第2章 上料自動化

2023/12/19武漢理工大學機電學院1/40一、自動上料裝置的類型和特點二、料倉式上料裝置三、料斗式裝置四、振動上料裝置第二章上料自動化2023/12/19武漢理工大學機電學院2/40人工上下料

勞動強度大；容易產(chǎn)生工傷事故；效率低；不能滿足大批量生產(chǎn)的需求。使用自動上下料系統(tǒng)可以解決以上問題。2023/12/19武漢理工大學機電學院3/40

卷料自動上料裝置、棒料自動上料裝置、板料自動上料裝置、件料自動上料裝置（本課程僅研究件料）一、自動上料裝置的類型和特點料倉式上料裝置料斗式上料裝置2023/12/19武漢理工大學機電學院4/40料倉式料斗式定義將人工整理好的零件（已定向狀態(tài)）貯存于貯料器后進行供料的裝置將零件雜亂地（未定向狀態(tài)）貯存于貯料器后，能使零件自動定向進行供料的裝置特點工件靠人工定向排列，然后靠機構自動送裝到夾具工件成批地倒入料斗，從定向排列到送裝至夾具地點全部自動完成適用范圍用于產(chǎn)量大，但因重量、尺寸及幾何形狀特點難于自動定向排列的工件曲軸、連桿或單件工序時間長工件形狀簡單、重量不大、批量很大、生產(chǎn)率很高、工序時間很短的工件緊固件、軸承、儀表、五金等件料自動上料裝置的類型2023/12/19武漢理工大學機電學院5/402023/12/19武漢理工大學機電學院6/40料倉與料斗2023/12/19武漢理工大學機電學院7/402023/12/19武漢理工大學機電學院8/402023/12/19武漢理工大學機電學院9/40自動上料裝置的組成

表2-2自動上料裝置的組成名稱主要作用料倉式料斗式1、裝料容器存儲散亂的坯件無有2、抓取定向機構使散亂的坯件定向排列無有3、二次定向機構對坯件進行補充定向無可能有4、料槽將坯件由料斗或料倉傳送到上料機構有有5、料倉貯存已定向的坯件有可能有6、上料機構將已定向的坯件按生產(chǎn)節(jié)拍送往機床夾具有有7、隔料器使坯件逐個地由料倉中放出有有8、攪拌器攪動坯件增加完成定向的機率和消除坯件堵塞可能有有9、剔除器將定向不正確或過多的坯件拋回料斗無可能有10、驅動機構為自動上料裝置提供動力有有11、檢測機構檢測坯件狀況，控制自動上料裝置工作可能有可能有12、安全機構發(fā)生故障或供料過多時自動停車或消除堵塞可能有有1裝料容器存儲散亂的坯件2抓取定向機構使散亂的坯件定向排列3二次定向機構對坯件進行補充定向4料槽將坯件由料斗或料倉傳送到上料機構5料倉貯存已定向的坯件6上料機構將已定向的坯件按生產(chǎn)節(jié)拍送往機床夾具件7隔料器使坯件逐個地由料倉中放出8攪拌器攪動坯件增加完成定向的機率和消除坯件堵塞9剔除器將定向不正確或過多的坯件拋回料斗10驅動機構為自動上料裝置提供動力11檢測機構檢測坯件狀況，控制自動上料裝置工作12安全機構發(fā)生故障或供料過多時自動停車或消除堵塞改進坯件自動上料的結構工藝性2023/12/19武漢理工大學機電學院12/40決定自動上料裝置設計方案的主要因素

1．生產(chǎn)規(guī)模及自動化程度。2．坯件特點：坯件的形狀、尺寸、重量、性質、表面質量要求及加工時間。機床布局及加工方法。加工節(jié)拍工件品種調(diào)整上料裝置服務機床的數(shù)量經(jīng)濟合理2023/12/19武漢理工大學機電學院13/40料倉式上料裝置的組成：料倉輸料器隔料器上料機構卸料機構根據(jù)坯件在料倉中輸送的方式，料倉分為：

自重輸送料倉二、料倉式上料裝置強制輸送料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院14/40管式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院15/40槽式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院16/40多桿式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院17/40單桿式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院18/40工件存放于圓盤或端面上，圓盤作周期性間歇回轉，與送料動作相配合轉盤式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院19/40貯存量大，適應于圓柱、圓盤、圓環(huán)類零件斗式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院20/40工件在斗式料倉中整齊排列堆積時，常常會在內(nèi)部相互擠壓而形成拱橋，使下面的工件送出后，上部的工件被卡住不能下落。

