【正文】 工位沖床，用作沖壓件工位間步進(jìn)輕局技術(shù)研究所制作的120t和40t多工位沖床機(jī)械手等。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。智能機(jī)械手約為17億日元，為1978年的6倍。瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。1962年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)。機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。因而，受到很多國(guó)家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于177。據(jù)報(bào)道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5%。 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化方面各類半自動(dòng)車床，有自動(dòng)加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，一人看管多臺(tái)機(jī)床。 機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小（一般小于 2700）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。(1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。(6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。 機(jī)械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手。本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由4個(gè)大部件和5個(gè)液壓缸組成：（1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。常用的工業(yè)機(jī)械手手部,按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。 手爪的力學(xué)分析下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿 （a）為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)?？山瓢聪率焦榔渲衋，重力方向的最大上升加速度； ——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度 ——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間， ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇。 手抓夾持誤差分析示意圖該設(shè)計(jì)以棒料來分析機(jī)械手的夾持誤差精度。(8).疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算。（3） 必須考慮工作條件對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)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(duì)機(jī)械手的腕部沒有太多不利因素。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。 （）查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有：代入： 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算表41 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666） （mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250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(gè)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(dòng)片寬度b=66mm,輸出軸r=。本章敘述手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)設(shè)置在機(jī)身處，將在下一章敘述。（3） 合理布置作用力的位置和方向。（3） 減少回轉(zhuǎn)半徑，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。（4） 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖 機(jī)械手臂部受力示意計(jì)算如下：由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。分析：經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。 ()回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)1800mm，直徑為60mm的圓柱體，=180，則起動(dòng)角速度=。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：=（2）的計(jì)算 =（3）液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算 最后通過以上計(jì)算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=6756N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=6756=6184N 軸承的選擇分析 對(duì)于升降缸的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于機(jī)身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個(gè)問題。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12％左右。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無法辦到的?？紤]到本機(jī)械手動(dòng)作頻繁，回油流量大， 其中產(chǎn)生的熱量較多，故采用全部要通過冷卻器冷卻。用戶可根據(jù)控制對(duì)象的規(guī)模和控制要求，選擇合適的PLC產(chǎn)品， 組成所需要的控制系統(tǒng)。100ms的有T37~T63,T101~T255。本程序是在仿真軟件S7—200模擬器中模擬的， 以下為模擬圖： 程序仿真圖 PLC程序梯形圖如下：網(wǎng)絡(luò)1// ，~，網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)5// 下限位及縮限位開關(guān)到位或按下停止按鈕且未置位時(shí)，網(wǎng)絡(luò)6// 按下啟動(dòng)按鈕，產(chǎn)生移位信號(hào)，1，當(dāng)上升到位時(shí)，產(chǎn)生移位信號(hào)，依此類推網(wǎng)絡(luò)7// ，原位指示燈亮網(wǎng)絡(luò)8// 1，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T37，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)9// ，執(zhí)行上升動(dòng)作網(wǎng)絡(luò)10// 伸長(zhǎng)電磁閥接通，執(zhí)行伸長(zhǎng)動(dòng)作網(wǎng)絡(luò)11// 縮回電磁閥接通，執(zhí)行縮回動(dòng)作網(wǎng)絡(luò)12// 手腕左擺電磁閥接通，執(zhí)行手腕左旋轉(zhuǎn)動(dòng)作,同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T38，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)13// 手臂左擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂左旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T39，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)14// 移位信號(hào)使1，同時(shí)啟動(dòng)T40，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)15// 手臂右擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂右旋轉(zhuǎn)動(dòng)作， 同時(shí)啟動(dòng)T41，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)16// 手臂右擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂右旋轉(zhuǎn)動(dòng)作， 同時(shí)啟動(dòng)T41，延時(shí)2S網(wǎng)絡(luò)17// 下降電磁閥接通，執(zhí)行下降動(dòng)作網(wǎng)絡(luò)18// ，夾緊電磁閥接通，執(zhí)行夾緊動(dòng)作以上程序?qū)?yīng)的STL程序如下：Network 11 LD 2 A 3 AN 4 AN 5 = Network 26 LD 7 AN 8 AN 9 AN 10 = Network 311 LD 12 AN 13 AN 14 AN 15 AN 16 = 17 Network 418 LD 19 AN 20 AN 21 AN 22 AN 23 = Network 524 LD 25 LD 26 A 27 O 28 AN 29 R , 12Network 630 LD 31 A 32 LD 33 A 34 OLD35 LD 36 A 37 OLD38 LD 39 A T3740 OLD41 LD 42 A 43 OLD44 LD 45 A T3846 OLD47 LD 48 A T3949 OLD50 LD 51 A 52 OLD53 LD 54 A T4055 OLD56 LD 57 A 58 OLD59 LD 60 A T4161 OLD62 LD 63 A T4264 OLD65 LD 66 A 67 OLD68 SHRB , , +12Network 769 LD 70 = Network 871 LD 72 S , 173 TON T37, 20Network 974 LD 75 O 76 = Network 1077 LD 78 = Network 1179 LD 80 = Network 1281 LD 82 = 83 TON T38, 20Network 1384 LD 85 = 86 TON T39, 20Network 1487 LD 88 R , 189 TON T40, 20Network 1590 LD 91 = 92 TON T41, 20Network 1693 LD 94 = 95 TON T42, 20Network 1796 LD 97 O 98 = Network 18 99 LD 100 = 結(jié) 論本設(shè)計(jì)是在參考了大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)各種類型的機(jī)械手進(jìn)行分析比較，制定出了合理的