【正文】 月 22，在此取 1K = 2K —— 工作情況系數(shù)。 手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位 精度等許多因素有關(guān)。 M慣 —— 慣性力矩 (Kg﹒ cm)。 cm178。 s2 )。 G1 —— 工件的重量 (N)。 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏 重對轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M偏 M偏 = 3311 eGeG ? 式中 : G3 —— 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量 (N)。 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的二理如圖 42所示，定片 1 與缸體 2 固連，動(dòng)片 3 與回轉(zhuǎn)軸 5 固連。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。同時(shí) ， 氣 壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮 (或升降 )運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。雙作用式氣缸 1的缸體固定，當(dāng)壓縮空氣分別從進(jìn)出氣孔 c, e 進(jìn)入雙作 用式氣缸 1 的兩腔時(shí)，空心活塞套桿 6 帶動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)缸 5和手部一同往復(fù)移動(dòng)。在雙作用式氣缸 1 的兩個(gè)接氣管口 c, e 出分別串聯(lián)了快速排氣閥 .手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的行程大小，通 過調(diào)整兩塊可調(diào)定位塊4的位置而達(dá)到。直線氣缸 1 內(nèi)的三根氣管采用了伸縮氣管結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是機(jī)械手外觀清晰、 整齊，并可避免氣管的損傷，但加工工藝性較差。 目前常采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿等，在本機(jī)械手中采用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 P 摩 —— 摩擦阻力 (包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸壁之間的 摩擦阻力 )(N)。手臂升降裝置由轉(zhuǎn)柱 升降缸活塞軸 升降缸體 3, 碰鐵 可調(diào)定位塊 定位拉桿 緩沖撞鐵 定位塊聯(lián)接盤 13 和導(dǎo)向桿 14 等組成。最大可調(diào)行程為 170mm,緩沖行程根據(jù)抓重和手臂移動(dòng)速度的要求亦可調(diào)整，其范 圍為 1530mm, 故上升行程最大值為 200mm。當(dāng)壓縮空氣通過管路分別進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)氣缸的兩腔時(shí)，推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一同回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸通過平鍵而帶動(dòng)升降氣缸活塞軸、定位塊聯(lián)接盤、導(dǎo)向桿、定位拉桿、升降缸體和轉(zhuǎn)柱 等同步回轉(zhuǎn)。手臂回轉(zhuǎn)角度的大小，通過調(diào)整兩塊回轉(zhuǎn)定位塊 8 和回轉(zhuǎn)中間定位塊 9 的位置而定。因此，必須使推力負(fù)載 (氣缸工作負(fù)載 F1 與工作總阻力 Fz 之和 )小于極限力 Fk 。 4,缸筒壁厚計(jì) 算 根據(jù)公式： ? ??? 2 pDP? 式中 Pp 為實(shí)驗(yàn)壓力，取 Pp ==? 106 Pa 材料為 ZL3，則 [? ]=3MPa，則： ? ??? 2 pDP? =663 1032 ?? ??? ? =10 mm 取 ? 12 mm. 32 手臂伸縮、升降用液壓緩沖器 手劈伸縮 、升降用的是兩級節(jié)流阻尼的液壓緩沖器，其工作原理相同，結(jié)構(gòu)略有差異，手臂伸縮用液壓緩沖器結(jié)構(gòu)和工作原理如附圖所示。當(dāng)活塞桿 5 的活塞堵住油口 A時(shí)，左腔的油液經(jīng)油口 B和節(jié)流閥 c流到右腔，油液繼續(xù)受阻，手胃繼續(xù)減速并最后定位。第一級緩沖的阻尼力可分別調(diào)節(jié)節(jié)流閥 a, b 來實(shí)現(xiàn)，第二級緩沖的阻尼力可以調(diào)節(jié)節(jié)流閥 c來實(shí)現(xiàn) (見緩沖工作原理圖 )。如手臂伸縮 氣缸在接近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可加快起動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程上的速 度。 。 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU 對輸入輸出狀態(tài)的詢 問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。開機(jī)時(shí)， CPU首先使 I/0 狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在 I/0 狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號變化的影響，因此不能造成 運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第四階段是輸出處理階段。 可編程序控制器的使用步驟 在可編程序控制器與被控對象 (機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 )構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系 統(tǒng)時(shí)，通常以七個(gè)步驟進(jìn)行 : (1)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對象的動(dòng)作及動(dòng)作順序。 (3)畫梯形圖 它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達(dá)了系統(tǒng)中全部動(dòng)作的相互關(guān)系。 (5)編制程序 即檢查程序中每條語法錯(cuò)誤，若有則修改。如 IBMPC 37 機(jī)，只要這個(gè)機(jī)器配有相應(yīng)的軟件。豎直方向的上、下 。 另外 ，除抓放外，其余六 個(gè)動(dòng)作末端均放置一限位開關(guān)，以檢測動(dòng)作是否到位，如果某動(dòng)作沒有到位，則出錯(cuò)指示燈亮。 (8DT 通電 ) →手臂伸長至最長 (3DT通電 ) →手爪松開 (IODT通電 ) →延時(shí) T →手臂收縮最短 (4DT 通電 )。 