——設置攪拌器，破壞拱橋。齒形攪拌器杠桿式攪拌器菱形攪拌器凸塊攪拌器電磁振動器斗式料倉2023/12/19武漢理工大學機電學院21/40斗式料倉工件在斗式料倉中整齊排列堆積時，常常會在內(nèi)部相互擠壓而形成拱橋，使下面的工件送出后，上部的工件被卡住不能下落。

——設置攪拌器，破壞拱橋。齒形攪拌器杠桿式攪拌器菱形攪拌器凸塊攪拌器電磁振動器2023/12/19武漢理工大學機電學院22/40BZF+ZFB+TZF+LZF倉壁振動器料倉防閉塞裝置防止和消除料倉,料罐或料門內(nèi)物料起拱,管壯通道,粘倉等閉塞現(xiàn)象的專用設備,以保證流料暢通

2023/12/19武漢理工大學機電學院23/40料倉的設計1．料倉的容量

2．料倉的截形3．料倉的生產(chǎn)率2023/12/19武漢理工大學機電學院24/40料倉的容量

料倉的貯料量應根據(jù)機床加工節(jié)拍及一次裝料保證機床連續(xù)工作的時間來決定。一般對于大型坯件 一次裝料應至少保證機床連續(xù)工作10～20分鐘。對于中、小型坯件 約為30～60分鐘。2023/12/19武漢理工大學機電學院25/40料倉的截形槽式料倉

坯件與料倉壁間有合適的間隙δ

對于工作條件欠清潔的料倉

取IT7～IT13

對于工作條件清潔的料倉

取IT7～IT8

2023/12/19武漢理工大學機電學院26/40最大間隙應滿足條件：

——

坯件在料倉中轉動的極限位置角度

——

摩擦角。2023/12/19武漢理工大學機電學院27/40在極限情況下：

——

坯件直徑(mm)

——

坯件長度（mm)

——

坯件與料倉壁間的摩擦系數(shù)。2023/12/19武漢理工大學機電學院28/40考慮到料倉寬度公差和坯件長度公差對δ的影響，應用下式校核：2023/12/19武漢理工大學機電學院29/40料倉的生產(chǎn)率

重力料倉的最大供料生產(chǎn)率受人工給料倉料裝能力（一般一個中等勞動力每分鐘能供料60件）和坯件自由落入上料器時間的限制。如不計坯件與料倉壁間的摩擦，重力料倉的最大生產(chǎn)率為：——坯件自由落下的高度(通常等于坯件的直徑或長度)，m；

——重力加速度，m/s2；

——坯件自由落下的時間，s。

2023/12/19武漢理工大學機電學院30/40送料機構直線往復式送料器

擺動式送料器

回轉式送料器連續(xù)式送料器作用：把坯件從料倉送到機床加工位置。2023/12/19武漢理工大學機電學院31/40直線往復式送料器

結構特點：兼作隔料器，結構簡單，坯件輸送可夾緊或不夾緊。上料速度較低。適用場合：適用于單工位機床，中小型軸類坯件上料。2023/12/19武漢理工大學機電學院32/40擺動式送料器

適用場合：適用于單工位機床，盤、環(huán)、以及短軸類坯件上料。結構特點：兼作隔料器，坯件夾緊輸送。上料速度較高。占地少2023/12/19武漢理工大學機電學院33/40回轉式送料器

圖示上料器中的圓盤朝一個方向連續(xù)旋轉，毛坯從料倉送入圓盤的孔中，由圓盤帶到加工位置。加工完畢后工件又被推出。圓盤式上料器的生產(chǎn)率較前兩種高，廣泛地應用于磨床上料，例如磨滾子或軸承環(huán)的端面。2023/12/19武漢理工大學機電學院34/40連續(xù)式送料器2023/12/19武漢理工大學機電學院35/40作用：將工件從料倉輸送到上料機構中外部形狀直線型曲線型螺旋型工件運動狀態(tài)滾道式輸送滑道式輸送

