自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)【立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備】【圓柱坐標(biāo)式】【全液壓驅(qū)動(dòng)】【4個(gè)自由度】【夾持外圓件】
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緒 論
在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域里,材料的搬運(yùn)、機(jī)床的上下料、整機(jī)的裝配等是十分重要的工作環(huán)節(jié),而實(shí)現(xiàn)這些環(huán)節(jié)的自動(dòng)化將大大提高生產(chǎn)效率,減少成本。用自動(dòng)化機(jī)械代替人的工作可以減少事故的發(fā)生。工業(yè)機(jī)械手就是為了實(shí)現(xiàn)這些環(huán)節(jié)的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的。
自動(dòng)化上下料裝置是散亂的中小型工件毛坯經(jīng)過(guò)定向機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定向排列,然后順次地由上、下料機(jī)構(gòu)把它送到機(jī)床或工作位置去,并把工件取走。如工件教大,形狀復(fù)雜,很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定向,則往往通過(guò)人工定位后,再有上下料機(jī)構(gòu)送到工作地點(diǎn)去。
在成批大量生產(chǎn)中,尤其要求在生產(chǎn)率很高,機(jī)動(dòng)工時(shí)很短的情況下,單純的上下料裝置很難滿足要求,機(jī)械手就是在上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)械裝置。開(kāi)始主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件,完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化。隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,現(xiàn)已用來(lái)操作工具和完成一定工作,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件,提高生產(chǎn)效率。
目前我國(guó)研制使用的工業(yè)機(jī)械手大多數(shù)是屬于專用機(jī)械手,僅有少量的通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手改變工作程序比較方便,特別適用于多品種、小批量的生產(chǎn)。
通用機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用只有二十來(lái)年的歷史。這些裝置在國(guó)外得到相當(dāng)重視,到七十年代,其品種和數(shù)量都有很大的發(fā)展,并且研制出了各種具有感覺(jué)器官的工業(yè)機(jī)器人。
我所設(shè)計(jì)的是生產(chǎn)線用上料機(jī)械手。是為精鍛機(jī)設(shè)計(jì)的配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備。屬于圓柱坐標(biāo)式,全液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,具有手臂升降,收縮,回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)4個(gè)自由度,執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手部,手腕,手臂伸縮機(jī)構(gòu),手臂升降機(jī)構(gòu),手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。它開(kāi)始工作是被加熱的坯料由運(yùn)輸車送2到上料位置后,自動(dòng)上料機(jī)械手3將熱坯料搬運(yùn)到立式精鍛機(jī)1上鍛打,其成品鍛件由下料機(jī)械手4從立式精鍛機(jī)上取下并送到轉(zhuǎn)換機(jī)械手5上,轉(zhuǎn)換機(jī)械手先把鍛件翻轉(zhuǎn)成水平位置,由炳烷切割裝置6將兩端切齊,切割完畢,轉(zhuǎn)換機(jī)械手的手臂再水平回轉(zhuǎn),將鍛件水平放置到下料運(yùn)輸裝置7上,運(yùn)送到車間外面的料倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行冷卻。自動(dòng)上料機(jī)械手3在此精鍛生產(chǎn)線上可以完成取料、喂料和變換工位等動(dòng)作。其配置如圖。
自動(dòng)上料機(jī)械手配置示意圖1 工業(yè)機(jī)械手的概述
1.1、工業(yè)機(jī)械手的分類
工業(yè)機(jī)械手目前在國(guó)內(nèi)是專用機(jī)械手和通用機(jī)械手的統(tǒng)稱。
專用機(jī)械手是指附屬于主機(jī)、動(dòng)作程序固定,一般沒(méi)有獨(dú)立控制系統(tǒng),只做專門(mén)用途的自動(dòng)抓取或操作裝置。
通用機(jī)械手(國(guó)外泛稱工業(yè)機(jī)器人)是指程序可變的、獨(dú)立的、自動(dòng)化的抓取或操作裝置。
目前多機(jī)械手尚無(wú)明確的分類標(biāo)準(zhǔn),全國(guó)各地區(qū)尚未統(tǒng)一,我們按目前應(yīng)用比較多的兩方面進(jìn)行分類:
(一) 按搬運(yùn)的工件重量(或稱臂力)分類
1. 小型的——臂力在1公斤以下;
2. 中型的——臂力在1~30公斤以內(nèi):
3. 大型的——臂力在30公斤以上。
目前大多數(shù)的工業(yè)機(jī)械手其搬運(yùn)重量為中型的。
(二) 按機(jī)能分類
1. 簡(jiǎn)易型通用機(jī)械手
有固定程序和可變程序兩種。固定程序由擋塊或凸輪轉(zhuǎn)鼓控制;可變程序用插銷板來(lái)給定程序。
這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,改變程序較容易。只適用于程序較簡(jiǎn)單的點(diǎn)位控制,實(shí)現(xiàn)重復(fù)性操作作為一般單機(jī)服務(wù)的搬運(yùn)工作也完全夠。目前這種機(jī)械手的數(shù)量最多。
2. 示教再現(xiàn)型通用機(jī)械手
這種機(jī)械手由人工通過(guò)示教裝置領(lǐng)動(dòng)一遍,或者預(yù)先操作給定一遍,稱為示教。它由磁鼓(或磁帶、磁芯)把程序記錄下來(lái),以后機(jī)械手就自動(dòng)按記憶的程序,重復(fù)地進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作。
這種機(jī)械手多為電液伺服控制。與前者比較,這種機(jī)械手可有較多的自由度,有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè),通用性較大。
3. 具有視覺(jué)、觸覺(jué)的通用機(jī)械手
這種機(jī)械手由電子計(jì)算機(jī)控制,裝有電視攝像管和傳感器等,因而具有視覺(jué)、熱感、觸覺(jué)等。
1.2、工業(yè)機(jī)械手的組成
工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)單的也有復(fù)雜的。但從結(jié)構(gòu)形式分析,主要有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。
(一) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
它包括手部、腕部、臂部、立柱和基體等構(gòu)件組成:
1.手部——是夾持工件的構(gòu)件。它由手爪和夾緊裝置兩部分組成。手爪有夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。夾持式手爪的形式和人的手指相仿。另外還有真空和電磁吸盤(pán)(相當(dāng)于手爪),用來(lái)吸取表面光滑的零件或薄板。有的手爪還可以?shī)A持一些專用工具,如噴槍、扳手、焊接工具等。
2.腕部——是聯(lián)接手部和臂部的構(gòu)件,起支撐手部的作用。它可以有俯仰、左右擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)三個(gè)運(yùn)動(dòng)。特殊情況下可以增加一個(gè)橫向移動(dòng)。有的機(jī)械手沒(méi)有手腕動(dòng)作。
3.臂部——是支撐手部、腕部的構(gòu)件。機(jī)械手的臂部是為了取代人的手臂而研究設(shè)計(jì)的,但是它卻達(dá)不到象人手臂的靈巧和適應(yīng)功能。因此,只有把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,把運(yùn)動(dòng)軌跡分為沿三坐標(biāo)軸線方向往復(fù)移動(dòng)和繞三坐標(biāo)軸線進(jìn)行回轉(zhuǎn)。一般手臂具有前后伸縮、左右回轉(zhuǎn)、上下升降或上下擺動(dòng)等幾個(gè)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)需要可選其中一個(gè)、二個(gè)或三個(gè)運(yùn)動(dòng)。
