【正文】 工位沖床，用作沖壓件工位間步進輕局技術研究所制作的120t和40t多工位沖床機械手等。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線一般都采用機械手在機床之間傳遞零件。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機械手。智能機械手約為17億日元，為1978年的6倍。瑞典安莎公司采用機械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。1962年美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫Versatran機械手，原意是靈活搬運。機械手首先是從美國開始研制的。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應用。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為工業(yè)機械手。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設備。 機械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機器，他有多個自由度，可以搬運物體以完成在不同環(huán)境中的工作。1962年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學、麻省理工學院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于177。據(jù)報道，1979年從事機械手的研究工作的大專院校、研究單位多達50多個。使用機械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、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，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。 在實現(xiàn)單機自動化方面各類半自動車床，有自動加緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機床。 機械手的組成工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。目前，應用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(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?。ㄒ话阈∮?2700）,并且要求嚴格密封，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械手的工作性能。(1)工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。(6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，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)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。 機械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài),按坐標形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標型機械手。本設計機械手主要由4個大部件和5個液壓缸組成：（1）手部，采用一個直線液壓缸，通過機構(gòu)運動實現(xiàn)手抓的張合。應當考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。常用的工業(yè)機械手手部,按握持工件的原理,分為夾持和吸附兩大類。 手爪的力學分析下面對其基本結(jié)構(gòu)進行力學分析：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； ——運載時工件最大上升速度 ——系統(tǒng)達到最高速度的時間， ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇。 手抓夾持誤差分析示意圖該設計以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。(8).疲勞強度和應力強度的驗算。（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。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動的兩個自由度。 （）查取轉(zhuǎn)動慣量公式有：代入： 腕部驅(qū)動力的計算表41 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB82666） （mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250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=。本章敘述手臂的伸縮運動，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動設置在機身處，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，再安排機械手動作順序時，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行回轉(zhuǎn)動作。（4） 活塞桿和齒輪齒條機構(gòu)。圖 機械手臂部受力示意計算如下：由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。結(jié)論： 活塞桿的強度足夠。常用的機身結(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，本設計選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是導向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。 ()回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長1800mm，直徑為60mm的圓柱體，=180，則起動角速度=。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：=（2）的計算 =（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 最后通過以上計算 當液壓缸向上驅(qū)動時，F(xiàn)=6756N 當液壓缸向下驅(qū)動時，F(xiàn)=6756=6184N 軸承的選擇分析 對于升降缸的運動，對于機身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個問題。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的12％左右。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的?？紤]到本機械手動作頻繁，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1// ，~，網(wǎng)絡2網(wǎng)絡3網(wǎng)絡4網(wǎng)絡5// 下限位及縮限位開關到位或按下停止按鈕且未置位時，網(wǎng)絡6// 按下啟動按鈕，產(chǎn)生移位信號，1，當上升到位時，產(chǎn)生移位信號，依此類推網(wǎng)絡7// ，原位指示燈亮網(wǎng)絡8// 1，同時啟動定時器T37，延時2S網(wǎng)絡9// ，執(zhí)行上升動作網(wǎng)絡10// 伸長電磁閥接通，執(zhí)行伸長動作網(wǎng)絡11// 縮回電磁閥接通，執(zhí)行縮回動作網(wǎng)絡12// 手腕左擺電磁閥接通，執(zhí)行手腕左旋轉(zhuǎn)動作,同時啟動定時器T38，延時2S網(wǎng)絡13// 手臂左擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂左旋轉(zhuǎn)動作，同時啟動定時器T39，延時2S網(wǎng)絡14// 移位信號使1，同時啟動T40，延時2S網(wǎng)絡15// 手臂右擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂右旋轉(zhuǎn)動作， 同時啟動T41，延時2S網(wǎng)絡16// 手臂右擺電磁閥接通，執(zhí)行手臂右旋轉(zhuǎn)動作， 同時啟動T41，延時2S網(wǎng)絡17// 下降電磁閥接通，執(zhí)行下降動作網(wǎng)絡18// ，夾緊電磁閥接通，執(zhí)行夾緊動作以上程序?qū)腟TL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) 論本設計是在參考了大量相關資料的基礎上，對各種類型的機械手進行分析比較，制定出了合理的