輸料器的具體型式和結構，與工件的形狀、尺寸以及上料裝置在機床上的配置情況有關。隔離式料槽——避免齒輪互相嚙合而卡在料槽中。設計時，主要是確定料槽的寬度、側壁高度和傾斜角度。傾斜角度一般為5-15°輸料器2023/12/19武漢理工大學機電學院36/40滑道式輸送V形輸料槽管形輸料槽軌道式輸料槽輸料器2023/12/19武漢理工大學機電學院37/40

滑動輸送時，為了克服摩擦阻力，保證可靠輸送，應有較大的傾斜角，一般不小于25°。如結構不允許，可采用輥道式輸送。2023/12/19武漢理工大學機電學院38/40作用：控制從輸料槽進入送料器的工件數(shù)量。在比較簡單的上料裝置中，其作用由送料器完成。利用直線往復式送料器的表面進行隔料氣缸和彈簧傳動的隔料器機械傳動的銷式隔料器旋轉運動的隔料器形式隔料器2023/12/19武漢理工大學機電學院39/40隔料器2023/12/19武漢理工大學機電學院40/40隔料器隔料器的作用兼由送料器完成2023/12/19武漢理工大學機電學院41/40料倉式上料裝置應用例——轉塔自動車床料倉式上料裝置

1料倉2上料器3上料桿5彈簧4卸料桿2023/12/19武漢理工大學機電學院42/54四、振動式料斗裝置1基本結構2振動上料原理3定向方法4振動料斗設計5振動料斗生產(chǎn)率2023/12/19武漢理工大學機電學院43/54裝料容器定向裝置驅動裝置隔振器底座1、基本結構2023/12/19武漢理工大學機電學院44/542023/12/19武漢理工大學機電學院45/54料斗實物圖片2023/12/19武漢理工大學機電學院46/54振動式上料裝置的類型

2023/12/19武漢理工大學機電學院47/54沒有機械的攪拌、撞擊和強烈的摩擦作用，工作平穩(wěn)，適合于已經(jīng)精加工的工件，以及薄壁、彈性、脆性零件。結構簡單，易于維護，比較耐用；通用性強，對于一般小型工件都能適用。對于形狀特性不同的工件，只有定位元件不同，其它結構都能通用。送料速度調(diào)節(jié)簡便，故障少。主要優(yōu)點2023/12/19武漢理工大學機電學院48/54工作中有噪聲，特別是工件較大或結構設計不合理時噪聲大。必須合理地設計和調(diào)整。須保持潔凈的工作條件。當工作表面染有油污或灰塵時，將顯著影響送料速度和工作效果。局限性2023/12/19武漢理工大學機電學院49/541工件；2滑道；3板彈簧；4電磁鐵；5銜鐵滑道與水平夾角：α彈簧與鉛垂面夾角：β2、振動上料工作原理

以圖示直槽型振動送料裝置為例進行分析。

工作時，將交流電經(jīng)半波整流后，接通電磁鐵4的線圈，產(chǎn)生頻率50Hz的斷續(xù)電磁吸力，吸引固定在料槽上的銜鐵，使料槽向左下方運動；電磁吸力迅速減少并趨近于零時，料槽在彈簧3的作用下，向右上方作復位運動，如此周而復始便使料槽產(chǎn)生微小的振動。

2023/12/19武漢理工大學機電學院50/54半波整流

半波整流是利用二極管的單向導電性進行整流的最常用的電路。半波整流，就是在交流電的半個周期有電流輸出，另半個周期沒有電流。50Hz的交流電經(jīng)半波整流以后，輸出的是50Hz的脈動電流。2023/12/19武漢理工大學機電學院51/54滑道上工件受力分析工件在軌道上的受力：重力軌道反力摩擦力慣性力

摩擦力、慣性力與電磁鐵的電流I有關。

重力摩擦力慣性力軌道反力2023/12/19武漢理工大學機電學院52/54（1）Ｉ=0（即斷電時），支承彈簧復位，滑道以加速度a1向右上方運動，工件力平衡如圖。由ΣX=0,ma1cos(β-α)+mgsinα=F=μN1由ΣY=0,ma1sin(β-α)+mgcosα=N1

