提供动力的电动机在分度的时候转动，持续时间小于1.5s，然后静止下来，0.5s后再继续运转，周而复始，此时可以忽略分割器的动静比参数，或者选用动静比偏大（因分割器为凸轮机构，动的部分占据角度越大，意味着运动越平稳）的分割器，实际做法多数属于这种情况。

③每个工位停留的时间。取决于工艺机构的运作时间，例如铆压机构动作起来需要0.5s，分割器的停留时间就不能少于0.5s，考虑到还有位置检测、程序运行等因素，可能需要定到0.7s或1s等。

④工作台（转盘）直径。毫无疑问，一般情况下，直径越小越好，如果要说依据，则主要与一个叫转动惯量的物理量有关（见第2.4节的介绍）。但是，工作台直径也不是想小就能小的，因为还有很多工艺机构是围绕着工作台来布局的，“月亮”太小，“众星”难拱，机构之间会很拥挤，造成调试和维护方面的困难。例如，一不小心掉了颗物料到转盘下方，然后可能要大费周章才能将其取出来，或者要换个零部件，发现拧螺钉时扳手磕磕绊绊。因此，原则上是在转盘及载具的转动惯量与转盘驱动部件匹配的前提下，尽量让工作台的布局区域协调合理，不要为了缩小而缩小，但也不要毫不讲究。如果工艺机构占据空间不大，一般4～10工位的转盘直径大概在ϕ400～ϕ800mm。

⑤工作台质量 同样跟转动惯量有关系，同样是越轻越好，但要注意不能因此而牺牲必要的强度，或者对工作台进行不合理的过度切削。尤其是铆压、装配工艺的工作台，应该有一定的厚度，通常在15～25mm之间，具体还要结合材质、直径来定。例如同样一个ϕ400mm的转盘，用铝合金和钢材时，同样强度下厚度肯定不一样；同样用钢材，转盘直径是ϕ400mm和ϕ800mm时，厚度也是不一样的，要灵活定义。

⑥夹具/载具中心距。可以理解为任意两个载具之间的最大距离（通过转盘中心），这个参数一样是越小越好，定义原则和工作台直径类似。

⑦夹具/载具质量。同样是越轻越好，定义原则和工作台质量类似。

⑧夹具/载具数量。通常情况下，跟分度数或工位数一致，但也有一个工位同时有几个夹具或载具作业的情形，实际多少就多少。

⑨工件中心距、质量、数量等。定义原则和夹具/载具的类似，但如果被加工的产品或物料质量较小，则往往可以忽略不计。

3）动力和传动机构设计。动力和传动机构设计一般放在最后一步，具体将在本书第2.4节再进行介绍。

4）其他设计提示。圆周型物料流向和机构布局是比较常见的模式，所以广大读者务必作为一个学习重点，多作总结，例如以下这些。

①一般工艺机构是设计在转盘之外的，不会受转盘的运动影响，但特殊情况下，需要将工艺机构做到转盘上，或者转盘上要布置一些有电线或气管的机构，为了避免缠搅到一起，可以采用一种叫旋转接头的标准器件来解决，如图1-131所示。

图1-131 采用旋转接头的转盘设备

②有时工艺比较复杂，可能会混搭线性和非线性的物料流向及机构布局，设计过程可以拆解成独立的部分，分别设计，最后再通过切换机构（如机械手）连接到一起，如图1-132所示。但是要特别强化这样一种观念：产品的移动固然是必要的，但并不是有贡献的工艺，所以应该有意识地尽可能缩短或简化。换言之，能不搬运就不搬运，不需要方式切换就不要切换，搬运越多，费时越多，方式切换越多，不稳定概率也越大。

图1-132 混搭线性和非线性机构的布局方案

（3）环型布局设计要点 如图1-133所示的环型物料流向和机构布局，最大的特点就是利用了载具的循环，间接实现了物料在不同工位的移动或切换。本质上，这种布局方式更接近于微缩版的循环式生产线，因此从移料的角度看，与其说移动的是产品/物料，不如说移动的是夹具/载具，在设计时需要注意以下细节。

图1-133 环型物料流向和机构布局

1）夹具/载具在移动过程的位置感测、定位、搬移等要设计到位，如在某个位置需要将夹具/载具转90°，或者需要将夹具/载具从A流道切换到B流道，采用什么机构为好，这些都要有一定的设计经验，否则容易出现卡料或不稳定问题。

2）夹具/载具设计也很关键，要确保产品的可靠定位和固定，因为移动过程难免抖动或磕碰，需要防止产品从夹具/载具跳出或位置跑偏。

3）夹具/载具的移动，除了通过输送带或拨爪等外力来实现外，还有直接“长”在输送带或输送链上的方式。如图1-134和图1-135所示，输送带都加工了各种形状的挡块（有安装孔），输送链也一样，只要在上面固定载具，它就是一个非标的输送机构，移动的轨迹可以是水平布局，也可以是竖直布局。

图1-134 可固定附件（载具）的输送带和输送链

图1-135 固定了附件（载具）的输送带和输送链输送机构

总之，环型布局的灵活性更强，也相对复杂一些，限于篇幅不作为论述重点，但也是非标机构设计中常用的物料流向和机构布局模式，各位读者应该有所了解。

许多经验丰富的设计前辈都有这样的感慨：非标机构设计工作很繁琐，大部分是在琢磨物料流向和机构布局。而广大读者也看到了，本节内容也是比较繁杂而不易理解的，所以务必重视并花精力学习。