機械手的總體方案設計

機械手的總體方案設計工件，各臂均懸掛在生產線上方的橫梁上，臂間距離和工位距離相等，手臂可同步地沿橫梁平移一個工位間距，把工件從一個工位移動到下一個工位，可以削減隨行夾具和其他裝置，提高自動化程度。懸掛式機械手占地面積小，能有效的利用空間。懸掛式機械手構造簡潔，本錢底。該凸輪軸加工自動線上的送料機械手承受液壓驅動，

PLC掌握，其中實行液壓驅動有以下優(yōu)點：壓力高，可實現(xiàn)較大的驅動力，且機構可以做的輕小，緊湊。可實現(xiàn)無級變速，定位精度高，系統(tǒng)固有頻率小，壓力、容量調整容易。滯后小。主要技術參數(shù)確實定機械手的主要技術參數(shù)包括抓重、自由度、定位精度、重復定主要參數(shù)如下：抓重：自由度：3kg3個工作范圍：前后移動：1800mm主要參數(shù)如下：抓重：自由度：3kg3個工作范圍：前后移動：1800mm上下升降：350mm橫移：50mm緩沖方式： 節(jié)流回路機械手的配置和工作原理纟 場圖一上下料機械手簡圖f丁i該加工自動線上有五只送料機械手，它們的構造完全一樣，均能作前后移動、上下升降和橫移運動。〔上下料機械手簡圖如圖一〕前后移動、升降和橫移f丁i該送料機械手的動作挨次為：原位一一下降〔抓料〕一一向左橫移一一上升向后橫移——下降——向右橫移〔放料〕——上升——向后橫移——原位2章上下料機械手的機械構造設計上下料機械手的總體構造上下料機械手由幾個主要組成局部：〔1〕前后行走機構〔帶滾輪的三角形支架〕；〔2〕橫移油缸及其滾輪機構；〔3〕升降油缸；〔4〕手部支撐板；〔5〕機械手手部〔兩個夾持式手部〕來。6〔〕1800mm。.上下料機械手的手部設計〔或吸附〕件，它具有仿照人手動作的功能，并安裝于機械手前端。依據所要夾持的工件，選用鉗爪式手部，其選用時應考慮：應具有足夠的的夾緊力機械手的手部機構靠鉗爪夾緊工件后便把工件從一個位置移動到另一個位置，由于工件本身的重量以及移動過程中產生的慣性和振動等，鉗爪必需N為工件重量的2-3倍。手部夾緊力的計算：F手指對工件的夾緊力可按公式計算： >KK GFN 1 2&式中 Ki—安全系數(shù)，通常取1.2 2.0;K2—工作狀況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。K2可近似按下式估算：K2=1+a/g,a=Vmax/t響K3—方位系數(shù)，依據手指與工件外形以及手指與工件位置不同進展選定。按表選取G-被抓取工件所受重力〔N這里K1=1.8&=1+a/g=1+200X10〔-3〕/9.8X0.仁1.2K3=1G=3X9.8NF=1.8X1.2X1X3X9.8N=63.5NNmm驅動力為F,由FN=FXF/2b，其中R為扇形齒輪的半徑，這里 R=18mm，b=100mm則F=2bF/R=2X100X63.5/18N=705.6N則N應具有足夠的張開角且夾持工件的中心位置變化要小〔即定位誤差要小〕動范圍。須依據被抓取的工件的外形，選用相應的鉗爪外形來定位。應具有足夠的強度和剛度的鉗爪應進展必要的強度和剛度計算。應適應被抓取對象的要求V”相應的措施，如加軟墊等。要適應工作位置的狀況：如工作位置較窄小可用薄片形鉗爪。盡可能具有肯定的通用性手部機構的使用范圍。是構造簡潔?？侩姶砰y掌握手指的張開和閉和。機械手的手臂設計設計。手臂的組成和作用可以是行走式的，即可沿地面或導軌運動。手臂的組成局部如管路、冷卻裝置、行程定位裝置、油缸、反響裝置等直接影響機械手的工作性能。因此在設計過程中要留意以下幾點：①手臂的的截面外形要選擇合理②合理布置作用力的位置和方向在構造設計時應當結合具體受力狀況，使個作用力引起的變形相互抵消元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應盡量使構造簡潔⑵臂部速度要高，慣性要小應盡量削減手臂的重量，削減手臂運動的輪廓尺寸，削減回轉半徑⑶手臂動作應敏捷為削減手臂運動件之間的云工阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦，其傳動件、導向件和定位件布置應合理, 使手臂運動過程盡可能平衡，以削減對升降支承軸線的偏心力矩，以防卡死手臂的設計計算其受力分析如圖三：F1F1If111FIF-[1-.r1|ill1f1[—s1卞J下降時