2023/12/19武漢理工大學機電學院53/54靜摩擦力使工件與滑道保持相對靜止，一起向右上方運動。工件相對滑道向左下方滑移。2023/12/19武漢理工大學機電學院54/54（2）Ｉ>0時，電磁鐵吸引，滑道以加速度a2向左下方運動，工件受力平衡如圖。

由ΣX=0,ma2cos(β–α)–mgsinα=F=μN2

由ΣY=0,mgcosα–ma2sin(β–α)

=

N2

2023/12/19武漢理工大學機電學院55/54工件相對于滑道向右上方滑移。工件相對于滑道靜止，一起與滑臺向左下方移動，仍在B1位置。當N2>0時2023/12/19武漢理工大學機電學院56/54當N2<0時

工件跳離滑道，根據(jù)跳起的高度，落下時相對滑臺位置有三種情況：工件騰空時間等于滑臺下降時間，則工件再次與滑臺接觸時，向前移一大步，B2B32；工件騰空時間小于或大于滑臺下降時間，則工件再次與滑臺接觸時，向前移一小步，B2B33；工件騰空時間等于滑臺往復時間，則工件再次與滑臺接觸時，落在原位。2023/12/19武漢理工大學機電學院57/54振動料斗的四種工作狀態(tài)

連續(xù)跳躍斷續(xù)跳躍連續(xù)滑移斷續(xù)滑移2023/12/19武漢理工大學機電學院58/54連續(xù)跳躍運動過程：I=0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；I>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來（騰空時間≥料斗運行至最下方的時間）I=0、工件再落至軌道上時已到達C點→后又隨軌道上行到D點。如此往復，工件隨軌道上行——跳躍——再隨軌道上行→工件跳躍式前進，跳躍間距為AC段。特點：工件具有較大的供料速度，供料生產(chǎn)率高；工件運動平穩(wěn)性差，對定向不利；適用于形狀簡單、定向要求不高的件料及供料速度較大的場合。運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角較大。但工件騰空時間過大→料斗復位時工件再落至軌道過晚→A點與C點的間距縮小，甚至落回原處而沒有前移。2023/12/19武漢理工大學機電學院59/54斷續(xù)跳躍

運動過程：I=0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；I>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來（騰空時間<料斗運行至最下方的時間）→工件很快落至軌道上的C點、并隨軌道下行到D點；I=0、工件再隨軌道從空間位置D點上行到E點。如此往復，工件隨軌道上行——跳躍后隨軌道下行——再隨軌道上行→工件斷續(xù)跳躍式前進，跳躍間距為AD段。特點：工件具有較大的供料速度，供料率較高； 工件運動平穩(wěn)性一般。運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角中等2023/12/19武漢理工大學機電學院60/54連續(xù)滑移

運動過程：I=0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；I>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移（滑移時間≥料斗運行至最下方的時間）I=0、工件停下時已滑移至C點→后又隨軌道上行。如此往復，工件隨軌道上行——滑移——再隨軌道上行→工件滑移式前進，滑移間距為AC段。特點：工件具有較大的供料速度和供料率； 工件運動平穩(wěn)，利于定向；適用于形狀較規(guī)則、有定向要求的件料及供料速度較大的場合。運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均較跳躍時的小。2023/12/19武漢理工大學機電學院61/54斷續(xù)滑移

運動過程：I=0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；I>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移（滑移時間<料斗運行至最下方的時間）→工件很快停在軌道上的B′點、并隨軌道下行到C點；I=0、工件再隨軌道從空間位置C點上行。如此往復，工件隨軌道上行——滑移后隨軌道下行——再隨軌道上行→工件斷續(xù)滑移式前進，滑移間距為AC段。特點： 工件供料速度和供料率較小；工件運動平穩(wěn)，亦利于定向； 用于有定向要求但供料速度要求不高的場合。運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均小。2023/12/19武漢理工大學機電學院62/54振動料斗平穩(wěn)工作的條件平穩(wěn)前移，盡可能快，不要跳起，影響定向。當電磁力<彈簧力時，要求工件隨滑臺移動，即2023/12/19武漢理工大學機電學院63/54電磁力>彈簧力時，要求工件不跳起并盡可能前移。工件不跳起：工件前移：