4.立柱——是支撐手臂等構(gòu)件的。一般機(jī)械手的立柱為固定不動(dòng)的,也有的因工作需要立柱作橫向移動(dòng),此種稱可移動(dòng)式立柱。
5.行走機(jī)構(gòu)——機(jī)械手要求完成較遠(yuǎn)距離的操作時(shí),可增加滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)。
(二)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)臂部、腕部、手部的動(dòng)力源。它有氣動(dòng)、液壓、電力和機(jī)械式等四中形式,由直線缸、回轉(zhuǎn)缸、各種閥、管及管接頭等組成。
(三)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是機(jī)械手的重要組成部分,它是支配機(jī)械手按規(guī)定程序、行程和速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的裝置。它必須保存或記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序,到達(dá)位置和時(shí)間信息)。機(jī)械手工作時(shí)根據(jù)這些信息對(duì)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按程序發(fā)出控制指令,必要時(shí)還可以多機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)動(dòng)作錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)可發(fā)出警告信號(hào)。
(四)行程位置檢測(cè)裝置
行程位置檢測(cè)裝置的作用是控制機(jī)械手每個(gè)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)位置,或?qū)⑦\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的位置反饋給控制系統(tǒng),再由控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)位置精度的要求。
(五)輔助裝置
1.基體——是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部件,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都安裝在基體上,它起支撐作用。
2.油箱——用來(lái)儲(chǔ)存油和供油的裝置,并使油散熱和雜質(zhì)沉淀。
3.氣缸——貯存壓縮空氣。
1.3、機(jī)械手的自由度與坐標(biāo)形式
機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)可分為整機(jī)運(yùn)動(dòng)、本體運(yùn)動(dòng)、臂部運(yùn)動(dòng)、腕部運(yùn)動(dòng)、每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)稱為自由度。
一個(gè)機(jī)械手有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就叫有幾個(gè)自由度。手爪的抓取動(dòng)作(指的是手爪的夾緊和松開(kāi))不計(jì)在自由度數(shù)目?jī)?nèi)。
1.整機(jī)運(yùn)動(dòng)
是指整個(gè)機(jī)械手作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng),如整機(jī)行走。
2.本體運(yùn)動(dòng)
是指機(jī)械手的本體部分運(yùn)動(dòng),如本體橫向運(yùn)動(dòng)(整個(gè)手臂沿Y坐標(biāo)軸的移動(dòng)),可參看圖1-1。
3.臂部運(yùn)動(dòng)
臂部一般有三個(gè)自由度,即臂部直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。它分四種坐標(biāo)形式,即:
圖1-2 四種坐標(biāo)形式示意圖
直角坐標(biāo)式用(X、Y、Z)表示,機(jī)械手的臂部可做前后、左右、升降三個(gè)移動(dòng),如圖1-2a所示。這種坐標(biāo)形式直觀性好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但慣性較大,占用的空間也較大,一般多安裝在架空的梁上。
圓柱坐標(biāo)式用(X、Z、C)表示,見(jiàn)圖1-2b,它有二個(gè)移動(dòng)(伸縮和升降)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種坐標(biāo)直觀性較好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所占空間較小,動(dòng)作范圍較大,是應(yīng)用最多的一種。
球坐標(biāo)式用(X、B、C)表示,見(jiàn)圖1-2c,它有一個(gè)移動(dòng)(手臂伸縮)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)(左右回轉(zhuǎn)和上下擺動(dòng))。這種坐標(biāo)形式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但慣性不大,本體所占的空間較小,動(dòng)作范圍比圓柱坐標(biāo)式更大,在通用機(jī)械手中應(yīng)用較多。
多關(guān)節(jié)式用(、、)表示,見(jiàn)圖1-2d,它有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)(左右旋轉(zhuǎn)、兩個(gè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn))。這種坐標(biāo)形式運(yùn)動(dòng)件的慣性較小,本體占空間不大,而動(dòng)作范圍大,并且可以繞過(guò)障礙物抓區(qū)工件,但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,位置精度難于控制,故應(yīng)用比較少。
4.腕部運(yùn)動(dòng)
基本上有三個(gè)自由度,如圖1-3所示。繞X軸的運(yùn)動(dòng)叫回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)叫俯仰運(yùn)動(dòng);繞Z軸運(yùn)動(dòng)叫左右擺動(dòng)。
要確定抓區(qū)工件的空間點(diǎn)位及方位坐標(biāo),有臂部三個(gè)自由度和腕部三個(gè)自由度就足夠了。
圖1-3 手腕運(yùn)動(dòng)示意圖
2 上下料機(jī)械手的總功能原及各部分的設(shè)計(jì)
2.1、功能原理設(shè)計(jì)
功能原理設(shè)計(jì)是針對(duì)某一確定的功能要求,尋求一些物理效應(yīng)并且借助某些作用原理來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該原理的解法原理。其特點(diǎn)是對(duì)于某一產(chǎn)品的特定的工作能力進(jìn)行抽象化描述,是指某一機(jī)器所有的轉(zhuǎn)化能量特性和其他物理特性。其描述方法較像工程學(xué)中常用的“黑箱”法來(lái)描述。
任何一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中都有輸入和輸出,把技術(shù)系統(tǒng)抽象成黑箱。起輸入用物料流M、信息流S、和能量流E、來(lái)描述其輸出用相應(yīng)的M`、S`和E`來(lái)描述。
操作指令 S S’ 顯 示
物 料M M’送到機(jī)床
電 氣 能E
功能原理設(shè)計(jì)是一種綜合。綜合是不能有任何方法可循的。它能要求解決的問(wèn)題是有很多 解的問(wèn)題。它既不是只有唯一解,又不是絕對(duì)無(wú)解,而且也很難得到絕對(duì)理想的解。一般來(lái)說(shuō),在構(gòu)思階段,應(yīng)盡可能收集各種可能的解法,以便在眾多的解法中選出較多滿意的解決方法來(lái)。
總功能分解成若干個(gè)功能元素為:
夾持 → 松開(kāi) → 上升 → 下降
伸 → 縮 → 轉(zhuǎn)位 → 復(fù)位
根據(jù)仿生學(xué)的原理,機(jī)械手的功能單元可以分為:
A:手指——夾緊、松開(kāi)工件;
B:手腕——回轉(zhuǎn)、平移、俯仰等功能;
C:手臂——伸縮使工件沿直線運(yùn)動(dòng);
D:底座(機(jī)身)——升降手臂,回轉(zhuǎn)手臂;
E:緩沖器于定位——回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、緩沖、定位;
F:電氣控制部分——控制各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作;
2.2、手部設(shè)計(jì)
機(jī)械手的手部是用來(lái)抓取并握緊工件的,它包括手爪和夾緊裝置兩部分。夾持工件的迅速、靈活、準(zhǔn)確和牢靠程度,直接影響到機(jī)械手的性能,是機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。
2.2.1手部設(shè)計(jì)要求:
1.手部應(yīng)有足夠的夾緊力。除工件的重力外,還要能不使工件在傳遞過(guò)程中松動(dòng)或脫落;
