【文章內(nèi)容簡介】 作要求 機(jī)械手工作流程： 機(jī)械手的原位 X 軸電機(jī)起動（先加速后勻速 再減速 ） X 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 19 軸的工作臺與 Y軸的驅(qū)動器沿 橫向水平 方向移動 （先加速后勻速再減速） Y 軸電機(jī)起動（先加速后勻速再減速） Y 軸的工作臺與 Y 軸的驅(qū)動器沿 縱向水平 方向移動 （先加速后勻速再減速） Z軸電機(jī)起動（先加速后勻速再減速） Z 軸的工作臺與 Z 軸的驅(qū)動器沿 豎直 方向移動 （先加速后勻速再減速） 電磁鐵最后吸住物體完成任務(wù) 。 工作形式的確定 圖 直角坐標(biāo)式 2 手臂部分設(shè)計 本設(shè)計主要零件組成 手臂部分是本設(shè)計最重要的環(huán)節(jié)，由單軸驅(qū)動器與它們之間的銜接板構(gòu)成。 本設(shè)計用 LX30 標(biāo)準(zhǔn)型 系列的單軸驅(qū)動器。 X 軸驅(qū)動器總上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 20 長 200 毫米， Y 軸驅(qū)動器總長 100 毫米， Z 軸驅(qū)動器總長 100 毫米。而單軸驅(qū)動器由頭，身，尾三部分組成，頭部 由驅(qū)動部件 2 相步進(jìn)電機(jī)（東方電機(jī)系列 PK26 系列），法蘭板 T3060 系列（米思米），聯(lián)軸器 SCPW 雙膜片型 28 系列（米思米）。 其中法蘭板與電機(jī)用四個 M4 長20系列 的圓頂十字 頭螺釘連接，法蘭板與驅(qū)動器的頭部用四個 M4 長8 系列 的圓頂十字頭螺釘連接。 頭部與身體部的連接部分用一塊板用 4 個 M6 的內(nèi)六角頭螺釘連接。 身體部分用一個工作臺 在導(dǎo)軌上來回 運動來實現(xiàn)三個自由度上的規(guī)定的運動， X 軸 導(dǎo)軌 總長 100 毫米， Y 軸導(dǎo)軌總長 50毫米， Z 軸導(dǎo)軌總長 50毫米 。 導(dǎo)軌部分的底部由四個 φ 的沉孔加四個φ 的通孔組成。 其中 X 軸驅(qū)動器用長為 200 毫米 ， 導(dǎo)程為 10 毫米，絲杠螺距為 10毫米，有效行程為 100毫米，絲杠軸外徑為 10 毫米的滾珠絲杠。 Y,Z 軸驅(qū)動器用長為 150 毫米，導(dǎo)程為 10 毫米，絲杠螺距為 10毫米，有效行程為 50 毫米，絲杠軸外徑為 10毫米的滾珠絲杠。 均為米思米 BSSR 系列的滾珠絲杠，精度等級 C10。 每個軸的驅(qū)動器用長 73 毫米，寬 50 毫米左右的工作臺來執(zhí)行運動任務(wù)， 且表面開有四個 M5，深度是 8 的盲孔 ，兩側(cè)有四個小凸臺，與滾珠絲杠連接的部分孔徑為 11 毫米 。 X 與 Y 軸的驅(qū)動器用長 為 90 毫米，寬為 50 毫米的連接板來連接 。 其中左側(cè)高 22 毫米，并開有四個倒角 ，孔徑 的通孔，其與 X 軸的工作臺 用 四個 M5，長 30 系列的沉頭十字頭螺釘連接 。 右上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 21 側(cè)高 30 毫米，開有兩個孔徑 ，長為 毫米的盲孔 ， 其與 Y 軸驅(qū)動器的底座用兩個 M5，長為 30系列的圓頂十字頭螺釘連接。 Y 軸和 Z 軸的驅(qū)動器用一個土字形的連接板連接，其中后側(cè)長60 毫米，寬 50 毫米，高 22 毫米。前側(cè)長 20 毫米，寬 50 毫米，高120 毫米。 后側(cè)開有四個倒角 ，孔徑 的通孔，其與 Y 軸的工作臺用四個 M5，長 30系列的沉頭十字頭螺釘連接。前側(cè)開有四個孔徑 ，長為 毫米的盲孔， 其與 Z 軸驅(qū)動器的底座用四個 M5，長為 30 系列的圓頂十字頭螺釘連接。 其中每個工作臺的中部有兩個 ，深度 4 的盲孔，用來安裝LX30 系列的傳感器發(fā)迅快，本設(shè)計用接 近傳感器型，目的在于當(dāng)一個自由度接近物體有信號立即停止其運動并立即讓另一個驅(qū)動器運動。 每個驅(qū)動器的尾部用用一塊厚為 11 毫米，截面長 60，寬 30的底板組成，用來限制滾珠絲杠的運動。 單軸驅(qū)動器 單軸驅(qū)動器的特征與主要類型 LX系列的四大特征 1 滑塊上設(shè)有定位孔，提高了組裝性能（僅限蓋板型） 2 采用精密磨削的滾珠絲杠，施加預(yù)壓實現(xiàn)靜音和高精度。 3 采用連體式滑塊結(jié)構(gòu)降低了滑臺高度，最適合省空間設(shè)計。 4 底座上設(shè)有 2個定位孔，提高了重復(fù)定位性能。 