2023/12/19武漢理工大學機電學院64/54結論當滑道上移時：當滑道下移時：2023/12/19武漢理工大學機電學院65/54

根據(jù)工件的形狀特征和定向要求，在螺旋槽的最上一圈處安裝一些剔除構件，或將某一段料槽開出缺口、槽子和斜面等，將不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而定向正確的工件通過出料口進行供料。3、定向方法2023/12/19武漢理工大學機電學院66/54PartsSelectionandOrientation2023/12/19武漢理工大學機電學院67/542023/12/19武漢理工大學機電學院68/54L>D1：擋料板

2：擋料塊

2023/12/19武漢理工大學機電學院69/54L<D1：擋料板

2：擋料塊

3：料管

4：擋料塊

2023/12/19武漢理工大學機電學院70/54罩形工件定位2023/12/19武漢理工大學機電學院71/54具有頭部工件的定向（長徑比較大）2023/12/19武漢理工大學機電學院72/542023/12/19武漢理工大學機電學院73/54具有頭部工件的定向2023/12/19武漢理工大學機電學院74/541：齒形板碗形工件定向2023/12/19武漢理工大學機電學院75/54成形工件的定向2023/12/19武漢理工大學機電學院76/542023/12/19武漢理工大學機電學院77/544、圓筒型電磁振動料斗的設計

料斗基本尺寸

支撐彈簧安裝角振動器的型式2023/12/19武漢理工大學機電學院78/54料斗的結構設計主要結構參數(shù)：振動頻率振幅螺旋升角；彈簧安裝角直徑；螺距；高度。2023/12/19武漢理工大學機電學院79/54振動頻率

料槽振動頻率f亦是系統(tǒng)受到的激振頻率。

電磁激振系統(tǒng)中，常用的激振頻率fj=50Hz或fj=100Hz2023/12/19武漢理工大學機電學院80/54

振動體的振幅A

較大時，可提高供料速度，但動載荷較大，運動不平穩(wěn)，常據(jù)經(jīng)驗選取，且使振幅大小由結構上保證可調(diào)，以控制給料速度。電磁激振供料裝置中振動體的振幅可在0.5～1.5mm范圍內(nèi)選取。

振幅2023/12/19武漢理工大學機電學院81/54螺旋升角αα越小→工件平均速度就高，但升程減小→料道螺旋圈數(shù)增加→料斗尺寸增大。

α太大→工件上料速度降低，甚至無法向上滑移。

2023/12/19武漢理工大學機電學院82/54支承彈簧的安裝角

支承彈簧的安裝角ψ——支承彈簧處于靜止時與垂直面的夾角。是保證工件獲得拋射角β的結構性措施；是影響工件在料道上的運動狀態(tài)和供料速度的重要幾何參數(shù)；ψ與β和α及彈簧固結點有關。2023/12/19武漢理工大學機電學院83/54支承彈簧的安裝角ψ

式中，β——慣性力作用方向角（拋射角）；

α——螺旋槽的螺旋升角；

R固

——主彈簧在料斗底板上的固定圓半徑；

D——件料在螺旋槽中，其重心所在圓的直徑，可視為料斗中徑。

當支承彈簧固定圓半徑與料斗中徑重合時， 2023/12/19武漢理工大學機電學院84/54料斗的直徑料斗內(nèi)徑DH：常取DH≥(8~10)L工

(mm)L工

——工件最大外形尺寸。2023/12/19武漢理工大學機電學院85/54料斗外徑De：De=DH+2e(mm)e：e為筒體壁厚，一般取e=5~10mm。料斗平均直徑Dp：Dp=DH-B(mm)，

（B為料道寬度，B=b+Δb，b為工件直徑或寬度，Δb為余量：1~3mm）

2023/12/19武漢理工大學機電學院86/54料斗的螺距t=πDp·tgα(mm)

又根據(jù)結構要求，t≥1.5h+δ(mm)

（h-工件直徑或高度，δ-料道厚度：4~8mm）2023/12/19武漢理工大學機電學院87/54料斗的高度H

H=nt(mm)

n-螺旋料道的圈數(shù)：1.5~3.5

考慮到料斗外觀勻稱，應使H=(1/4~1/2)D

。2023/12/19武漢理工大學機電學院88/54支承彈簧

支承彈簧的作用：電磁振動供料器的料斗通過其安裝在基座上。

圓筒形料斗一般采用三根彈簧支承。

支承彈簧的截面有矩形和圓形：

板彈簧圓柱彈簧2023/12/19武漢理工大學機電學院89/54電磁鐵的選擇電磁鐵由鐵芯、線圈、銜鐵等組成。電磁鐵的頻率和電壓：小而輕的工件、小型料斗（D≤100mm），f=100Hz或50Hz、U=220v，也有用36v的；

