【正文】 機(jī)械手空運(yùn)行一次而且機(jī)械手的每一個動作都有相應(yīng)的定時器進(jìn)行監(jiān)控若超出規(guī) 定的運(yùn)行時間則認(rèn)為是設(shè)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(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。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(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)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(yùn)算 基本指令： s/指令 應(yīng)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(kuò)展到 16000步。 (三 ) 大型 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)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(shè)計和制造也十分重視。 1971 年，日本 從美國引進(jìn)了這項(xiàng)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(jī)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(dǎo)套有防止這種趨勢。 （ 3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 根據(jù)表 ，因?yàn)榛剞D(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(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)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(yīng)該與手臂運(yùn)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?；剞D(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(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。機(jī)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(yùn)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(shè)計要求手臂平動是 V=5 minm ,在計算慣性力的時候 ,設(shè)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(shè)計中，采用 O 型密封，當(dāng)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(fù)，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(shè)計的基本要求 一、 臂部應(yīng)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(yùn)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(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41設(shè)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(shí)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(shè)計，機(jī)械手的工作條件是在工作場合中搬運(yùn)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(jī)械手的腕部沒有太多不利因素。 (8).疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)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(dāng) 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(shè)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(shè) a=100mm,b=50mm, 010 ? 040 。1 NFF? h cosah ?? F= 2cosNb Fa ? （ ） 式中 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)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(diǎn)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(fù)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(jī)械手的驅(qū)動方案選擇液壓驅(qū)動。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶 A 上的物品搬運(yùn)到傳送帶 B。(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 。（ 2） 腕部，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)（ 3）臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂平動 。 二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 機(jī)械手手部的設(shè) 計計算 .1 手部設(shè)計基本要求 （ 1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。 機(jī)械手手抓的設(shè)計計算 本設(shè)計是設(shè)計平動搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計，考慮到所要達(dá)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(jī)械手手抓閉和，在壓力 油作用下，彈簧被壓縮，從而機(jī)械手手指張開。必須對大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計算。 手抓夾持范圍，手指長 100mm,當(dāng)手抓沒有張開角的時候，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計，它的最小夾持半徑1R 40? ，當(dāng)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(jī)械手的夾持半徑從 40~90mm 圖 手抓張開示意圖 機(jī)械手的精度設(shè)計要求工件定位準(zhǔn)確 ,抓取精度高 ,重復(fù)定位精度和運(yùn)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(yīng)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(xué)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(yīng)。回轉(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(shè)計計算 1. 腕部設(shè)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(yùn)動的目的：把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。 （ 4） 注意簡化結(jié)構(gòu)。 （ 2） 減少臂部運(yùn)動件的輪廓尺寸。 （ 2） 手臂的典型運(yùn)動形式有：直線運(yùn)動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運(yùn)動，如直線運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動組合，兩直線運(yùn)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(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。 39。對于桿長 L大于直徑 d的 15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計算： ? ?24Fd????? () 設(shè)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(jìn)行校核。 機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動，是機(jī)械手的重要組成部分。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動帶動與手臂連接的齒輪作往復(fù)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 ???