【文章內(nèi)容簡介】 c 、合理分布手部重量增加平衡重，使手臂平衡。d 、某些機(jī)械手的結(jié)構(gòu)上無法避免偏重，則應(yīng)加強(qiáng)導(dǎo)向支撐，盡力減低偏重對運(yùn)動的影響。2）、加強(qiáng)手臂剛度 選取手臂結(jié)構(gòu)時(shí)要注意各個(gè)方向的剛度。提高手臂剛度是減少手部顫動的關(guān)鍵，有利于提高定位精度。手部的剛度決定其斷面的形狀和導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)。3）、改進(jìn)緩沖裝置的提高配合精度 機(jī)械手緩沖專職是保證運(yùn)動平穩(wěn)和減少震動的主要措施。沖擊產(chǎn)生有兩種：一是機(jī)械沖擊，它是由手臂運(yùn)動中與定位裝置相碰撞而產(chǎn)生的，可靠緩沖裝置消除。另一種是液壓系統(tǒng)動作是產(chǎn)生的沖擊。這種沖擊產(chǎn)生于管路中，仍會引起機(jī)械手振動，要靠改進(jìn)液壓需要的設(shè)計(jì)來解決。提高部件的配合精度，減少間隙都有利于運(yùn)動的平穩(wěn)。特別是高速運(yùn)動的機(jī)械手更要保證加工精度和間隙配合。機(jī)械手的緊固件在運(yùn)動中受變載荷的作用，必須采取防松措施。工藝要求機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了決定于運(yùn)動外，還決定于工藝要求，工藝要求分為兩類：1）、使用環(huán)境的影響，如高溫工作，海底作業(yè)，原子能作業(yè)等。機(jī)械手結(jié)構(gòu)要符合特殊的環(huán)境的要求。2）、主機(jī)和輔助設(shè)備工作特點(diǎn)的影響，如制造要求機(jī)械手抗震。沖壓要求高速，多品種產(chǎn)生要求手部通用或能夠快換等，因此必須充分研究工藝對機(jī)構(gòu)的影響。液壓執(zhí)行元件的選擇液壓機(jī)械手起執(zhí)行元件多用活塞油缸，擺動油缸及液壓馬達(dá)。每種執(zhí)行元件可以直接或間接與輸出軸聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動作。各元件的特點(diǎn)如下：1）、活塞油缸 活塞油缸加工容易，密封簡單，啟動反映快，易于制動。因此除了做直線運(yùn)動的執(zhí)行元件外，常經(jīng)過齒條，齒輪等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動。太長的活塞油缸加工困難。2）、擺動油缸 擺動油缸加工困難，密封要求高，容易產(chǎn)生泄露。擺動油缸尺寸小，重量輕，有利于簡化機(jī)械手結(jié)構(gòu)，常用于手腕回轉(zhuǎn)和中小型機(jī)械手手臂的回轉(zhuǎn)。3）、液壓馬達(dá) 油馬達(dá)成本較高。使用時(shí)，需油量不大而且穩(wěn)定。泄露雖然較大，但一般在降速狀態(tài)下使用，因此輸出扭矩比較穩(wěn)定。采用油馬達(dá)傳動的機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單特別適用于較大回轉(zhuǎn)角的往復(fù)運(yùn)動，有利于降低整機(jī)重量。油路布置是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，機(jī)械手常用油路為油管、氣管、水管以及電氣線路。管路布置的基本要求是：牢固、整齊、便于維修。機(jī)械手常采用內(nèi)外走管相結(jié)合的走管形式。一般情況下，內(nèi)部走管多利用缸臂和活塞桿鉆孔通油，在導(dǎo)向桿內(nèi)安裝伸縮管通油，在立柱中鉆孔安裝配油盤等。外部走管常采用活動軟管通油，此種油管通油比較方便，軟管還能吸收液壓沖擊能。起缺點(diǎn)是容易碰斷和纏繞，要采取防護(hù)措施。一般來說手部和腕部采用內(nèi)部走管便于手臂運(yùn)動，而手臂和機(jī)身采用軟管連接為好。第二部分 立式機(jī)床吸盤式上下料機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案的確定一、 用途及結(jié)構(gòu)組成該立式機(jī)床吸盤式上下料機(jī)械手的作用是將工件搬運(yùn)到機(jī)床上鍛造后去下并送到下一道工序中。此機(jī)械手主要由吸盤，手臂伸縮機(jī)構(gòu)，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，手臂升降機(jī)構(gòu)，中間座部件，底部等幾大部分和其他一些附件所組成。二、 立式機(jī)床吸盤式上下料機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)抓重： 10Kg自由度數(shù)： 3個(gè)坐標(biāo)形式： 圓柱坐標(biāo)最大工作半徑： 1000mm手臂伸縮范圍： 0~500mm手臂伸縮速度： 伸出170mm/s 縮回133mm/s手臂回轉(zhuǎn)范圍： 0176。~200176。(實(shí)際使用95176。)手臂回轉(zhuǎn)速度： 63176。/s三、 機(jī)械手總體坐標(biāo)形式的選擇根據(jù)人工電葫蘆吊料裝置的上下料動作類似于直角坐標(biāo)形式?？紤]到圓柱坐標(biāo)形式占地面積而動作范圍大的 特點(diǎn)，確定圓柱坐標(biāo)形式。圓柱坐標(biāo)形式四、 主要部件機(jī)構(gòu)方案選擇手部結(jié)構(gòu)的選擇方案手部是用來直接接觸工件的部件，由于被握持工件的形狀、大小、尺寸、重量、材料性能、表面狀況等不同，其手部結(jié)構(gòu)也不同。常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分為夾持式和吸附式兩大類，對于夾持類手部按其手指夾持工件時(shí)運(yùn)動方式，可分為手指回轉(zhuǎn)型和手指平移型兩種。如圖：1）單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 2）雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 3）平移型手指方案一 平移型手指對于平移型手指，其手指的張開閉合靠手指的平行移動，適合夾持平板、方料。在夾持直徑不同的圓直徑棒時(shí)，不會一起中心位置的偏移。但這種手指結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，要求加工精良度高。