命名方式是 TYPE 導(dǎo)程 精密級 潤 滑方式 如 LX2602PG 單軸驅(qū)動器的構(gòu)成零件 底座（滑軌） 滑塊 馬達(dá)支架 支撐側(cè)軸上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 22 承座 擋塊 精密滾珠絲杠（磨削 ） (均有材質(zhì) 表面處理 硬度的要求 規(guī)格表主要描述滑塊數(shù) 馬達(dá)附件 有效行程 安裝孔尺寸 有效行程對相同底座總長的不同潤滑方式的單軸驅(qū)動器是不同的。安裝孔尺寸有 A、 P、 B。 有效行程 L=A+P (等分?jǐn)?shù) 1)+B??????????? () X軸的有效行程 =50+100 （ 21） +50=200mm Y,Z軸的有效行程 =25+100 （ 21） +25=150mm 表 單軸驅(qū)動器的基本參數(shù) TYPE 導(dǎo)程 (mm) 絲杠直徑 (mm) 最大有效行程 (mm) LX20 1/5 6 136 LX26 2/5 8 217 LX30 5/10 10 529 LX45 10/20 15 497 單軸驅(qū)動器內(nèi)的主要機(jī)械傳動部件 （ 1） 機(jī)械傳動部件 及其功能要求 機(jī)械傳動部件在本產(chǎn)品中主要有絲杠螺母傳動，聯(lián)軸器，導(dǎo)軌等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，機(jī)械傳動部件主要是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變換器。 其目的是使執(zhí)行元件與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機(jī)械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大的影響，特別是其傳動類型，傳動方式，傳動剛度以及傳動可靠性 對機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此，應(yīng)設(shè)計和選擇傳動間隙小，精度高，體積小，重量輕，運 動平穩(wěn)，傳遞轉(zhuǎn)矩較大的傳動部件。 （ 2）傳動機(jī)構(gòu)及其性能 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 23 傳動機(jī)構(gòu)主要是對運動的變換，主要是其形式，行程，方向，速度。動力的變換主要是其大小和方向。 還要克服慣性力（力矩）及摩擦阻力。 表 傳動機(jī)構(gòu)及其功能 基本功能 運動的變換 動力的變換 形式 行程 方向 速度 大小 形式 絲杠螺母 ○ ○ ○ 聯(lián)軸器 ○ 本設(shè)計選用的單軸驅(qū)動器的參數(shù) 表 單軸驅(qū)動器的選用參數(shù) 坐標(biāo)軸 類型 底座總長 有效行程 慣性矩 總重量 （無 MX B1） （ Kg cm） （ Kg） X軸 LX3010 200mm 54mm 181 標(biāo)準(zhǔn)型 Y,Z軸 LX3010 150mm 104mm 147 標(biāo)準(zhǔn)型 LX30系列的精度 表 精度基準(zhǔn) 類型 定位精度 背隙 重復(fù)定位精度 移動平行度 啟動轉(zhuǎn)矩 精密級 + 4N cm L=400mm 負(fù)載與力矩 表 容許負(fù)載與靜力矩 滑塊種類 滑塊數(shù) 容許靜負(fù)載 容許靜力矩 容許靜力矩 容許靜力矩 Ma Mb Mc 長滑塊 B1 17218 126 126 387 B2 34436 1515 1515 774 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 24 滾軸絲杠的選用 本設(shè)計的選用 根據(jù)表 本設(shè)計使用導(dǎo)程是 10mm，絲杠直徑是 10mm, 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動 摩擦機(jī)構(gòu)和滾動摩擦機(jī)構(gòu)之分。滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低（ 30%~40%）。滾動絲桿螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高（ 92%~40%），因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 。 本設(shè)計使用 絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動 的傳動方式。 絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需導(dǎo)向裝置，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好，適用于工作行程較大的場合。 