2.夾持范圍要與工件相適應(yīng)。手爪的開(kāi)閉角度(手爪張開(kāi)或閉合時(shí)的極限位置所擺動(dòng)的角度)應(yīng)能適應(yīng)夾緊較大的直徑范圍;
3.夾持精度要高。既要求工件在手爪內(nèi)定位準(zhǔn)確,又不夾壞工件的表面。一般需根據(jù)工件的形狀選擇相應(yīng)的手爪結(jié)構(gòu):如圓柱形工件應(yīng)采用帶V形槽的手爪來(lái)定位;對(duì)于工件表面光潔度要求較高的,應(yīng)在手爪上鑲銅、夾布膠木或其它軟質(zhì)墊片等;
4.夾持動(dòng)作要迅速、靈活;
5.手部結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單緊湊、剛性好、自重輕、易磨損處應(yīng)該便于更換,在腕部或臂部上安裝要方便,更換要迅速。
2.2.2手部的結(jié)構(gòu)
手爪的類型大致分為下列三種:
1.夾持式手爪:根據(jù)手爪的動(dòng)作可分為回轉(zhuǎn)型和平移型;根據(jù)手指的數(shù)量可分為雙指式和多指式;根據(jù)夾持工件的方法又可分為外卡式和內(nèi)脹式兩種。
2.吸附式手爪:分為真空吸盤(pán)式和電磁吸盤(pán)式兩種。真空吸盤(pán)式又可分為真空泵式和氣流負(fù)壓式。
3.帶視覺(jué)或觸覺(jué)的手爪。
根據(jù)所設(shè)計(jì)課題的要求,該機(jī)械手是用于生產(chǎn)線上下料的,其抓取的工件是外圓件,所以可以不考慮吸附式手爪和帶視覺(jué)或觸覺(jué)的手爪。所以重點(diǎn)在于夾持式手 圖2-1杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu)
爪。
下面介紹一些常用的夾持式手爪結(jié)構(gòu)。
1. 杠桿滑槽式手抓結(jié)構(gòu)
圖2-1是其一種杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu),它通過(guò)活塞桿1的銷2推動(dòng)手爪使之張開(kāi),活塞向右移動(dòng)使手爪閉合。圖2-2也是一種杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu),其原理同圖2-1一樣,只是工件形狀不同 手爪夾持部分改變相應(yīng)形狀。
圖2-3是適用于夾持模鍛或鑄造的毛坯的杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu)。毛坯上的拔模斜度往往造成夾緊后在移動(dòng)過(guò)程中從手爪中甩掉,所以增加了一塊背板,并用平頭螺釘壓住,調(diào)整合理的間隙,使其手爪只能按夾緊的方向運(yùn)動(dòng)而不致扭動(dòng)。在背板上安裝三個(gè)彈性定位銷,以保證工件的穩(wěn)定
圖2-2 夾持菱形工件 定位,在手爪上安裝的V形活動(dòng)鉗口,可根據(jù)夾持不同直徑的工件進(jìn)行更換。
杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu)應(yīng)用的比較多,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活、手爪開(kāi)閉角度大、夾持工件范圍較大。
2. 連桿式手爪結(jié)構(gòu)
圖2-4是其一種連桿手爪結(jié)構(gòu),它有兩副手爪,分別抓在已加工的兩個(gè)軸頸上,手爪的夾緊與松開(kāi),由油缸和杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng),杠桿連接于活塞桿末端,當(dāng)活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)杠桿的作用驅(qū)使手爪夾緊與松開(kāi),以便完成抓取動(dòng)作,工件在手爪內(nèi)可以自由擺動(dòng),借其本身重心位置,使彎頭總是向下方。
圖2-3 杠桿滑槽式手爪結(jié)構(gòu) 圖2-4連桿式手爪結(jié)構(gòu)
圖2-5是抓取兩個(gè)工件的連桿式手爪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)應(yīng)用單向活塞以簡(jiǎn)化油路。圖示位置為夾緊狀態(tài),靠彈簧松開(kāi)工件。
圖2-6是為抓取短臺(tái)階式圓形零件而設(shè)計(jì)的連桿式手爪結(jié)構(gòu),為了減少由于偏重力矩而引起夾緊不穩(wěn)的情況,在手爪上設(shè)計(jì)了一個(gè)支持小圓柱形臺(tái)階的托板。
圖2-5 抓取兩個(gè)工件的連桿式手爪結(jié)構(gòu) 圖2-6連桿式手爪結(jié)構(gòu)
圖2-7是為既可抓取大直徑的工件,又可以抓取小直徑的圓柱形工件而設(shè)計(jì)的雙活塞連桿式手爪結(jié)構(gòu)。從圖2-7中看出,活塞的運(yùn)動(dòng)在抓取不同直徑的工件時(shí)是不一樣的。當(dāng)抓取小直徑工件時(shí),活塞是向下夾緊,向上是松開(kāi),如圖2-7b,當(dāng)抓取大直徑工件時(shí),如圖2-7a所示,則活塞向上是夾緊,向下是松開(kāi)。
上面介紹的幾種結(jié)構(gòu)所夾持的工件,都是圓形或者是對(duì)稱物體,對(duì)于非對(duì)稱或者異形的工件,
需要對(duì)手爪做相應(yīng)的設(shè)計(jì)。圖2-8是夾持非對(duì)稱工件的手爪結(jié)構(gòu)圖,為了簡(jiǎn)化管路設(shè)計(jì),采用單向活塞,用彈簧推動(dòng)活塞使手爪松開(kāi)。
圖2-7 雙活塞連桿式手爪結(jié)構(gòu)
連桿式手爪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是夾緊力大,各機(jī)件間的連接用圓柱銷,磨損較小,若設(shè)計(jì)得當(dāng)可自鎖。但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,手爪開(kāi)閉角度較小,適用于抓取重量較大的工圖2-8連桿式手爪結(jié)構(gòu) 件。
3.齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)
圖2-9是齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)圖,可用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng),夾緊油缸圖2-9 齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)
活塞桿上加工出齒條,當(dāng)活塞向左移動(dòng)推動(dòng)中間齒輪旋轉(zhuǎn),中間齒輪又帶動(dòng)扇形輪夾緊工件。圖示位置為夾緊狀態(tài),若前腔進(jìn)油則使手爪松開(kāi)。
圖2-10是夾持板塊用齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu),為了保持較大的夾緊力和手爪運(yùn)動(dòng)時(shí)保持平行移動(dòng),采用了雙支承板結(jié)構(gòu)。
圖2-11是用彈簧復(fù)位的齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)圖。它是由活塞桿上的齒條,直接推動(dòng)扇形輪爪,而使輪爪松開(kāi)。在彈簧的拉力下使手爪常處于夾緊狀態(tài)。
圖2-12是另外一種常彈簧復(fù)位的齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)。它
圖2-10 夾持方形工件齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu) 是在活塞桿上安裝圓形齒條,當(dāng)活塞向右移動(dòng),齒條推動(dòng)軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn),而在軸上的小齒輪上鑲個(gè)扇形輪,扇形輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn),小齒輪帶動(dòng)爪體往中心平行移動(dòng),使手爪卡緊工件。當(dāng)需要松開(kāi)時(shí),驅(qū)動(dòng)源壓力消失,由于爪體內(nèi)兩個(gè)彈簧力推動(dòng)向外移動(dòng),推動(dòng)相應(yīng)齒輪系反響旋轉(zhuǎn),與活塞內(nèi)彈簧力一起使手爪松開(kāi)。 圖2-11 齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)
齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動(dòng)作靈活,手爪開(kāi)閉角度大,夾持范圍大,但 是齒輪齒條結(jié)構(gòu),兩個(gè)齒輪對(duì)稱性的調(diào)整比較困難,這種結(jié)構(gòu)夾緊力小,因此多適用于中小型重量的工件。
除了以上幾種手爪結(jié)構(gòu)外,還有錐體圖2-12 齒輪齒條式手爪結(jié)構(gòu) 杠桿式手爪,長(zhǎng)軸多爪式手爪結(jié)構(gòu),平移式手爪結(jié)構(gòu),錐體杠桿式內(nèi)孔夾持手爪等。
2.2.3 夾持式手爪的計(jì)算
1.夾緊力的計(jì)算
夾緊力
式中:
——安全系數(shù)一般取1.2~2;
——工作情況系數(shù),主要考慮慣性力的影響。可以近似
的按下式估算,,其中為被抓取工件的最大加速度,為重力加速度;
——方位系數(shù);
——被抓取工件的重量 kg。
根據(jù)本次所設(shè)計(jì)的手爪結(jié)構(gòu)
設(shè) =1.5,
所以 =2.56 KN
取
2.確定油缸直徑D
因?yàn)?