方案二 回轉(zhuǎn)型手指回轉(zhuǎn)型手指的張開閉合靠手指根部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動來完成。這種手指結(jié)構(gòu)簡單，形狀小巧，使用于夾持棒料，目前應(yīng)用較廣泛。一般典型的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有滑槽杠桿和楔型塊式等吸附式手部可分為磁力吸盤、真空式吸盤：真空式吸盤根據(jù)真空產(chǎn)生的原理可以分為三種：1）、真空式吸盤；這種吸盤比其他吸盤的吸力大，2）、氣流負(fù)壓吸盤；在工廠一般有空壓機(jī)，氣源比較容易解決，不需要專門給機(jī)器配備真空泵，所以這種吸盤在工廠使用比較方便；3）、擠氣負(fù)壓吸盤；這種吸盤比較經(jīng)濟(jì)，可靠性相對比較低。由于本設(shè)計(jì)是在工廠使用的機(jī)床上下料機(jī)械手，因此選用比較合適的第二種吸盤方式。手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件，它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們做空間運(yùn)動。臂部運(yùn)動的目的是把手部空間運(yùn)動范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。如果改變手部姿態(tài)，則用腕部加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的 伸縮，左右回轉(zhuǎn)和 升降運(yùn)動。對于臂部應(yīng)承載的 伸縮能力大、剛度好。自重輕、慣性小、動作靈活，為此為了減少臂部重量，一般采用鋁合金等輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料。1）、手臂伸縮機(jī)構(gòu)的方案選擇對于手臂的伸縮機(jī)構(gòu)又以下幾種方案可供選擇：方案一 雙導(dǎo)向桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿均受拉壓，故受力簡單，傳動平穩(wěn)。方案二 雙層液壓缸空心活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工作液壓缸容積小、運(yùn)動速度快、伸縮范圍大、缸內(nèi)走管。外形整齊、活塞桿直徑大，增加手臂剛性。方案三 滑枕導(dǎo)向伸縮機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置采用燕尾形滑枕，其導(dǎo)向性性能非常好，手臂剛度較大、工作時(shí)運(yùn)動平穩(wěn)，油管采用伸縮油管形式，很好的保護(hù)了油管。此外，此機(jī)構(gòu)的定位精度高。由于此機(jī)械手抓重較大，屬于中型機(jī)械手，考慮到滑枕導(dǎo)軌剛度大且運(yùn)動平穩(wěn)，選用方案三較適合。2）、手臂升降機(jī)構(gòu)方案的選擇一般情況下，手臂升降機(jī)構(gòu)可采用的結(jié)構(gòu)方案有：方案一 雙作用式油缸實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動，同單作用式油缸相比，這種油缸的應(yīng)用廣泛的多，壓力油可代替向活塞兩側(cè)供給，驅(qū)動活塞做往復(fù)運(yùn)動。其推拉兩個(gè)方向上的運(yùn)動速度和供油壓力可以控制，這樣一來，其定位精度較高。方案二 采用花鍵導(dǎo)向的手臂升降結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)式內(nèi)部導(dǎo)向，活塞桿直徑大，剛度大，傳動平穩(wěn)。為了提高機(jī)械手的定位精度，選用雙作用式油缸實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動的機(jī)構(gòu)3）、手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的選擇手臂回轉(zhuǎn)通常由機(jī)身部件來實(shí)現(xiàn)，常用的有以下幾種典型回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組合有回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之下的機(jī)身結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)、活塞缸和齒輪結(jié)構(gòu)。由于前兩種結(jié)構(gòu)所采用的花鍵軸承受扭矩大且剛性差，故擬采用活塞缸和齒輪結(jié)構(gòu)。五、驅(qū)動系統(tǒng)的方案選擇工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可以由這三種基本類型組合完成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。方按一 液壓驅(qū)動系統(tǒng) 由于液壓技術(shù)式一種比較成熟的技術(shù)，它具有動力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn)，適用與承載能力大、慣量大以及在防暴環(huán)境中工作的機(jī)械手。方按二 氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)，適用于中、小負(fù)載的系統(tǒng)中。但難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)械手中。方案三 電動驅(qū)動系統(tǒng) 由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動器的 廣泛使用，這類驅(qū)動系統(tǒng)也應(yīng)用較多?？紤]本機(jī)械手的實(shí)際使用情況，因此宜選用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。（五相電機(jī)）、（二、四相電機(jī)）、（三相電機(jī)）等。靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時(shí)（一般由低速）