中等尺寸工件、中型料斗（D≤300mm），f=50Hz、U=220v，也有用36v的；

大型料斗，f=50Hz、U=220v。

2023/12/19武漢理工大學機電學院90/54電磁鐵安裝形式垂直于料斗底部安裝垂直于支承彈簧安裝2023/12/19武漢理工大學機電學院91/54（a）垂直于料斗的底部安裝

電磁鐵垂直于料斗的底部安裝。支承彈簧安裝傾斜角為Ψ。通常用一個電磁鐵驅動，結構簡單調(diào)整方便。改變電磁鐵與銜鐵間的氣隙，可以調(diào)節(jié)送料速度。由于電磁鐵的吸力P

不足50％作用于料槽的振動方向上(F＝PsinΨ)，因而驅動效率低。適用于中小型，重量較輕坯件的定向。

2023/12/19武漢理工大學機電學院92/54（b）垂直于支承彈簧安裝

電磁鐵垂直于支承彈簧安裝。有效激振力大(F＝P)，由于常用3～4個電磁鐵驅動，結構和調(diào)整都較復雜。適用于中型或較大型坯件定向。

2023/12/19武漢理工大學機電學院93/54隔振器與基座的設計

料斗應輕巧→易起振，提高振動效果；

基座質量要較大→使其振幅減小，向基體傳輸?shù)恼駝訙p弱→取其質量為料斗的2~10倍，常采用鑄鐵。為減少上料器基座的振動對機體的影響

→在基座和機體間加設減振彈簧或橡膠柱腳作支承（應注意根據(jù)共振條件即激振頻率略高于固有頻率選擇和設計支承彈簧）?；稍O外罩→將電磁鐵、支承彈簧、電阻、接線開關等罩在其中→防塵、安全、美觀、整齊。2023/12/19武漢理工大學機電學院94/54工件隔磁為了避免漏磁通對坯件的影響，可安裝用厚度為0.5～1.5毫米軟鋼制成的磁屏對電磁鐵進行屏蔽。磁屏應布置在電磁鐵與料槽之間。為避免來自銜鐵的漏磁通的影響，可在離板簧15～25毫米處安裝磁屏。如果單層磁屏不能充分隔除漏磁通的影響，那就需要采用中間用硬橡膠或膠木板隔開的雙層甚至三層的磁屏。2023/12/19武漢理工大學機電學院95/545、振動料斗的平均生產(chǎn)率

振動式料斗的生產(chǎn)率主要決定于坯件沿滑道向上移動的平均速度

——速度損失系數(shù)

——滑道的最大振動速度2023/12/19武漢理工大學機電學院96/54

——振動頻率

——沿滑道方向的振幅滑道的最大振動速度因此2023/12/19武漢理工大學機電學院97/54

——坯件沿滑道方向的長度——充滿系數(shù)。若坯件之間無間隙，K=1。振動料斗的生產(chǎn)率2023/12/19武漢理工大學機電學院98/54例：2023/12/19武漢理工大學機電學院99五、上料機械手1基本結構2主要規(guī)格參數(shù)3典型手部型式2023/12/19武漢理工大學機電學院1002023/12/19武漢理工大學機電學院101三大類主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。專用機械手通用機械手架空式機械手專用機械手與一般自動上料裝置一樣，是附屬于機床的輔助裝置。為特定的作業(yè)需要而設計制造的，與機床的工作循環(huán)相配合，由機床控制系統(tǒng)進行控制。自由度較少，結構不太復雜。是一種獨立的自動化裝置，動作程序可以改變，工作范圍可以調(diào)整以適應不同的要求。結構和控制都比較復雜。通用機械手是一種自動線的輸送方式，它不僅能自動裝卸工件，而且擔負工位間的傳送工作，結構原理與專用機械手無原則區(qū)別。傳動與控制與自動線的傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)有聯(lián)系。架空式機械手機械手類型2023/12/19武漢理工大學機電學院102機械手為了完成裝卸工件的各個動作，必須具有一定的自由度。