選取活塞桿直徑d=0.47D,壓力油工作壓力,
所以 mm
根據(jù)油缸內(nèi)徑系列(GB2348-80)取油缸內(nèi)徑為
則活塞桿直徑為:
2.3、腕部設(shè)計(jì)
腕部是連接手部和臂部的構(gòu)件,它有獨(dú)立的自由度,使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜動(dòng)作的要求。
腕部的動(dòng)作有繞X軸運(yùn)動(dòng)稱為回轉(zhuǎn);繞Y軸運(yùn)動(dòng)稱為俯仰;繞Z軸運(yùn)動(dòng)稱為左右擺動(dòng);還可有沿Y軸方向移動(dòng)的自由度。
2.3.1腕部的設(shè)計(jì)要求:
1.腕部自由度的選取
在臂部運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi),當(dāng)可以滿足抓取工件和傳送工件等要求時(shí),應(yīng)盡可能不設(shè)計(jì)腕部的運(yùn)動(dòng)。這樣,則可使機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和成本降低。
根據(jù)抓取對(duì)象和機(jī)械手的坐標(biāo)形式的需要,可增加腕部的自由度。如腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這是在手爪夾持工件后,需要翻轉(zhuǎn)角度,或者機(jī)械手從一個(gè)工位轉(zhuǎn)到另一個(gè)工位時(shí),需要工件翻轉(zhuǎn)。若是采用臂部回轉(zhuǎn)則使機(jī)械手的穩(wěn)定性降低,因?yàn)?,臂部長(zhǎng)度大,回轉(zhuǎn)時(shí)少有偏心(特別是高速回轉(zhuǎn)時(shí)),使機(jī)械手的離心力增加,臂部振動(dòng)加大,影響定位精度。因此,應(yīng)設(shè)計(jì)腕部的回轉(zhuǎn)。若機(jī)械手是球坐標(biāo)形式,腕部應(yīng)設(shè)計(jì)具有俯仰運(yùn)動(dòng),以保證手爪處于水平位置,不影響手爪的工作。
還要根據(jù)加工工藝的要求,設(shè)計(jì)腕部在Y軸方向的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如機(jī)械手將工件送到某一工位后,需要把工件定位夾緊,為使機(jī)床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化,而要求腕部沿Y軸方向做少量的移位的運(yùn)動(dòng)。如用頂尖支承的軸類零件,在用機(jī)械手取下工件時(shí),為脫離主軸頂尖而需要有腕部的橫移運(yùn)動(dòng)。
總之,腕部自由度的選取應(yīng)在臂部自由度確定以后,再根據(jù)工件的料道位置、工藝要求、應(yīng)用范圍及制造成本等方面的綜合分析,以確定最佳的方案,確定出腕部合適的自由度數(shù)。
2.腕部的動(dòng)作要靈活、自重要輕
在設(shè)計(jì)腕部結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,減輕結(jié)構(gòu)的重量。機(jī)械手配合機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn),腕部的動(dòng)作時(shí)間往往在幾秒鐘以內(nèi),甚至不超過(guò)一秒,所以腕部一定要靈活,在保證構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度的條件下,回轉(zhuǎn)件盡量采用滾動(dòng)軸承或滾柱,減少阻力,降低摩擦。
3. 腕部運(yùn)動(dòng)位置要準(zhǔn)確
手腕的回轉(zhuǎn)、俯仰與左右擺動(dòng)等運(yùn)動(dòng)位置都要求準(zhǔn)確,除對(duì)零部件配合精度嚴(yán)格要求以外,要采取措施消除傳動(dòng)部件之間的間隙。根據(jù)需要可設(shè)置位置檢測(cè)元件,來(lái)控制手腕的準(zhǔn)確位置。
2.3.2腕部的結(jié)構(gòu):
1.腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
(1)用回轉(zhuǎn)缸實(shí)現(xiàn)小于的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
用回轉(zhuǎn)缸的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn),圖2-13是其 圖2-13手腕回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圖
應(yīng)用的一例。圖中件號(hào)9為回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片,它的回轉(zhuǎn)帶動(dòng)兩手爪6驅(qū)使工件翻轉(zhuǎn)或。應(yīng)用回轉(zhuǎn)缸使腕部回轉(zhuǎn)的機(jī)械手較多,因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(2)用齒輪齒條實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)
圖2-11是其中一種結(jié)構(gòu)圖,它的動(dòng)作過(guò)程是:兩個(gè)手爪與齒輪軸7連在一起,當(dāng)發(fā)出回轉(zhuǎn)信息后,液壓油推動(dòng)活塞桿8移動(dòng),活塞桿的齒條推動(dòng)齒輪軸7使手爪回轉(zhuǎn)。
2.腕部左右擺動(dòng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)工件的工藝要求,需要手腕做左右擺動(dòng)。對(duì)于抓取非中心對(duì)稱的工件,當(dāng)手臂回轉(zhuǎn)時(shí),工件方位變化,往往需要用手腕左右擺動(dòng)予以補(bǔ)償。
本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手,它的腕部只需實(shí)現(xiàn)小于的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此可以采用回轉(zhuǎn)油缸。圖2-14是實(shí)現(xiàn)該腕部運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)油缸的截面圖?;剞D(zhuǎn)油缸的兩個(gè)油孔分別進(jìn)壓力油時(shí),推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)套一起回轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)套的端部通過(guò)牙嵌
式聯(lián)軸器把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到回轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸端部的法蘭盤(pán)與手部用螺釘聯(lián)結(jié),故手部和轉(zhuǎn)套即實(shí)現(xiàn)手部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。手腕回轉(zhuǎn)油缸其擺角可達(dá),實(shí)際使用為,其位置檢測(cè)由行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn),并由擋塊定位。
圖2-14 手腕回轉(zhuǎn)油缸截面圖
為了使手部夾持熱工件的手指遠(yuǎn)離油缸,此處采用了隔離套,減少熱鍛件的熱量對(duì)油液的影響,以保證油缸的正常工作和密封。
2.4、臂部設(shè)計(jì)
臂部是機(jī)械手完成各項(xiàng)動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu),也是其運(yùn)動(dòng)部分的主體。
在上面分析了機(jī)械手的四種坐標(biāo)形式,綜合這四種坐標(biāo)形式運(yùn)動(dòng)的目的,是想達(dá)到人的手臂的功能,但是目前技術(shù)還是做不到的,因而把運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)化為直線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這樣臂部的結(jié)構(gòu)也就比較簡(jiǎn)單了。臂部和機(jī)座相連,可固定在地面上、機(jī)器上或懸掛在橫梁滑道上以及可行走的機(jī)架上。臂部前端連接腕部或直接連接手部。
臂部的作用在于將手爪移動(dòng)到所需的位置和承受工件、手部和腕部的重量。所以,臂部的結(jié)構(gòu)性能、工作范圍、承載能力和動(dòng)作位置精度直接影響機(jī)械手的工作性能。
臂部一般有以下幾部分組成:
(1)動(dòng)作元件:如直線缸、回轉(zhuǎn)缸、齒輪齒條、連桿凸輪……等,它是驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的元件。動(dòng)作元件與驅(qū)動(dòng)源相配合,就能實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。
(2)導(dǎo)向裝置:手臂在靜止?fàn)顟B(tài),要承受由夾持工件重量所產(chǎn)生的彎曲力,以及由于載荷不平衡而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩M。在運(yùn)動(dòng)時(shí)又有一個(gè)慣性力,為保證手爪的正確位置和動(dòng)作元件不受較大的彎曲力,手臂必須設(shè)置導(dǎo)向裝置。
(2)臂:手臂上的動(dòng)作元件、導(dǎo)向裝置和其他裝置都要安裝在臂上,起支承、連接和承受外力的作用。所以需要臂具有足夠的剛性,以免承重后發(fā)生形變產(chǎn)生顫動(dòng)。
(4)其他裝置:如管路、冷卻裝置、位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)……等。
2.4.1 臂部設(shè)計(jì)要求
臂部設(shè)計(jì)首先要求實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng),需要滿足下列幾項(xiàng)要求。
1.臂部應(yīng)承載能力大、剛性好、自重輕
根據(jù)上述要求,在設(shè)計(jì)手臂時(shí),要對(duì)其進(jìn)行撓度計(jì)算,其變形量應(yīng)小于許可變形量。我們知道懸臂梁(應(yīng)當(dāng)指出機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)不是懸臂梁)的撓度計(jì)算公式為:
式中:——撓度;
——彈性模數(shù);
——載荷;
——慣性矩;
——懸臂長(zhǎng)。
從上式可知,撓度與載荷、懸臂長(zhǎng)成正比,而與彈性模數(shù)、慣性矩成反比。在與值已確定的情況下,只有增大值,才能減少梁的彎曲變形,而碳鋼和合金鋼的值差別不大,在之間。所以,為了提高剛度,從材質(zhì)上考慮意義不大,主要應(yīng)選用慣性矩大的梁?,F(xiàn)把幾種常用梁的慣性矩列表比較如下(見(jiàn)表2-1)。
