【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動(dòng)介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險(xiǎn)防爆性能好，高于1000kPa(10個(gè)大氣壓)時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性設(shè)備自身無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)，直流有刷電動(dòng)機(jī)換向時(shí)有火花，對(duì)環(huán)境的防爆性能較差對(duì)環(huán)境的影響液壓系統(tǒng)易漏油，對(duì)環(huán)境有污染排氣時(shí)有噪聲無(wú)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡及裝配機(jī)器人氣動(dòng)夾具適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如AC伺服噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等成本液壓元件成本較高成本低成本高維修及使用方便，但油液對(duì)環(huán)境溫度有一定要求方便較復(fù)雜3）控制系統(tǒng)：有點(diǎn)位控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位過(guò)程控制，也有采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤(pán)磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)為止，并注意其加速度特性。4）機(jī)座：是整個(gè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。3 手部 手部用來(lái)直接握持工件的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸大小、重量、材料性能、表面狀況等的不同，所以工業(yè)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是多種多樣的，大部分的手部結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而設(shè)計(jì)的。歸結(jié)起來(lái)常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持常見(jiàn)的主要類型有夾鉗式，此外還有鉤托式和彈簧式。夾持類手部按其手指夾持工件時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式，可分為手指回轉(zhuǎn)型和手指平移性兩種。夾鉗式手部是由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成的，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸、盤(pán)、套類零件。一般情況下，多采用兩個(gè)手指，少數(shù)采用三指或多指。驅(qū)動(dòng)裝置為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)源有液壓的、氣動(dòng)的和電動(dòng)的等幾種形式。常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有滑槽、斜楔、齒輪齒條、連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊或送開(kāi)。平移型手指的張開(kāi)閉合靠手指的平行移動(dòng)，適用夾持平板、方料。在夾持直徑不同的圓棒時(shí)，不會(huì)引起中心位置的偏移。但這種手指結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積大，要求加工精度高?；剞D(zhuǎn)型手指的張開(kāi)閉合靠手指根部（以樞軸支點(diǎn)為中心）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。樞軸支點(diǎn)為一個(gè)的，稱為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型；為兩個(gè)的，稱為雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。這種手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀小巧，但夾持不同工件會(huì)產(chǎn)生夾持定位偏差。 本機(jī)械手選用液壓驅(qū)動(dòng)，夾鉗式手部，選用雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指，手指數(shù)為三個(gè)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿杠桿式。機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。如按手指運(yùn)動(dòng)的方式和模仿人手的動(dòng)作，可分為回轉(zhuǎn)型、直進(jìn)型；按加持方式可分為內(nèi)撐式、外撐式、和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動(dòng)力來(lái)源可分為彈簧式、氣動(dòng)式、液壓式等。由可編程控制器控制電磁閥動(dòng)作，從而控制手抓的張閉。手爪的回轉(zhuǎn)則用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)完成，同時(shí)通過(guò)兩個(gè)限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位一般可設(shè)置為在180度。 軀干由底盤(pán)和手臂兩大部分組成。 底盤(pán)是支撐機(jī)械手全部重量并能帶動(dòng)手臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。底盤(pán)采用一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，底盤(pán)是旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個(gè)脈沖，由傳感器檢測(cè)并送入可編程控制器，從而計(jì)算底盤(pán)旋轉(zhuǎn)的角度。同時(shí)在底盤(pán)上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)180度。輸入輸出點(diǎn)數(shù)可衡量PLC規(guī)模的大小，準(zhǔn)確控制被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。夾鉗式手部設(shè)計(jì)的基本要求 (1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力 手指握力（夾緊力）大小要適宜，力量過(guò)大則動(dòng)力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)，甚至?xí)p壞工件；力量過(guò)小則夾持不住或產(chǎn)生松動(dòng)、脫落。在確定握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件夾持安全可靠。而對(duì)手部的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)說(shuō)，應(yīng)有足夠的驅(qū)動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)指出由于機(jī)構(gòu)傳力比不同，在一定的夾持力條件下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需驅(qū)動(dòng)力的小是不同的 。(2）手指應(yīng)具有一定的開(kāi)閉范圍 手指應(yīng)具有足夠的開(kāi)閉角度（手指從張開(kāi)到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度）Δγ或開(kāi)閉距離（對(duì)平移型手指從張開(kāi)到閉合的直線移動(dòng)距離）ΔS，以便于抓取或退出工件。(3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度 應(yīng)保證每個(gè)被夾持的工件，在手指內(nèi)部有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。這對(duì)一些有方位要求的場(chǎng)合更為重要，如曲怪、凸輪軸一類復(fù)雜的工件，在機(jī)床上安裝的位置要求嚴(yán)格，因此機(jī)械手的手部在夾持工件后應(yīng)保持相對(duì)的位置精度。(4) 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。(5) 應(yīng)考慮通用性和特殊要求 一般情況下，手部多是專用的，為了擴(kuò)大它的使用范圍，提高它的通用化程度，以適應(yīng)夾持不同尺寸和形狀的工件需要，通常采取手指可調(diào)整的辦法。如更換手指甚至更換整個(gè)手部。