【正文】 機械手空運行一次而且機械手的每一個動作都有相應的定時器進行監(jiān)控若超出規(guī) 定的運行時間則認為是設備出現(xiàn)故障。 行程開關(guān)的作用及原理 行程開關(guān)用于控制機械設備的行程及限位保護。存儲器通常在 CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡單；而 I/O設備品種繁多，其相應的接口電路也各不相同，因此，習慣上說到接口只是指 I/O接口。通常把這個距離叫“檢出距離”。 高速運算 基本指令： s/指令 應用指令 :～數(shù) 100μ s/指令 安心、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置 8000步 RAM存貯器 安裝存儲盒后，最大可以擴展到 16000步。 (三 ) 大型 PLC 一般 I/O 點數(shù)在 1024 點以上的稱為大型 PLC。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視。 1971 年，日本 從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的 —— 機身結(jié)構(gòu)示意圖。 ?工 件 =1920mm ?手 和 腕 = ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總1650mm? 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? 1650mm (3) 計算偏重力矩 MG?? 總偏 () MG?? 總偏 1 0 9 . 2 9 . 8 1 . 6 5 0 1 7 6 5K g m N m? ? ? ? ? 2 .升降不自鎖條件分析計算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢，而里柱導套有防止這種趨勢。 （ 3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 根據(jù)表 ，因為回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為 8Mpa,所以螺釘間距 t小于 80mm,根據(jù)初步估算， 3 .1 4 1 5 0 4 7 1L D m m?? ? ? ?， 39。 機身回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設計計算 （ 1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算 手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩 M驅(qū) ，應該與手臂運動時所產(chǎn)生的慣 性力矩 M慣 及各密封裝置處的摩擦阻力矩 M阻 相平衡。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導向，結(jié)構(gòu)緊湊。機身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面 或架空軌道運動。 2 2 1 . 4 1 0 . 1 61 0 7 0 0 . 3 5 9 7 8 . 60 . 1 6LF G Na? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?總摩 本設計要求手臂平動是 V=5 minm ,在計算慣性力的時候 ,設置啟動時間 ?? ，啟動速度 ? V=V= , GvFgt?? ?總慣 () GvF gt?? ?總慣 1 0 7 0 0 .0 8 3 4 5 .59 .8 0 .0 2NS NN K g S???? 6. 密封裝置的摩擦阻力 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設計中，采用 O 型密封，當液壓缸工作壓力小于10Mpa。a b a bF F F F F??? ? ? ?摩 摩摩 39。如此反復，繪出最終的結(jié)構(gòu)。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 /s。 臂部設計的基本要求 一、 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 （ 1） 根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。 ? ?22M J J ????慣 工 件 啟 （ ） 查取轉(zhuǎn)動慣量公式有： 2 2 2 21 1 1 9 0 0 . 0 6 0 . 0 3 4 22 2 9 . 8 NJ M R N m s N m sN K g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 21 1 60 1 3 12 l R N m sg ?? ? ? ? ? ? ? ?工 件 代入： ? ? . 03 42 5. 01 25 552 0. 31 4M N m? ? ? ??慣 0 .1M M M M M? ? ? ?慣 摩 慣； 55 6 1 .1 10 .9M N m? ? ? 3. 腕部驅(qū)動力的計算 表 41 液壓缸的內(nèi)徑系列（ JB82666） （ mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 設定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41設缸體內(nèi)空半徑 R=110mm，外徑根據(jù)表 32選擇 121mm,這個是液壓缸壁最小厚度，考慮到 實際裝配問題后，其外徑為 226mm；動片寬度 b=66mm,輸出軸 r=. 基 本 尺 寸 示 如 圖 所 示 。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動的兩個自由度。 （ 3） 必須考慮工作條件 對于本設計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。 (8).疲勞強度和應力強度的驗算。 一般夾持誤差不超過 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： 90 402cpR ?? 65mm? 手指長 100l mm? ,取 V型夾角 02 120?? 偏轉(zhuǎn)角 ? 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： 1 1 0060c o s c o s 4 6s in 1 0 0 s in 6 0CPRl? ???? ? ?? 計算 0 si n c os 100Rl ??? ? ?00sin60 cos46 ? 當 0R MAX MINRR??S時帶入有： 2 22 2 2m a x m in2 c os 2 c os 782 si n si n si n si nM A X M A XR R R Rl l l l? ? ?? ? ? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 夾持誤差滿足設計要求。 表 31 液壓缸的工作壓力 作用 在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 小于 5000 ~1 20200~30000 ~ 5000~10000 ~ 30000~50000 ~ 10000~20200 ~ 50000以上 ~ 計算：設 a=100mm,b=50mm, 010 ? 040 。1 NFF? h cosah ?? F= 2cosNb Fa ? （ ） 式中 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離（ mm） . ? —— 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。 若 采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動力需加在手指移動方向上 ,這樣會使結(jié)構(gòu)變得復雜且體積龐大。 典型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。因此，機械手的驅(qū)動方案選擇液壓驅(qū)動。圖中機械手的任務是將傳送帶 A 上的物品搬運到傳送帶 B。(2)圓柱坐標型機械手 。（ 2） 腕部，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)（ 3）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動 。 二、機械系統(tǒng)設計 機械手手部的設 計計算 .1 手部設計基本要求 （ 1） 應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。 機械手手抓的設計計算 本設計是設計平動搬運機械手的設計，考慮到所要達到的原始參數(shù)：手抓張合角?? = 060 ，夾取重量為 30Kg。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機械手手抓閉和，在壓力 油作用下，彈簧被壓縮，從而機械手手指張開。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。 手抓夾持范圍，手指長 100mm,當手抓沒有張開角的時候，根據(jù)機構(gòu)設計，它的最小夾持半徑1R 40? ，當張開060 時，如圖 （ b） 所示，最 大夾持半徑 2R 計算如下： 002 1 0 0 3 0 4 0 c o s 3 0 9 0R tg? ? ? ? ?機械手的夾持半徑從 40~90mm 圖 手抓張開示意圖 機械手的精度設計要求工件定位準確 ,抓取精度高 ,重復定位精度和運動穩(wěn)定性好 ,并有足夠的抓取能 ? ?12力 。 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) (1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應力 ? ? 800MPa? ? (2).選擇旋繞比 C=8，則 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? （ ） 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 0 .6 1 5 1 .1 8 34 8 4 6??? ? ??? (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=42mm，估算彈簧絲直徑 42 5 .2 58Dd m mC? ? ? (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。計算公式： maxcaSSS????；sS 選取 ~（力學性精確能高 ） max 38KD Fd? ?? max 38KD Fd? ?? 38 1 . 1 8 4 0 . 0 4 2 1 6 2 1 5 9 8 7 5 6 4 7 93 . 1 4 0 . 0 0 7??? ? ?? 6m a x8 0 0 1 0 1 . 3 3 6 1598756479casS paS pa?? ?? ? ? 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應?；剞D(zhuǎn)角由動片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于 0270 ）。 腕部的設計計算 1. 腕部設計考慮的參數(shù) 夾取工件重量 30Kg ，回轉(zhuǎn) 0180 。sQ Q QF F F??=+10545=19772N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 1601 .5s M P an?? ? ? ?則（ ? ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?04 QFd ???? （ ） ? ? 04 QFd ???? 64 1 .3 1 9 7 7 2 0 .0 1 5 93 .1 4 1 6 0 1 0 m?????? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=16mm. （ 1） 動片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見上圖。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。 （ 4） 注意簡化結(jié)構(gòu)。 （ 2） 減少臂部運動件的輪廓尺寸。 （ 2） 手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。 F F F F F? ? ? ?回摩 密 慣 () 4. 手臂摩擦力的分析與計算 分析： 摩擦力的計算 不同的配置和不同的導向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進行估算。 39。對于桿長 L大于直徑 d的 15倍以上，按拉、壓強度計算： ? ?24Fd????? () 設計中活塞桿取材料為碳剛，故 ??? =100~120Mpa，活塞直徑 d=20mm,L=1360mm,現(xiàn)在進行校核。 機身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運動，是機械手的重要組成部分。手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒條齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)：齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動。這樣就固定了花鍵軸，也就通過花鍵軸固定了活塞桿。 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回 轉(zhuǎn)軸的距離為 ? ，則 20 c GJJg ???