從表2-1可知,在截面積和單位重量基本相同的情況下,鋼管、工字鋼和槽鋼的慣性矩要比圓鋼大得多,所以,機(jī)械手中常用無(wú)縫鋼管作導(dǎo)向桿,用工字鋼或槽鋼作支撐板。這樣既提高了手臂的剛度,又大大減輕了手臂的自重。
名稱
截 面 形 狀
截 面 積()
每米重量
慣性矩
為圓鋼的幾倍
圓鋼
鋼管
工字鋼
(16號(hào)斷面)
槽鋼
(20號(hào)斷面)
表2-1 幾種常用梁的慣性矩比較(以一種截面為例) 為了加大剛性,還應(yīng)該采取以下措施:
(1)在設(shè)計(jì)臂部時(shí),元件越多,間隙越大,剛性就越低因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。要全面分析各尺寸鏈,在要求高的部位合理確定補(bǔ)償環(huán),以減少重要部位的間隙,從而提高剛性。
(2)全面分析手臂的受力情況,合理分配給手臂的各個(gè)部件,避免不利的受力情況出現(xiàn);
(3)水平放置的手臂,要增加導(dǎo)向桿的剛度,同時(shí)提高其配合和相對(duì)位置精度,使導(dǎo)向桿承受部分或大部分自重和抓取重量;
(4)提高活塞和剛體內(nèi)部配合精度,可以提高手臂在前伸縮時(shí)的剛性。
2.臂部運(yùn)動(dòng)速度要高,慣性要小機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度一般是根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來(lái)決定的。確定了生
圖2-15手臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程曲線
產(chǎn)節(jié)拍和行程范圍,就確定了手臂的運(yùn)動(dòng)速度(或角速度)。在一般情況下,手臂的移動(dòng)和回轉(zhuǎn)均要求勻速運(yùn)動(dòng)(V和ω為常數(shù)),但在手臂的起動(dòng)和終止的瞬間,運(yùn)動(dòng)是變化的。為了減少?zèng)_擊,要求起動(dòng)時(shí)間的加速度和終止前的減速度不能太大,否則引起沖擊和振動(dòng)。手臂的運(yùn)動(dòng)過(guò)程曲線如圖2-15所示。
圖中所示的A點(diǎn)為起動(dòng)位置;B點(diǎn)為開(kāi)始緩沖位置;C點(diǎn)為行程終點(diǎn);和為起動(dòng)時(shí)間;和為制動(dòng)(緩沖)時(shí)間;和為運(yùn)動(dòng)周期。
圖2-15a所示,為機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部分到達(dá)行程終點(diǎn)的瞬間,加速度的值依然很大(圖示的或),因此,慣性力必然很大,這勢(shì)必引起強(qiáng)烈的沖擊,這樣的運(yùn)動(dòng)曲線應(yīng)該設(shè)法消除的。
若將該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程按圖b所示,并設(shè)=,行程相等(即兩條速度曲線,所包含的面積相等),則(或)必然大于(或)。按圖b所示的過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí)(或)小于(或),并且在行程終點(diǎn)的加速度值為零,因此停止的瞬間是無(wú)沖擊的,這是較理想的運(yùn)動(dòng)方式,但是,因加速度是變化的,設(shè)計(jì)時(shí)也比較復(fù)雜。
對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手,為了滿足動(dòng)作節(jié)拍的要求,其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在1000~1500毫米/秒,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在180度/秒內(nèi),在大部分行程距離上平均移動(dòng)速度為1000毫米/秒左右,平均回轉(zhuǎn)角速度為90度/秒左右。
如果在圖2-15中減少起動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)(緩沖)時(shí)間,則可縮短整個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間,提高生產(chǎn)率。但是縮短和就會(huì)增加沖擊力,影響機(jī)械手的定位精度。所以,必須采取減少慣性沖擊力的有效措施。
手臂伸縮時(shí)產(chǎn)生的慣性力為:
式中: m ——質(zhì)量;
a ——加速度;
G ——手臂運(yùn)動(dòng)件重量;
g ——重力加速度(9.81米/秒2);
——起動(dòng)或制動(dòng)前后的速度差;
——起動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間;
手臂回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩為:
式中:
——角加速度;
——起動(dòng)或制動(dòng)前后的角速度差;
J ——臂部回轉(zhuǎn)對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;
——臂部零件對(duì)其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;
——臂部零件作為其重心位置的質(zhì)點(diǎn)對(duì)臂部回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
——回轉(zhuǎn)半徑。
計(jì)算時(shí),可以把形狀復(fù)雜的零件劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的幾何形狀來(lái)計(jì)算。在有關(guān)書(shū)中可分別查出其的計(jì)算公式。
從上述公式可知,減少慣性力矩,可采用下列措施:
(1) 減少手臂運(yùn)動(dòng)部件的重量,如采用鋁合金等輕質(zhì)材料;
(2) 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的輪廓的尺寸,使手臂結(jié)構(gòu)緊湊小巧;
(3) 減少回轉(zhuǎn)半徑,在按排動(dòng)作順序時(shí),一般是先縮會(huì)再回轉(zhuǎn)或盡可能在較小前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。
(4) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中加緩沖裝置。
3.臂部動(dòng)作要靈活
要使手臂運(yùn)動(dòng)輕快靈活,手臂的結(jié)構(gòu)必須緊湊小巧,或在運(yùn)動(dòng)臂上加滾動(dòng)軸承或采用滾珠導(dǎo)軌。對(duì)于懸臂式機(jī)械手手臂上零件的布置要合理,以減少回轉(zhuǎn)升降支撐中心的偏重力矩。不然,會(huì)引起手臂振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)使手臂與立柱卡住別壞。對(duì)于雙臂同時(shí)操作的機(jī)械手,應(yīng)使兩臂布置盡量對(duì)稱以達(dá)到平衡。
4.位置精度要高
手臂的剛性好,偏重小,慣性力小,則位置精度就容易控制,所以設(shè)計(jì)手臂時(shí)要周密考慮和計(jì)算,還要合理的選擇機(jī)械手的坐標(biāo)形式。一般來(lái)說(shuō),直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度較高;關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制,精度差;在手臂上加設(shè)定位裝置和自動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu),來(lái)控制手臂運(yùn)動(dòng)的位置精度;還要減少或消除各傳動(dòng)、嚙合件的間隙。
2.4.2臂部結(jié)構(gòu)
手臂的運(yùn)動(dòng)是整個(gè)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手,手臂需要完成三個(gè)運(yùn)動(dòng),即手臂的伸縮、回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。
2.4.2.1 臂部伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)是一種往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)可以采用往復(fù)直線液壓缸結(jié)構(gòu)、多級(jí)油缸結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠結(jié)構(gòu)、直線缸和齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
(1) 往復(fù)直線缸結(jié)構(gòu)
圖2-16 往復(fù)式直線油缸結(jié)構(gòu)
在機(jī)械手中,實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用直線缸結(jié)構(gòu)的最多。圖2-16所示為該機(jī)械手所采用的一種手臂,它也是往復(fù)直線油缸結(jié)構(gòu)?;钊麠U的一端固定在中間架體上,油缸固定在滑枕上。當(dāng)壓力油經(jīng)油孔a、b分別進(jìn)入油缸的兩腔時(shí),油缸體帶動(dòng)滑枕在燕尾形導(dǎo)軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)手臂的往復(fù)運(yùn)動(dòng),其行程大小靠擋塊和組合行程開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整,伸出端裝有可調(diào)式定位螺釘
,確保定位精度。手臂伸縮的導(dǎo)向裝置采用燕尾形滑枕,導(dǎo)向性好,手臂剛度大,工作是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。油缸的輸油管路采用伸縮油管型式,保護(hù)了油管,但是工藝性較差。
(2)多級(jí)油缸結(jié)構(gòu)
這種油缸用在傳送機(jī)構(gòu)上較好,用在機(jī)械手上,其活塞桿的剛性不好,撓度大,影響位置精度。
(3)滾珠絲杠結(jié)構(gòu)
有的機(jī)械手用電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠,實(shí)現(xiàn)手臂的直線傳動(dòng)。
滾珠絲杠與油缸驅(qū)動(dòng)相比有下述優(yōu)點(diǎn):
