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通用上下料氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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通用上下料氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
氣動機(jī)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(shí)現(xiàn)無級調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用特點(diǎn)廣泛。論文介紹了氣動機(jī)械手的原理,對機(jī)械手的主要部件和設(shè)計(jì)要求做了相關(guān)的闡述,另外對機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)幫了優(yōu)化措施。
氣動機(jī)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(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。氣動機(jī)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(shí)現(xiàn)無級調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),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)、縝密儀器制造業(yè)和軍事工業(yè)等。
在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)應(yīng)用的氣動機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)4個(gè)自由度的運(yùn)動,其各自的自由度的驅(qū)動全部由氣動肌肉來實(shí)現(xiàn)。最前端的氣爪抓取物品,通過氣動肌肉的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動,使物品在空間上運(yùn)動,根據(jù)合理的控制,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動作要求。氣動機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)主要是選擇適合的控制閥,設(shè)計(jì)合理的氣動控制回路,通過控制和調(diào)理各個(gè)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運(yùn)動方向,并按規(guī)定的程序工作。
氣動機(jī)械手的原理
氣壓傳動機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理,使操對重物進(jìn)行相應(yīng)的位移,就可在空間內(nèi)平衡移動定位負(fù)荷。重物在提升或下降時(shí)形成浮動狀態(tài),靠氣路實(shí)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(diǎn)動操作,操用手推拉重物,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(yù)夾緊、
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手臂上升、手臂旋轉(zhuǎn)、小臂伸長、手腕旋轉(zhuǎn)。
氣動機(jī)械手的主要部件和設(shè)計(jì)要求
根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想,機(jī)械手的各模塊化機(jī)構(gòu)分別為:立柱、手臂、小臂、手腕和手爪幾個(gè)部分。論文選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手,木設(shè)計(jì)的機(jī)械手具有3個(gè)自由度:手臂伸縮;機(jī)身回轉(zhuǎn);機(jī)身升降。木設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要由3個(gè)大部件和3個(gè)氣缸組成:手部,采用一個(gè)氣爪,通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)手爪的運(yùn)動。臂部,采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮。機(jī)身,采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。
機(jī)械手的手部是機(jī)械手上承受抓取工件的機(jī)構(gòu),由于被抓取物件(炮彈)的形狀近似于圓臺,所以,其手爪采用特別的V字型結(jié)構(gòu),即手爪的內(nèi)表而設(shè)計(jì)成與圓臺斜度一致的斜而,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)空氣壓力快速確切的調(diào)理,實(shí)現(xiàn)對某一重量范圍內(nèi)工件的實(shí)時(shí)平衡狀態(tài)。機(jī)械手可選擇定制功能:平衡系統(tǒng);垂直提升;負(fù)載平衡。設(shè)備回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)設(shè)置剎車系統(tǒng),可在任意所需要的位置剎車,使機(jī)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(hù):設(shè)備被意外斷氣時(shí),設(shè)備上的儲氣罐裝置可保證工人正常完成一個(gè)循環(huán)工作,然后進(jìn)入剎車狀態(tài)指不功能:負(fù)載指示、到位指示。誤操作保護(hù)功能:工件在懸空時(shí)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(jī)體。工件表面保護(hù):夾具接觸工件部位裝置保護(hù)物件,保證工件表而不會被刮傷。高效率工作:夾具設(shè)置抓取導(dǎo)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(shè)計(jì)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(jī)械手進(jìn)行工作程序的
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存儲方式有分開存儲和集中存儲兩種。分開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(shí)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(shí)間、速度等必需同時(shí)控制的場合,即連續(xù)控制的狀況下使用。
機(jī)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(yùn)動精度,必需設(shè)有導(dǎo)向裝置。伸縮手臂的導(dǎo)向裝置需根據(jù)伸縮手臂的安裝形式、結(jié)構(gòu)及負(fù)荷等條件來確定。用的有單導(dǎo)向桿和雙導(dǎo)向桿。在氣動伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難,將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上,實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動,使機(jī)械手向左或向右搖擺。機(jī)械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運(yùn)動和豎直升降運(yùn)動各由一個(gè)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(jìn)行切換。
具體優(yōu)化措施:第一,由于最大應(yīng)力出現(xiàn)在齒輪的齒根處,所以,為了減小應(yīng)力給齒輪壽命帶來的影響,應(yīng)采用熱處理方法加強(qiáng)齒根強(qiáng)度。其次,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(jìn)行熱處理,以加強(qiáng)其耐磨性和強(qiáng)度。
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