此外，還要考慮能適應(yīng)工作環(huán)境提出的特殊要求，如耐高溫、耐腐蝕、能承受鍛錘沖擊力等。4 腕部 手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，他的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)充機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕部件具有獨(dú)立的自由度。手腕運(yùn)動(dòng)一般有：繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為上下擺動(dòng)；繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為左右擺動(dòng)；有的是沿Y軸（或Z軸）的橫移移動(dòng)。腕部設(shè)計(jì)的基本要求：（1)力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于臂部的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承受。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)載荷，直接影響臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。（2）綜合考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)著連接和支撐作用，出保證力和運(yùn)動(dòng)的要求以及具有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如應(yīng)解決好腕部與臂部和手部的連接，腕部各個(gè)自由度的位置檢測(cè)，管線布置，以及潤(rùn)滑、維修、調(diào)整等問(wèn)題。（3）必須考慮工作條件 對(duì)于高溫作業(yè)餓腐蝕介質(zhì)中工作中的機(jī)械手，其腕部在設(shè)計(jì)是應(yīng)充分估計(jì)環(huán)境對(duì)腕部的不良影響（如熱膨脹、壓力油的黏度和燃點(diǎn)，有關(guān)材料及電控元件的耐熱性等）。本機(jī)械手的腕部結(jié)構(gòu)只具有一個(gè)Y軸方向上的橫移自由度，選用齒條活塞缸作為驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)絲缸螺母副（帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使和端部和齒輪配合的絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠通過(guò)軸承裝在手腕固定的臺(tái)上，帶動(dòng)與其裝配在一起的螺母移動(dòng)，由于螺母和上面的滑臺(tái)是一體的，所一使得滑臺(tái)移動(dòng)，）來(lái)實(shí)現(xiàn)手腕的橫移運(yùn)動(dòng)。5 臂部 手臂部件是機(jī)械手主要握持不見(jiàn)。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的，把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)，如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)荷載，而且自身運(yùn)動(dòng)又教多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度等直接影響機(jī)械手的工作性能。(1)臂部設(shè)計(jì)的基本要求 臂部設(shè)計(jì)首先要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，為此，需滿足下列各項(xiàng)基本要求。 1) 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕 對(duì)于機(jī)械手臂部或機(jī)身的承載能力，通常取決于其剛度。以臂部為例，一般結(jié)構(gòu)上較多采用懸伸梁形式（水平或垂直懸身）。顯然伸縮臂桿的懸伸長(zhǎng)度愈大，則剛度愈差。而且其剛度隨著臂桿的伸縮不斷變化。對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能、位置精度和負(fù)載能力等影響很大。為提高剛度，除盡可能縮短臂桿的懸伸長(zhǎng)度外，尚應(yīng)注意以下幾方面。①根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸 臂部受彎曲，應(yīng)選用抗彎剛度較高的截面形狀。在截面積和單位重量基本相同的情況下，選用槽鋼，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的重量，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及管道，這樣就使結(jié)構(gòu)緊湊，外形整齊。②合理布置作用力的位置方向 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體受力情況，設(shè)計(jì)使各作用力引起的變形相互抵消。③注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡量可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理確定調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以減少重要部件的間隙，從而提高剛度。2) 臂部運(yùn)動(dòng)的速度要平穩(wěn)，慣性要小機(jī)械手手臂的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來(lái)決定。確定了生產(chǎn)節(jié)拍和行程范圍，就確定了手臂的運(yùn)行速度（或角速度）。在一般的情況下，手臂的移動(dòng)、俯仰均要求勻速運(yùn)動(dòng)，但在手臂的起動(dòng)和終止瞬間，運(yùn)動(dòng)是變化的為了減少?zèng)_擊，要求起動(dòng)時(shí)間的加速度和終止時(shí)間的速度不能太大，否則會(huì)引起沖擊和震動(dòng)，所以在行程終點(diǎn)使加速度為零，事無(wú)沖擊的。（2）手臂的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇本機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)形式為直線運(yùn)動(dòng)和上下擺動(dòng)，即手臂的伸縮和俯仰，手臂的伸縮采用雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)，支撐座裝在手臂空心的部分，在支撐座上裝上導(dǎo)向套，在導(dǎo)向套上裝上兩個(gè)導(dǎo)桿，導(dǎo)向桿在導(dǎo)向套內(nèi)移動(dòng)，以防止伸縮時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。手臂的俯仰采用擺動(dòng)式的直線雙作用液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)。（3）大手臂的機(jī)構(gòu)的計(jì)算取活塞桿伸出系數(shù)代如下式取 即可代入確定σ＝ ＝＝（＝）即可求出 根據(jù)機(jī)械手所工作的范圍可?。? 小臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算：取活塞桿伸出系數(shù) 代入下式：取 =即可確定 σ＝＝ （舍區(qū)）根據(jù)機(jī)械手所工作的范圍可取：mm 第三章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過(guò)電—液轉(zhuǎn)換元件把控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械手的手臂、手腕和手部按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸和擺動(dòng)液壓缸。1 液壓系統(tǒng)的組成及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)由動(dòng)力元件（液壓泵），執(zhí)行元件（液壓缸），控制元件（溢流閥、調(diào)速閥、節(jié)流閥），輔助元件（油箱、油管、過(guò)濾器等）和工作介質(zhì)組成。 （1）動(dòng)力元件（液壓泵）的確定 按照泵的工作壓力和流量選擇泵的規(guī)格為Y1型中高壓型的葉片泵，該機(jī)械手要抓取60千克的舉升油缸，故要求足夠大的握力，通常采用雙聯(lián)葉片泵，并以小流量泵對(duì)機(jī)械手手指夾緊油缸單獨(dú)供油。這樣可以排除其他油缸對(duì)手指夾緊油缸的干擾。（2）執(zhí)行元件（液壓缸）的確定 根據(jù)機(jī)械手的各部分動(dòng)作要求，其運(yùn)動(dòng)形式為直線運(yùn)動(dòng)，可選用液壓缸為執(zhí)行元件?？紤]機(jī)械結(jié)構(gòu)，確定用6個(gè)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)：手指的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作，由雙作