滾珠絲杠的摩擦損失小,一般其傳動(dòng)效率在90%以上;滾珠絲杠靈敏性高,不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象,定位精度高;由于電機(jī)直接(或經(jīng)減速齒輪組)連接絲杠,絲杠直接傳動(dòng),故油缸剛性好;用于同樣的距離,滾珠絲杠占用空間更小。
滾珠絲杠的缺點(diǎn)是成本高,由于滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高,所以基本上沒(méi)有自鎖作用。
2.4.2.2.臂部伸縮油缸的計(jì)算
(1)液壓缸主要參數(shù)的確定
液壓缸的工作壓力為p=2.94Mpa,推力F=12000N
——液壓缸的機(jī)械效率,一般取=0.95
,
則
按標(biāo)準(zhǔn)取 d=40mm ;D=80mm
則液壓缸的有效面積
無(wú)桿腔
有桿腔
(2)缸筒壁厚計(jì)算
一般按薄壁缸筒計(jì)算,壁厚按下式確定
式中 D——液壓缸內(nèi)徑(m);
p——液壓缸最高工作壓力(MPa);
——缸筒材料的許用應(yīng)力(MPa),=;
——材料的抗拉強(qiáng)度極限(MPa);
n ——安全系數(shù),一般可取5。
設(shè)計(jì)壁厚為,足以滿足要求。
(3)活塞桿直徑計(jì)算
取d=40mm
按強(qiáng)度條件校核
現(xiàn)d=40mm>9.28
所以強(qiáng)度滿足要求。
(4)液壓缸的流量計(jì)算
流量
有桿腔
則
2.4.2.3.臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
臂部的運(yùn)動(dòng),除了手臂的前后伸縮運(yùn)動(dòng)外還有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手,它的臂部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是一種單回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有的機(jī)械手不是單回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而是復(fù)合式的運(yùn)動(dòng),在此不考慮復(fù)合運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)單回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以有以下幾種方案。
(1)回轉(zhuǎn)缸
回轉(zhuǎn)缸又稱擺動(dòng)缸。應(yīng)用回轉(zhuǎn)油缸要比齒輪齒條帶動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輕巧美觀。但是,由于回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體之間配合精度要求較高,加工比較困難,如果精度達(dá)不到要求,就會(huì)造成嚴(yán)重泄漏,影響正常運(yùn)轉(zhuǎn),必須嚴(yán)加密封。
(2)齒輪齒條直線缸回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)齒輪齒條結(jié)構(gòu)是通過(guò)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn),其驅(qū)動(dòng)源可以是液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)。
(3)回轉(zhuǎn)油缸行星齒輪結(jié)構(gòu)
它是由回轉(zhuǎn)油缸(擺角),動(dòng)片與轉(zhuǎn)軸固接在一起,轉(zhuǎn)軸用鍵與行星齒輪聯(lián)結(jié),中心輪套在基座上,中心輪是固定不動(dòng)的。回轉(zhuǎn)油缸與手臂固結(jié)在一起。驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)油缸回轉(zhuǎn)又帶動(dòng)手臂繞O-O軸回轉(zhuǎn),形成轉(zhuǎn)臂,故行星輪,中心輪和手臂組成一個(gè)行星輪系。這個(gè)傳動(dòng)是降速的,如行星輪回轉(zhuǎn)為角度,則手臂轉(zhuǎn)角為:
式中:
——行星輪的齒數(shù);
——中心輪的齒數(shù)。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:由于它的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)是降速的,因此扭矩大,同時(shí)定位精度也較高;它裝在外部調(diào)整使用方便,維修容易。
(4)鏈條鏈輪結(jié)構(gòu)
圖2-19是單缸驅(qū)動(dòng)的鏈條鏈輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖。若壓力油從缸的左側(cè)進(jìn)入,推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng),這樣,驅(qū)使輸出回轉(zhuǎn)順時(shí)針回轉(zhuǎn)。反之,壓力油從油缸右側(cè)進(jìn)入,推動(dòng)活塞左移,鏈條經(jīng)鏈輪使輸出軸沿逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。
通過(guò)對(duì)以上幾種方案的了解和論證,回轉(zhuǎn)油缸行星齒輪結(jié)構(gòu)的方案最優(yōu)。該機(jī)械手的臂部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)采用行星齒輪結(jié)構(gòu)。
2.4.2.4.臂部升降運(yùn)動(dòng)
一般圓柱坐標(biāo)式,直角坐標(biāo)式有升降運(yùn)動(dòng),球坐標(biāo)式有時(shí)為了增加提高高度,也有升降運(yùn)動(dòng)。由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用的圓柱坐標(biāo)式,所以,手臂的升降運(yùn)動(dòng)是必不可少的。
(1)升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)配置形式
a.升降機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)座內(nèi)
對(duì)于中小型規(guī)格機(jī)械手,多采用這種結(jié)構(gòu),手臂靠自重下降。
b.升降機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)座上方
一些機(jī)械手的升降行程比較大,需設(shè)計(jì)立柱式結(jié)構(gòu),支撐升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),其輪廓尺寸相對(duì)比較大。但是在升降行程較大的情況下,手臂懸伸在最大位置時(shí),使手臂對(duì)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的偏重力矩很大,不利于升降運(yùn)動(dòng)。圖2-20為其機(jī)構(gòu)示意圖。
c.升降機(jī)構(gòu)放在可縮放的
機(jī)構(gòu)的平臺(tái)上
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)機(jī)形高度可以較低,手臂的高度大致就是機(jī)械手的高度,手臂回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以較小,不需升降導(dǎo)向支撐,結(jié)構(gòu)比較緊湊,提升行程大。
圖2-21 升降機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)座上方
d.升降機(jī)構(gòu)采用直線缸
本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手手臂升降機(jī)構(gòu)也采用直線缸,它的結(jié)構(gòu)如圖2-21,它設(shè)有導(dǎo)向套,其導(dǎo)向性能好,剛性大,工作平穩(wěn),活塞桿頂部為球鉸
圖2-21機(jī)械手的升降液壓缸結(jié)構(gòu)圖
鏈連接,當(dāng)導(dǎo)套因負(fù)載偏斜時(shí),不致于活塞桿歪斜。
2.4.2.5.臂部升降油缸的計(jì)算
(1)液壓缸主要參數(shù)的確定
液壓缸的工作壓力為p=2.94Mpa,推力F=24000N
——液壓缸的機(jī)械效率,一般取=0.95
,
則
按標(biāo)準(zhǔn)取 d=115mm ;D=60mm
則液壓缸的有效面積
無(wú)桿腔
有桿腔
(2)缸筒壁厚計(jì)算
一般按薄壁缸筒計(jì)算,壁厚按下式確定
式中 D——液壓缸內(nèi)徑(m);
p——液壓缸最高工作壓力(MPa);
——缸筒材料的許用應(yīng)力(MPa),=;
——材料的抗拉強(qiáng)度極限(MPa);
n ——安全系數(shù),一般可取5。
設(shè)計(jì)壁厚為,足以滿足要求。
(3)活塞桿直徑計(jì)算
取d=60mm
按強(qiáng)度條件校核
現(xiàn)d=40mm>13.1mm
所以強(qiáng)度滿足要求。
(4)液壓缸的流量計(jì)算
流量
有桿腔
則
3 機(jī)械手的其它部分裝置
3.1、行程位置檢測(cè)裝置
行程位置檢測(cè)裝置的作用,是控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)位置,或是利用檢測(cè)裝置,通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行控制。如把運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的位置反饋個(gè)控制系統(tǒng),再由控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),使其運(yùn)動(dòng)停止在規(guī)定的位置上,以保證對(duì)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的定位精度?,F(xiàn)舉一個(gè)應(yīng)用電液比例閥(或電液伺服閥)的反饋控制為例,用方框圖表示:
檢測(cè)裝置把實(shí)際位置信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)進(jìn)行比較,差值送入放大器,控制電液比例閥的流量或壓力,使機(jī)械手平穩(wěn)準(zhǔn)確停在預(yù)定位置上。檢測(cè)裝置應(yīng)用有電位器、編碼器和剛性機(jī)構(gòu)等。
機(jī)械手的定位精度指的是頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的重復(fù)定位精度。影響保持一定的定位精度的誤差是很多的:如手臂的剛性、油液的溫度變化、位置檢測(cè)元件的類型及執(zhí)行環(huán)節(jié)的誤差等,都對(duì)重復(fù)定位的精度有嚴(yán)重影響。