12 個(gè)輸出點(diǎn)，標(biāo)號為 05000511. 38 梯形圖設(shè)計(jì) (如附圖所示 ) 根據(jù)機(jī)械手的邏輯時(shí)序圖及 1/0 分配，畫出控制梯形圖，如附圖所示。 該機(jī)械手可以選擇配置普通的夾持手指，以抓取一般工件 。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能?？梢愿鶕?jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。同時(shí)成本低廉。另外，該機(jī)械手既可以用于搬運(yùn)小型零件，也可供教學(xué)、實(shí)驗(yàn)使用。 2)左轉(zhuǎn)到位 (0003 為 ON)，上升到位 (0007為 ON)，手腕順轉(zhuǎn)到位 (0010 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON). (4)手臂收縮的條件 :收縮不到位 (0006 為 OFF)，無伸長命令 (0502 為 OFF)，并且滿足下列條件之一 :1)右轉(zhuǎn)到位 (0004 為 ON)，下降到位 (0008 為 ON)，手腕逆轉(zhuǎn)到位 (0009 為 ON)，手爪抓緊 (0002 為 ON)。 機(jī)械手工作時(shí)序圖如附圖所示。 當(dāng)按下機(jī)械手啟動(dòng)按鈕之后，機(jī)械手有如下動(dòng)作 : 先右轉(zhuǎn)至右限位開關(guān)動(dòng)作 (1DT 通電 ) →下降至下限位開關(guān) (5DT 通電 ) → 手腕逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 90176。另外，其末端執(zhí)行裝置 — 機(jī)械手，還可完成抓、放功能。 機(jī)械手可編程序控制器控制方案 系統(tǒng)簡介 控制對象為圓柱座標(biāo)氣動(dòng)機(jī)械手。 (6)調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修改。對簡易編程器，則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程。哪些信號是由可編程序控制器送到被控對象的，并分配相應(yīng)的輸出端號 .此外，對用到的可編程序控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配。此時(shí)將輸入信號從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器線 36 圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入 I/0 狀態(tài)表后， CPU 工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。 第二階段是處理輸入信號階段。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲(chǔ) 器叫輸入狀態(tài)暫存器 。具體的工作過程可分為 4個(gè)階段。 可編程序控制器的選擇及工作過程 可編程序控制器的選擇 35 目前 ，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的 F 系列 PC,德國西門子公司的 SIMATIC N5 系列 PC、日本 OMRON(立石 )公司的 C型、 P 型 PC 等。氣液傳送 器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。它的氣源是由空氣壓縮機(jī)(排氣壓力大于 ～ Pa) 通過快換接頭進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動(dòng)作。 28mm。當(dāng)手臂運(yùn)動(dòng)到定位前的減速位置時(shí) (對于伸縮運(yùn)動(dòng)定位前的 2040mm。有關(guān)公式為 : 211????????kLnafAFK 式中 : L—— 活塞桿計(jì)算長度， m K—— 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，空心桿 4 202 ddK ?? ， m d0 —— 空心活塞桿內(nèi)孔直徑， m A1 —— 活塞桿橫截面面積，空心桿 ? ?64 4041 ddA ?? ?， m2 f—— 材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對鋼取 f=? 107 Pa a—— 系數(shù)，對鋼 a=1/5000 31 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 : 211????????kLnafAFK = ? ? ? ?? ?? ? ? ?4/10561070/103005 0 00/11105610704/10492323323237???????????????? ? =573(KN) 推力負(fù)載為 : PDFFzf 24??? 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 : zf FF? = ? ?236 101 0 ?????? =3142(N) zf FF? kF 所以，安全。氣缸為標(biāo)準(zhǔn)氣缸，根據(jù)中國煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠的《產(chǎn)品樣本》可估其質(zhì)量，同時(shí)測量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸，得知伸縮部分夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為 70kg，放松物件后其質(zhì)量為 :S=：? ?NF f 3 5 ???? F=Ff + tm??? = 3???? =1540（ N） 下料時(shí)： ? ?NF f 2 7 ???? F=Ff + tm??? = ???? =935(N) 考慮安全因素，應(yīng)乘以安全系數(shù) K= 則上料時(shí) : F=1540? =1850 (N) 下料時(shí) : F=935? =1120 (N) 氣缸的直徑 根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算公式 : 41 ??DpF ? ? ?4 222 ?? pdDF ?? 其中 : F1 —— 活 塞桿伸出時(shí)的推力， N F2 —— 活塞桿縮入時(shí)的拉力 30 d—— 活塞直徑， mm P—— 氣缸工作壓力， Pa 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得??pFD 14? = ? ? 2/13 ?????? ???? ? =(mm) 當(dāng)拉力做功時(shí) :D=(～ )(4F2 /? ? 2/1??p =(～)? ? 2/15 ???? ? =(mm) 圓整后，取 D=100mm 活塞桿直徑的計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ,此活塞桿為空心活塞桿，目的是桿內(nèi)將裝有 3根伸縮氣管。