——機械手在工作空間中，所具有的沿三個坐標軸移動或繞軸轉動的獨立運動數(shù)。主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。1、機械手的基本結構2023/12/19武漢理工大學機電學院103工業(yè)機器人鉸接臂機械手1計算機控制器2液壓裝置3和電力裝置42023/12/19武漢理工大學機電學院104機器人各部分的功用當機械手的大臂、小臂和手按指令有規(guī)律地運動時，手端夾持器（圖中未示出）便將物料搬運到預定的位置。在這部機器中，機械手是傳遞運動和執(zhí)行任務的裝置．是機器的主體部分，電力裝置和液壓裝置提供動力，計算機實施控制。2023/12/19武漢理工大學機電學院105手部用來抓起和夾持工件。其結構和形狀取決于工件的形狀和大小。一般不計在機械手的運動自由度之內(nèi)主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。腕部用來聯(lián)結手部和臂部，用來改變工件的方向—回轉180°、掉頭等。對于運動自由度少結構簡單的機械手，常常沒有腕部結構。臂部用來支承手部和腕部。是空間運動自由度最多的部分——從取料位置到機床的上料位置之間的動作。機械手的基本結構2023/12/19武漢理工大學機電學院106關節(jié)（Joint）：即運動副，允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構。連桿（Link）：機器人手臂上被相鄰兩關節(jié)分開的部分。相關術語及性能指標2023/12/19武漢理工大學機電學院107自由度（Degreeoffreedom）：或者稱坐標軸數(shù)，是指描述物體運動所需要的獨立坐標數(shù)。手指的開、合，以及手指關節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。剛度（Stiffness）：機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來度量。2023/12/19武漢理工大學機電學院108定位精度（Positioningaccuracy）：指機器人末端參考點實際到達的位置與所需要到達的理想位置之間的差距。重復性（Repeatability）或重復精度：在相同的位置指令下，機器人連續(xù)重復若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復度。oo2023/12/19武漢理工大學機電學院109工作空間（Workingspace）：機器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所能到達的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達的區(qū)域。2023/12/19武漢理工大學機電學院110注意：不同的書上，運動簡圖的符號表示可能不一樣。（a）表示手指（末端執(zhí)行器）；（b）表示垂直、升降運動；（c）表示水平伸縮運動；（d）表示回轉運動；（e）表示俯仰運動。

機構運動簡圖2023/12/19武漢理工大學機電學院111直角坐標式圓柱坐標式球坐標式2023/12/19武漢理工大學機電學院112關節(jié)坐標式（a）直接驅動型（b）平行連桿型（c）偏置型（d）平面型2023/12/19武漢理工大學機電學院1131234561234562023/12/19武漢理工大學機電學院1142、主要規(guī)格參數(shù)抓重(又稱臂力)：額定抓取重量或稱額定負荷，單位為kg(必要時注明限定運動速度下的抓重)。自由度數(shù)目和坐標形式定位方式：驅動方式手臂運動參數(shù)手指夾持范圍(mm)和握力(N)

定位精度2023/12/19武漢理工大學機電學院115結構形式真空吸盤式電磁式機械式：夾鉗式

機械手的手部是結構型式最多的部分，它既決定于被抓起的工件的結構形狀、尺寸和重量，同時其夾爪的傳動方式要與臂部和腕部的傳動方式相適應3、典型手部型式及傳動機械氣動液壓傳動方式2023/12/19武漢理工大學機電學院116增力比夾爪的驅動力P與其獲得的夾緊力FN