由于機(jī)械手應(yīng)用在不同的環(huán)境,而且大多數(shù)是應(yīng)用在周圍環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場(chǎng)中,因此,對(duì)行程位置檢測(cè)裝置有以下幾點(diǎn)要求:
在機(jī)械性能方面:要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、體積小、壽命長(zhǎng)和維修方便;
在使用環(huán)境方面:要能在振動(dòng)、油污等條件下穩(wěn)定和可靠地工作;
在電氣性能方面:要有高的抗干擾能力,高精度,長(zhǎng)期使用是精度不變。行程位置檢測(cè)裝置有機(jī)械的、模擬的和數(shù)字的三種。
在本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手中采用了機(jī)械式的位置行程檢測(cè)裝置。
3.2、緩沖定位裝置
專用機(jī)械手以及簡(jiǎn)易的通用機(jī)械手常用的緩沖方法,可大致分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種。
內(nèi)緩沖是在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置緩沖環(huán)節(jié),例如在油路中設(shè)置緩沖回路、緩沖元件,在油缸設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)。大多數(shù)液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手采用內(nèi)緩沖的方法。
外緩沖是在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之外設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu),如液壓緩沖器等。氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手由于空氣的可壓縮性大,速度平穩(wěn)性差的特點(diǎn),大多數(shù)采用外緩沖的方法。
在該機(jī)械手中,采用了圖3-1所示的緩沖機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)有緩沖室,可調(diào)
節(jié)流閥(緩沖調(diào)節(jié)閥)、單向閥組成。當(dāng)活塞桿前進(jìn)到圖示位置時(shí),油被封閉在緩沖室內(nèi),因而產(chǎn)生背壓力,在此壓力作用下活塞減速,
圖3-1可調(diào)式油缸端部緩沖機(jī)構(gòu)
即運(yùn)動(dòng)部分的動(dòng)能逐漸被緩沖腔內(nèi)的油所吸收。調(diào)節(jié)針狀螺釘就可以改變緩沖腔內(nèi)油的溢出情況,從而使活塞的速度能按所要求的方式衰減。當(dāng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí),高壓油推動(dòng)緩沖柱塞,并頂開(kāi)鋼珠進(jìn)入油缸,因此,起動(dòng)力大而縮短了起動(dòng)時(shí)間。
4 機(jī)械手總體方案總結(jié)
4.1、傳動(dòng)方案的確定
考慮到圓柱坐標(biāo)式的占地面積小而動(dòng)作范圍大的特點(diǎn),決定采用圓柱坐標(biāo)式。該機(jī)械手的抓取工件為外圓形棒料,由于棒料有定長(zhǎng)和掉頭的要求,姑機(jī)械手應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)手腕180度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),這樣此機(jī)械手就需由手臂升降,伸縮,回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度,才能滿足上料的動(dòng)作要求。
4.2、規(guī)格參數(shù)
臂力 60千克
定位精度 ±3毫米
自由度
范圍
速度
停止位置數(shù)
手臂伸縮
手臂回轉(zhuǎn)
手臂升降
手腕回轉(zhuǎn)
500毫米
200度
600毫米
180度
200毫米/秒
30度/秒
150毫米/秒
120度/秒
2
2
2
2
坐標(biāo)形式 圓柱坐標(biāo)
驅(qū)動(dòng)源 液壓驅(qū)動(dòng)
控制方式 程序控制
4.3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.機(jī)械手伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
此機(jī)械手手臂伸縮采用雙作用式單杠活塞油缸,伸縮動(dòng)作是由缸體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,活塞桿固定不動(dòng),其伸縮行程為500毫米,伸縮缸體安裝在帶燕尾型的滑枕上,他們一起由手臂坐支承,燕尾型滑枕還有導(dǎo)向作用,手臂的剛度大,工作時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。油缸的輸油管路采用伸縮油管形式,避免外露且安裝方便。在手臂伸出端安裝可調(diào)的定位螺釘,確保送料精度。
2.手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
手臂的回轉(zhuǎn)采用回轉(zhuǎn)油缸,油缸擺角為230度,使用在220度以內(nèi),回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片與輸出軸固聯(lián),輸出軸通過(guò)鍵與行星齒輪聯(lián)結(jié),回轉(zhuǎn)油缸的殼體與手臂坐固聯(lián),當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片回轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)輸出軸和行星齒輪自轉(zhuǎn)。由于行星 齒輪與相對(duì)固定的中心輪捏合,迫使行星齒輪又產(chǎn)生一個(gè)公轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)手臂坐也繞O——O軸線回轉(zhuǎn),即為手臂的水平回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?;剞D(zhuǎn)油缸露出機(jī)體外部,安裝維修方便,并增加了支撐手臂回轉(zhuǎn)部分的剛性。當(dāng)手爪夾持工件回轉(zhuǎn)時(shí),該回轉(zhuǎn)油缸還能起到部分的平衡作用。
3.手臂的升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
手臂的升降采用了雙作用式單桿活塞油缸。其升降行程為600毫米,為了增加升降部分結(jié)構(gòu)的剛性,導(dǎo)向性能好,采用了直徑為450毫米的導(dǎo)套,工作時(shí)能平穩(wěn)升降?;钊麠U的頂端為球形鉸鏈連接,可自動(dòng)彌補(bǔ)因夾持工作而手臂又懸伸時(shí)造成導(dǎo)套的傾斜所引起的偏差。此外,由于導(dǎo)套的存在使活塞桿免受因偏重力矩所造成的彎曲,在此處活塞桿只受到壓力作用。
4.手腕的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)
手腕的回轉(zhuǎn)用回轉(zhuǎn)油缸,油缸的擺角為230度,使用范圍為180度,靠死擋塊定位,定位精度較高。
當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸輸入壓力油液后,壓力油推動(dòng)動(dòng)片回轉(zhuǎn),與動(dòng)片固定連接的回轉(zhuǎn)軸也一同轉(zhuǎn)動(dòng),再通過(guò)牙嵌式離合器帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn),抓取機(jī)構(gòu)與主軸端部法蘭固定聯(lián)結(jié),至使抓取機(jī)構(gòu)和手腕一同回轉(zhuǎn)180度。在前坐上裝有死定位塊,在主軸端部法蘭上裝有兩塊動(dòng)塊,以實(shí)現(xiàn)死擋塊定位。
5.抓取機(jī)構(gòu)
因夾持工件范圍大,故選用滑槽杠桿式抓取機(jī)構(gòu),其驅(qū)動(dòng)手爪夾緊松開(kāi)的拉緊裝置,采用雙作用式單桿活塞油缸。手爪設(shè)計(jì)為自動(dòng)調(diào)整式,手爪可繞自身的回轉(zhuǎn)軸線有一個(gè)小擺動(dòng),用以減少因工件直徑變化所引起的定位誤差,其調(diào)整范圍在10毫米以內(nèi)。為了能夾持不同規(guī)格的鍛件,有一套V型塊,它分為、、、等幾種規(guī)格,在產(chǎn)品尺寸改變時(shí),更換手爪的V型塊即可。
此拉緊油缸的活塞在手腕回轉(zhuǎn)時(shí)也一起轉(zhuǎn)動(dòng),使活塞上的O形密封圈雙向受力容易損壞,同時(shí)活塞桿的尾部與油缸端蓋里面接觸時(shí)又造成研磨,易造成零件損壞,為防止上述情況的出現(xiàn),現(xiàn)在將活塞的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
6.其它裝置
為使機(jī)械手的臂部作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠精確定位,在臂部坐上裝有定位油缸,它是單作用式活塞油缸,在活塞桿的端部作成斜楔式。當(dāng)臂部在起始位置和轉(zhuǎn)過(guò)95度后的終止位置,通過(guò)電信號(hào)控制二位三通電磁閥接通工作油路,使起定位銷作用的活塞桿動(dòng)作,插入到裝在中心齒輪上的帶有斜楔槽的定位擋塊中,使手臂精確定位。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作靈活。
為了使油缸盡可能遠(yuǎn)離手爪(因夾持溫度高達(dá)1100度的工件),以防油液受熱使油的黏度下降,影響正常工作或損壞密封。設(shè)計(jì)此手臂前端的回轉(zhuǎn)油缸距手爪為770毫米。
4.4、機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)
1.機(jī)械手的動(dòng)作順序
機(jī)械手的動(dòng)作順序:待料(起始位置;手爪閉合;待夾料立放)→插定位銷→手臂前伸→手爪張開(kāi)→手爪夾料→手臂上升→手臂縮回→手腕回轉(zhuǎn)180度→拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn)95度→插定位銷→手臂前伸→手臂中?!^夾料大泵卸荷→手爪松料→手爪閉合→手臂下降→手腕反轉(zhuǎn)(復(fù)位)→拔定位銷→手臂復(fù)位→待料卸荷。
上述動(dòng)作均由電磁換向閥實(shí)現(xiàn),用行程開(kāi)關(guān)和時(shí)間繼電器、步進(jìn)選線器等電器控制電磁鐵線圈通斷電,使電磁鐵按程序動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。
2.液壓控制原理
