通用上下料氣動機械手結(jié)構(gòu)設計.doc

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通用上下料氣動機械手結(jié)構(gòu)設計 氣動機械手具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、可靠、節(jié)能、不污染環(huán)境、可實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點，應用特點廣泛。論文介紹了氣動機械手的原理，對機械手的主要部件和設計要求做了相關(guān)的闡述，另外對機械手回轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)幫了優(yōu)化措施。 氣動機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。氣動機械手具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、可靠、節(jié)能、不污染環(huán)境、可實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護等優(yōu)點，特別適用于汽車制造業(yè)、食品和藥品包裝行業(yè)、化工行業(yè)、精密儀器制造業(yè)和軍事工業(yè)等。 在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)應用的氣動機械手能夠?qū)崿F(xiàn)4個自由度的運動，其各自的自由度的驅(qū)動全部由氣動肌肉來實現(xiàn)。最前端的氣爪抓取物品，通過氣動肌肉的驅(qū)動實現(xiàn)各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，使物品在空間上運動，根據(jù)合理的控制，最終實現(xiàn)機械手的動作要求。氣動機械手回轉(zhuǎn)臂的設計主要是選擇合適的控制閥，設計合理的氣動控制回路，通過控制和調(diào)節(jié)各個氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。 氣動機械手的原理 氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。它巧妙地應用力的平衡原理，使操作者對重物進行相應的位移，就可在空間內(nèi)平衡移動定位負荷。重物在提升或下降時形成浮動狀態(tài)，靠氣路實現(xiàn)微重力的物料位移，操作力受工件重量影響。無需熟練的點動操作，操作者用手推拉重物，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置，或者通過操作臺控制工件的位移可完成以下動作：送料、預夾緊、手臂上升、手臂旋轉(zhuǎn)、小臂伸長、手腕旋轉(zhuǎn)。 氣動機械手的主要部件和設計要求 根據(jù)模塊化設計思想，機械手的各模塊化機構(gòu)分別為:立柱、手臂、小臂、手腕和手爪幾個部分。論文選擇圓柱坐標式機械手，木設計的機械手具有3個自由度：手臂伸縮；機身回轉(zhuǎn)；機身升降。木設計的機械手主要由3個大部件和3個氣缸組成：手部，采用一個氣爪，通過機構(gòu)運動實現(xiàn)手爪的運動。臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂的伸縮。機身，采用一個直線缸和一個回轉(zhuǎn)缸來實現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。 機械手的手部是機械手上承擔抓取工件的機構(gòu)，由于被抓取物件（炮彈）的形狀近似于圓臺，所以，其手爪采用特殊的V字型結(jié)構(gòu)，即手爪的內(nèi)表而設計成與圓臺斜度相同的斜而，即保證了抓取的穩(wěn)定又不會因線接觸而影響炮彈的表而質(zhì)量。通過對平衡氣缸內(nèi)空氣壓力快速精確的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對某一重量范圍內(nèi)工件的實時平衡狀態(tài)。機械手可選擇定制功能：平衡系統(tǒng)；垂直提升；負載平衡。設備回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)設置剎車系統(tǒng)，可在任意所需要的位置剎車，使機械手可以長期或定期保持需要的狀態(tài)。翻轉(zhuǎn)90度、翻轉(zhuǎn)180度和翻轉(zhuǎn)任意角度（MAx270)；斷氣保護：設備被意外斷氣時，設備上的儲氣罐裝置可保證工人正常完成一個循環(huán)工作，然后進入剎車狀態(tài)指不功能：負載指示、到位指示。誤操作保護功能：工件在懸空時不可被釋放。人性化操作手柄：控制按鈕和人性化防滑手柄集成一體，讓操作人更便捷操縱機體。工件表面保護：夾具接觸工件部位裝置保護物件，保證工件表而不會被刮傷。高效率工作：夾具設置抓取導向，讓工件的拾取更高效。 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續(xù)控制的情況下使用。 機械手回轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施 為防止手臂沿伸縮方向軸線轉(zhuǎn)動、加大承載能力，以及提高運動精度，必須設有導向裝置。伸縮手臂的導向裝置需根據(jù)伸縮手臂的安裝形式、結(jié)構(gòu)及負荷等條件來確定。用的有單導向桿和雙導向桿。在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難，將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實現(xiàn)機械手的回轉(zhuǎn)運動，使機械手向左或向右擺動。機械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運動和豎直升降運動各由一個氣缸控制，即以最簡單的形式，在完全伸出和回縮位置之間進行切換。 具體優(yōu)化措施：第一，由于最大應力出現(xiàn)在齒輪的齒根處，所以，為了減小應力給齒輪壽命帶來的影響，應采用熱處理方法增強齒根強度。第二，由于最大變形出現(xiàn)在手爪受壓的地方，長期使用定會加劇磨損，從而間接影響在檢測平臺上的位置。因此，對于下半部分手爪結(jié)構(gòu)進行熱處理，以增強其耐磨性和強度。 第 3 頁 共 3 頁