之比

2023/12/19武漢理工大學機電學院117滑槽杠桿式手指

2023/12/19武漢理工大學機電學院118連桿杠桿式手指

2023/12/19武漢理工大學機電學院119手部的型式與傳動2023/12/19武漢理工大學機電學院120手部的型式與傳動2023/12/19武漢理工大學機電學院121手部的型式與傳動2023/12/19武漢理工大學機電學院1221.滑槽杠桿式手部手部(手爪)結構2023/12/19武漢理工大學機電學院1232.齒輪齒條式手部3.滑塊杠桿式手部2023/12/19武漢理工大學機電學院1244.斜楔杠桿式5.移動型連桿式手部2023/12/19武漢理工大學機電學院1256.齒輪齒條式手部7.內(nèi)漲斜塊式手部8.連桿杠桿式手部2023/12/19武漢理工大學機電學院126手指類型：2023/12/19武漢理工大學機電學院127電磁式吸盤氣吸式吸盤常見的另兩種手部:滾動軸承座圈鋼板齒輪多孔鋼板雙吸頭吸盤多吸頭吸盤吸取瓦楞板雙吸頭吸盤雙吸頭架式吸盤多吸頭板式吸盤2023/12/19武漢理工大學機電學院128其它手部:2023/12/19武漢理工大學機電學院129——影響手部的姿態(tài)（方位）腕部結構2023/12/19武漢理工大學機電學院130——臂部確定手部的位置臂部結構2023/12/19武漢理工大學機電學院131回轉型和平移型手指

2023/12/19武漢理工大學機電學院132夾鉗式手指設計的基本要求

具有足夠的夾緊力具有一定的開閉角度，便于抓起和退出工件保證工件能準確定心或定位，使之能順利安裝到機床夾具中盡可能結構緊湊、重量輕，有利于減輕臂部的負載應根據(jù)條件考慮通用性。2023/12/19武漢理工大學機電學院133機械手的運動分析主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。2023/12/19武漢理工大學機電學院134機械手的運動分析主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。機械手裝卸料的過程都可以分解成若干個簡單的運動。2023/12/19武漢理工大學機電學院135機械手的運動分析主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。

機械手裝卸料的過程除了由一些簡單的直線往復、擺動往復和回轉運動組合外，也可以利用某些傳動機構使之完成連續(xù)的復合運動——簡化機械手的傳動系統(tǒng)。2023/12/19武漢理工大學機電學院136主要用于工件的裝卸、裝配、輸送的夾持，以實現(xiàn)機床作業(yè)自動化和工位間輸送工件。機械氣動液壓。傳動方式機械傳動用凸輪、杠桿、齒輪齒條等機構實現(xiàn)預定的動作。動作順序可靠，調(diào)整不夠靈活。機械手的傳動2023/12/19武漢理工大學機電學院137氣壓傳動動作速度高，慣性較大，容易引起沖擊和送料不準?！仨氃O置緩沖裝置。（液壓緩沖）2023/12/19武漢理工大學機電學院138液壓傳動應用最多的傳動方式。臂部和腕部的直線往復運動——活塞式油缸臂部和腕部的回轉——葉片擺動油缸

——油缸+齒輪齒條2023/12/19武漢理工大學機電學院139液壓傳動應用最多的傳動方式。臂部和腕部的直線往復運動——活塞式油缸臂部和腕部的回轉——葉片擺動油缸

——油缸+齒輪齒條2023/12/19武漢理工大學機電學院140臂部和腕部的直線往復運動——活塞式油缸臂部和腕部的回轉——油缸+齒輪齒條2023/12/19武漢理工大學機電學院141機械手液壓系統(tǒng)1.功用：

按程序、軌跡要求，完成自動抓取、搬運等操作2.動作要求：

手臂回轉：單葉片擺動缸18

手臂升降：單桿活塞缸15（缸體固定）

手臂伸縮：單桿活塞缸11（活塞固定）

手指松夾：無桿活塞缸5

2023/12/19武漢理工大學機電學院142機械手液壓系統(tǒng)

一

系統(tǒng)元件：1——濾油器2——單向定量泵3——單向閥4、17——二位四通電磁換向閥9、16——三位四通電磁換向閥7——二位二通電磁換向閥10、12、13——單向調(diào)速閥14——單向順序閥6——先導式溢流閥8——壓力表2023/12/19武漢理工大學機電學院143機械手液壓系統(tǒng)二、工作原理１．手臂上升

5YA（+）→16（右）進油路：1→2→3→16（右）→13→14→15（下）回油路：15（上）→12→16（右）→油箱15活塞上移2.手臂前伸

3YA（+）→9(右)；1YA（+）→4（右）進油路：1→2→3→9（右）→11（右）回油路：11（左）→10→9（右）→油箱11缸體右移同時.手指松開進油路：1→2→3→4（右）→5（上）5活塞下移回油路：5（下）→4（右）→油箱3．手指夾緊

1YA（—）→4（左）5活塞上移2023/12/19武漢理工大學機電學院144機械手液壓系統(tǒng)4．手臂回轉6YA（+）→17