根據(jù)滾珠絲杠的命名方式，本設(shè)計用米思米系列 LX30系列單軸驅(qū)動器配套的 滾軸絲杠。 本設(shè)計三軸均用導(dǎo)程是 10mm,絲杠螺距是 10mm的滾珠絲杠。 名稱為 GB/T BSSK 10 10 100— P C10右旋。 X軸總長度是 188mm,有效行程 100mm。 Y,Z兩軸總長度都是 158mm,有效行程都是 50mm。 表 本設(shè)計絲杠螺母基本參數(shù) 螺帽 滾珠 滾珠中 絲杠 循環(huán) 基本額定 基本額定 軸向 種類 直徑 心直徑 底徑 數(shù) 載荷（動） 載荷（靜） 間隙 標(biāo)準(zhǔn)型 螺帽 1列 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 25 滾珠絲杠的工作原理 滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動原件 —— 滾珠，它由絲杠，螺母，滾珠，反向器組成 。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋軌道滾動，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置 構(gòu)成滾珠的返回通道，從而形成滾珠流動的閉合回路。 滾珠絲杠傳動的優(yōu)點 具有軸向剛度高（通過預(yù)緊可消除絲杠與滾珠之間的軸向間隙 ），運動平穩(wěn)，傳動精度高，不易磨損，使用壽命長。 但不能自鎖，具有傳動的可逆性，在升降傳動時，需要采取制動措施。 圖 滾珠絲杠副的工作原理 導(dǎo)軌的選用 本設(shè)計的選用 本設(shè)計 使用滑動導(dǎo)軌副，用在三個單軸驅(qū)動器的工作臺，還有鋁合金型材與手臂部分的螺釘連接處。 三個單軸驅(qū)動器的工作臺用的是對稱三角形導(dǎo)軌， 底部各有兩組上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 26 φ 的沉孔加四個φ 的通孔 。 鋁合金型材與手臂部分的螺釘連接處用的是矩形導(dǎo)軌 ，用的是與鋁合金型材長度相同 的長滑塊，底部用兩組 φ 5 的通孔用十字頭螺釘連接 。 導(dǎo)軌的 作用 導(dǎo)軌的作用是使運動部件能沿一定的軌跡運動（導(dǎo)向），并承受運動部件及工件的重量和切削力（承載）。在導(dǎo)軌副中，運動的一方叫運動導(dǎo)軌；不運動的一方叫支撐導(dǎo)軌。運動導(dǎo)軌相對于支撐導(dǎo)軌的運動，通常是直線運動或回轉(zhuǎn)運動。 導(dǎo)軌的設(shè)計要求 （ 1）導(dǎo)向精度高 影響導(dǎo)軌精度的主要原因除制造精度外，還有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，裝配量。導(dǎo)軌及其支撐部件的剛度和熱變形，對靜壓導(dǎo)軌還有油膜的剛度等。 （ 2）耐磨性能好 主要是指使用過程中能否保 持一定的導(dǎo)向精度，應(yīng)該力求減少磨損量 ，并在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。因此可選用合適的耐磨涂料，潤滑方法和保護(hù)裝置，使導(dǎo)軌具有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 （ 3）足夠的剛度 導(dǎo)軌受力變形會影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，因此要求導(dǎo)軌有足夠的剛度。 （ 4）運動輕便和低速平穩(wěn)性 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 簡易小型直角坐標(biāo)機(jī)械手設(shè)計 27 要使導(dǎo)軌的阻力小，運動輕便，低速運行時無爬行現(xiàn)象。 （ 5）結(jié)構(gòu)工藝性好 要加工和裝配方便，使用時便于調(diào)整和維修，成本低。 本設(shè)計的導(dǎo)軌特性 （ 1）三角形導(dǎo)軌 該導(dǎo)軌屬于尖頂朝下的 V 型導(dǎo)軌。該導(dǎo)軌在垂直載荷的 作用下，磨損后能自動補(bǔ)償，不會產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需要有間隙調(diào)整裝置，本設(shè)計為了增加承載面積，減小壓強(qiáng)，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用了較大的頂角（ 110 到 120） .因為在兩個方向上分力差不多，所以使用對稱型三角形。 但缺點時垂直誤差相互影響，給制造，檢驗和修理帶來困難。 圖 三角形導(dǎo)軌 （ 2）矩形導(dǎo)軌