Pq=F +F +F +G摩 慣 回Pq=F +F +F -G摩 慣 回圖三升降油缸受力圖式中G—臂部運動部件的重量〔N〕升降油缸手臂重量計算：工件：3kg；手部：4kg；導向桿：1kg；活塞桿：1/4XnX?XXp=1/4XnX22X42X7.8X10-6=1.1kg缸體：壁厚取S=8伽，2XnXRXhXSXp=2XnX20X360X8X7.8X10-6=2.8kg油：nXDfxhXp=nX402X350X0.8X10-6=1.4kg活塞：1/4XnX[D XhXp=1/4XnX402X10X7.8X10-6=0.1kg總重量：3+4+1.1+1.4+0.1=9.6kg考慮到安全系數(shù)，取總重量M20kg,貝UG=20X9.8=196NF 一起動的慣性力(N);可按如下近似計算：慣式中，△V—速度變化量(m/s),又厶V200伽/s.△t—啟動過程的時間(s),一般為0.01 0.15;t對于輕載低速部件取小值,對于重載高速部件取大值，由于該機械手臂運動時速度不高，且工作載荷不大，取厶t=0.08s.196F =—慣 9.8

0.2N=50F 一油缸回腔低壓油液所造成 N的阻力回

一般背壓力較小，可按

0.08F =0.05G計算,回F =0.05196N=9.8N回F —各支承處的摩擦力(N);摩當量摩擦系數(shù)卩‘=(1.27 1.57)卩對于靜摩擦且無潤滑時，銅對青銅：卩=0.1 0.25鋼對鑄鐵：卩=0.18 0.3，取卩=0.2則卩‘=(1.27 1.57)X0.2=0.25 0.31升降導向立柱不自鎖，必需G>F+F=2F=2F f1 2 1 R<R R 由平衡條件：F1=F2，GXR=F2XR R 解得：h>0.32R摩擦力為：取h=10伽，滿足不自鎖條件，則R1=2F 「津 2196 200.16 N=125.44NR110油缸上升時的驅動力：Pq=F +F +F +G=125.44+50+9.8+196=380.24N摩 慣 回油缸下降時的驅動力：Pq=F +F +F -G=125.44+50+9.8-196=-10.76N摩 慣 回⑵橫移油缸的驅動力計算：受力分析如圖五。= A_= A_°T1.\---n-------’.--J* 1-is——1」h［「jpil/其驅動力

圖五橫移油缸受力分析摩 封 慣 Pq=摩 封 慣 式中 F 一各支承處的摩擦阻力；摩橫移油缸手臂重量計算，由前面計算可得總重量為：總重量：3+4+1.1+1.4+0.1+5=14.6kg考慮到安全系數(shù)，G30kg,又N=G=3(X9.8=294NF =fN=0.2294N=58.8N摩+FF 一密封處的摩擦力〔N〕，這里F +F封 封i 2式中F ,F 分別為活塞桿和缸蓋處，活塞與缸壁處密封裝置的摩擦阻力,i 2封 封值隨密封構造的不同而異。缸工作壓力小于i0Mpa寸，液壓缸密封處的總的摩擦力為：F +F1

2=0.03Pq封F 一油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按回F =0.05G計算，回F回=0.05 294N=14.7NF 一啟動過程中的慣性力;慣gt9.8 4—化

N=75N0.08Pq=F +F +F +F =F +0.03Pq+F +F摩 封 慣 回 摩 慣 回Pq=

10.97

58.8+75+14.7〔F摩+F慣+F回〕= .97

N=149N⑶前后移動油缸的驅動力計算此前后移動油缸是要布置在懸掛支架的橫梁上，其活塞桿的端部與一個拉桿固定連接，又由于四只送料機械手都固定在拉桿上，因此由油缸活塞桿帶動四只送料機械手進展前后的同步移動， 由于要實現(xiàn)的行程較長〔l=1800mn〕,故將油缸設計為雙節(jié)伸縮缸。受力分析如圖五。摩 封 慣 驅動力Pq=F 摩 封 慣 式中F 一各支承處的摩擦阻力;摩橫移油缸手臂重量計算，由前面計算可得總重量為:總重量：3+4+1.1+1.4+0.1+5+5=19.6kg考慮到安全系數(shù)，G40kg，又N=G=4Q<9.8=392NF 二 fN=0.2392N=78.4N摩0.03PF封=F封1 ■F封2二 qF = N=100N慣G「鯉gt9.80.08F 0.05G=0.05392N=19.5N回二Pq=F +F +F +F =F +0.03Pq+F +F摩 封 慣 回 摩 慣 回1 78.4+100+19.6Pq=---------〔F +F0.97 摩

+F慣

=---------------------------N=204.1N0.97由于帶動四個機械手同時運動，則總驅動力為 Pq=204.1X 4=816.4N手臂的配置形機械手的手臂配置形式根本上反映了它的總體布局，運動要求、操作系統(tǒng)、工作對類和優(yōu)點分別為：⑴機座式：多為工業(yè)機器人所承受，機器上可以裝上獨立的驅動與掌握系統(tǒng)，便于搬運和安放，機座底部也可以安裝行走機構，以擴大其活動范圍。⑵立柱式：立柱式機械手的機身為固定立柱，其臂部一