此系統(tǒng)選用功率N=7.5千瓦的電動(dòng)機(jī),帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵YB-35/18,公稱壓力為63公斤/厘米,流量為35升/分+18升/分=53升/分,系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為30公斤力/厘米,油箱容積選為250升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時(shí),兩個(gè)油泵同時(shí)供油;手臂及手腕的回轉(zhuǎn)油缸和手爪松緊夾用的拉緊油缸及手臂回轉(zhuǎn)定位油缸工作時(shí),只有小泵供油,大泵自動(dòng)卸荷。
手臂前伸、升降、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥(QI-10B,QI-25B,QI-63B)回程節(jié)流,因而速度可調(diào),工作平穩(wěn)。
升降缸支路設(shè)置有單向順序閥(XI-63B),可以調(diào)整順序閥的彈簧力,使之在活塞、活塞桿及其所支承的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持?jǐn)嗦?。工作時(shí),油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔,作用在順序閥的壓力增加,使之接通,活塞便向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞要上升時(shí),壓力油液經(jīng)單向閥進(jìn)入升降油缸下腔,這樣采用單向順序閥克服機(jī)身(全部參與升降運(yùn)動(dòng)的部件)自重,防止了下滑,性能穩(wěn)定可靠。
手爪夾緊油缸支路裝有液控單向閥(1Y-25B),使手爪夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響(尤其是系統(tǒng)壓力下降時(shí),壓力油缸內(nèi)的壓力油不能反向流動(dòng)),保證手爪夾持工件牢靠,當(dāng)反向進(jìn)油時(shí),油液通過(guò)控制油路將單向閥芯頂開(kāi),使回油路接通,油液流回油箱。
在手臂回轉(zhuǎn)后,定位所用的定位油缸支路的壓力需比系統(tǒng)壓力低,為此在定位油缸支路前串有減壓閥(J-10),使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為15-18公斤力/厘米,同時(shí)還給電液換向閥(34DY-63B)的控制油路供油。
液壓系統(tǒng)的雙聯(lián)葉片泵的卸荷,均用二位二通的換向閥(22D-25B)打開(kāi)溢流閥(Y-18-J和Y-36-J)來(lái)實(shí)現(xiàn),空載卸荷不致使油溫升的太高。
系統(tǒng)中的三個(gè)單向閥(兩個(gè)I-25和一個(gè)I-40),其中一個(gè)單向閥(I-25)和單向閥(I-40)是在油泵停止工作時(shí),防止液壓系統(tǒng)的油液倒流而進(jìn)入空氣,否則影響再啟動(dòng)時(shí)油缸工作的平穩(wěn)性。另一個(gè)單向閥是為了將需要的油液量大小不同的主油路分開(kāi),同時(shí)在大泵自動(dòng)卸荷時(shí),不使大泵卸荷油路影響小泵的工作油路。
先介紹其動(dòng)作循環(huán)如下:
當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵回轉(zhuǎn),油液從油箱中通過(guò)網(wǎng)式濾油器,經(jīng)過(guò)葉片泵被送到工作油路中去,如果機(jī)械手還未起動(dòng),則油液通過(guò)二為二通電磁閥(電磁鐵11DT和12DT有電)進(jìn)行卸荷。
當(dāng)棒料由運(yùn)輸車運(yùn)到上料位置時(shí)。由于1100度的熱棒料使光電繼電器發(fā)出電信號(hào),經(jīng)步進(jìn)選線器跳步,使機(jī)械手開(kāi)始按程序動(dòng)作,此時(shí)卸荷停止(二位二通電磁閥和電磁鐵斷電)。電磁鐵8DT通電,壓力油進(jìn)到定位油缸左腔進(jìn)行定位動(dòng)作,定位后此支油路系統(tǒng)壓力升高,壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào),經(jīng)步進(jìn)選線器跳步使電磁鐵1DT通電,電液換向閥變成通路,壓力油經(jīng)油泵和單向閥,通過(guò)電液換向閥右邊的通道,進(jìn)入手臂伸縮油缸的右腔,使缸體前伸運(yùn)動(dòng)(因活塞桿固定),手臂前伸到適應(yīng)位置,裝在手臂上的碰塊碰行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電訊號(hào),經(jīng)過(guò)步進(jìn)選線器跳步和時(shí)間繼電器,延時(shí)使電磁鐵3DT通電,手爪張開(kāi);手臂靠慣性滑行到待上料的中心位置,在延時(shí)結(jié)束時(shí),3DT斷電,手爪夾緊棒料;并同時(shí)發(fā)訊、跳步,使電磁鐵4DT通電,壓力油從工作油路經(jīng)電液換閥右邊通過(guò),單向調(diào)速閥的單向閥及單向順序閥的單向閥進(jìn)入手臂升降油缸的下腔,推動(dòng)手臂上升,在手臂上升到預(yù)定位置,碰行程開(kāi)關(guān),使電磁鐵4DT斷電,電液換向閥復(fù)位成“O”型滑閥機(jī)能狀態(tài);并發(fā)出電訊號(hào)經(jīng)步進(jìn)選線器跳步,使電磁鐵2DT通電,電液換向閥左邊接通油路,壓力油從電液換向閥左邊通過(guò),經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥的單向閥,進(jìn)入手臂伸縮油缸左腔,使手臂縮回。當(dāng)手臂上的碰鐵碰行程開(kāi)關(guān),使2DT斷電,并發(fā)出電訊號(hào)和跳步,使6DT通電,則換向閥右邊接通油路,壓力油通過(guò)QI的單向閥進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸一腔,使手腕回轉(zhuǎn)180度沒(méi),手腕上的碰鐵碰行程開(kāi)關(guān),使6DT斷電,換向閥復(fù)位成“O”型滑閥機(jī)能狀態(tài),同時(shí)亦使8DT斷電,定位油缸復(fù)位(拔銷);壓力繼電器復(fù)位,發(fā)出電訊號(hào),并經(jīng)步進(jìn)選線起跳步,使電磁鐵9DT通電,電磁換向閥右邊通路接通油路,壓力油經(jīng)QI的單向閥進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸一腔,使手臂回轉(zhuǎn)95度。當(dāng)手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開(kāi)關(guān),使9DT斷電,換向閥復(fù)位成“O”型滑閥機(jī)能狀態(tài);并發(fā)出電訊號(hào),經(jīng)步進(jìn)選線器跳步,使8DT通電,定位油缸工作,插定位銷,壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào),經(jīng)步進(jìn)選線器跳步,使電磁鐵1DT通電,手臂前伸;當(dāng)手臂將棒料送到工作臺(tái)和夾頭軸線前的適當(dāng)距離處,并發(fā)出電訊號(hào)、步進(jìn)選線器跳步、使工作機(jī)夾頭下降,行程開(kāi)關(guān)發(fā)信,通過(guò)時(shí)間繼電器使夾頭閉合,將棒料夾牢,電控系統(tǒng)發(fā)訊,經(jīng)步進(jìn)選線器跳步,時(shí)間繼電器延時(shí)使3DT通電,機(jī)械手手爪松開(kāi),延時(shí)到3DT斷電手爪閉合,并發(fā)出電訊號(hào),步進(jìn)選線器跳步,電磁鐵2DT通電,手臂縮回,當(dāng)手臂碰鐵碰行程開(kāi)關(guān)時(shí),2DT斷電(下降停),并發(fā)出電訊號(hào)、跳步,使7DT通電,電磁換向閥的左邊通道接通油路,壓力油經(jīng)QI的單向閥進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸的另一油腔,使手腕反轉(zhuǎn)180度;手腕上的碰鐵碰行程開(kāi)關(guān),使7DT斷電,并發(fā)出電訊號(hào),步進(jìn)選線器跳步,使電磁鐵10DT通電,電磁換向閥左邊的通道接通油路,壓力油經(jīng)QI的單向閥和行程節(jié)流閥進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸的另一油腔,使手臂反轉(zhuǎn)90度(機(jī)械手復(fù)位)。當(dāng)手臂上的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開(kāi)關(guān)時(shí),10DT斷電(機(jī)械手停在原始位置上),并發(fā)出電訊號(hào)、步進(jìn)選線器跳步,使11DT
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編號(hào):21041673
類型:共享資源
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格式:ZIP
上傳時(shí)間:2021-04-22
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立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備
圓柱坐標(biāo)式
全液壓驅(qū)動(dòng)
4個(gè)自由度
夾持外圓件
自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)【立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備】【圓柱坐標(biāo)式】【全液壓驅(qū)動(dòng)】【4個(gè)自由度】【夾持外圓件】
自動(dòng)
機(jī)械手
- 資源描述:
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自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)【立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備】【圓柱坐標(biāo)式】【全液壓驅(qū)動(dòng)】【4個(gè)自由度】【夾持外圓件】,立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備,圓柱坐標(biāo)式,全液壓驅(qū)動(dòng),4個(gè)自由度,夾持外圓件,自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)【立式精鍛機(jī)配套自動(dòng)送取鍛料設(shè)備】【圓柱坐標(biāo)式】【全液壓驅(qū)動(dòng)】【4個(gè)自由度】【夾持外圓件】,自動(dòng),機(jī)械手
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