【文章內(nèi)容簡介】 式中： 的重量(N) — 如圖41所示的長度尺寸(cm)4 手臂伸縮、升降回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸計算和校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標準氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結(jié)構(gòu)特點，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計的實際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為100/63。 尺寸校核，只需校核氣缸內(nèi)徑半徑R=,設(shè)計使用壓強,則驅(qū)動力： （41） 測定手腕質(zhì)量為50kg,設(shè)計加速度，則慣性力： （42） ，設(shè)定摩擦系數(shù), （43） 總受力 （44） 所以標準CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求。 導(dǎo)向裝置氣壓驅(qū)動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計中才用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 平衡裝置在本設(shè)計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。 手臂升降缸的尺寸設(shè)計與校核 尺寸設(shè)計（1）．測定手腕質(zhì)量為80kg,則重力： （45） （2）．設(shè)計加速度，則慣性力： （46） 考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù)， （47） 總受力 （48） 所以設(shè)計尺寸符合實際使用要求。 手臂回轉(zhuǎn)缸的尺寸設(shè)計與校核 尺寸設(shè)計氣缸長度設(shè)計為,氣缸內(nèi)徑為,半徑R=105mm,軸 半徑,氣缸運行角速度=，,壓強 （49） 尺寸校核測定參與手臂轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： （410）（） （411） 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) （412）總驅(qū)動力矩： （413） 設(shè)計尺寸滿足使用要求。5 氣動系統(tǒng)設(shè)計 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖圖61為該機械手的氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖。它的氣源是由空氣壓縮機（）通過快換接頭進入儲氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動作。圖51 機械手氣壓傳動原理圖表51 氣動元件 序 號型 號 規(guī) 格 名 稱 數(shù) 量1QF44手動截止閥12儲氣缸23QSL26S1分水濾氣器14QTY20S1減壓閥15QIU20S1油霧器16YJ1壓力繼電器17Q24DH10S1二位五通電磁滑閥18Q24D2H10S1二位五通電磁滑閥49Q24D2H15S1二位五通電磁滑閥110單向節(jié)流閥211LI25單向節(jié)流閥212快速排氣閥1各執(zhí)行機構(gòu)調(diào)速，凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進行調(diào)速，這種方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單，效果尚好。如手臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個快速排氣閥，可以加快啟動速度，也可調(diào)節(jié)全程上的速度。升降氣缸采用進氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂上升速度。由于手臂可自重下降，其速度調(diào)節(jié)仍采用在電磁閥排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘來完成。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。為簡化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器。這樣可以省去電磁閥和切換調(diào)節(jié)閥或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。電磁閥的通徑，是根據(jù)各工作氣缸的尺寸、行程、速度計算出所需壓縮空氣流量，與所選用電磁閥在壓力狀態(tài)下的公稱使用流量相適應(yīng)來確定的。6 機械手的PLC控制 可編程序控制器的選擇及工作過程 可編程序控制器的選擇目前，國際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等[11]?？紤]到本機械手的輸入輸出點不多，工作流程較簡單，同時考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序控制器[12]。 工作過程可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用了循環(huán)掃描的工作方式，具體的工作過程可分為4個階段[12]。第一階段是初始化處理：可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機相連，CPU對輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的[11]。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為I/[12]。開機時，CPU首先使I/O狀態(tài)表清零，然后進行自診斷。當(dāng)確認其硬件工作正常后，進入下一階段。第二階段是處理輸入信號階段：在處理輸入信號階段，CPU對輸入狀態(tài)進行掃描，將獲得的各個輸入端子的狀態(tài)信息送到I/O狀態(tài)表中存放[8]。在同一掃描周期內(nèi)，各個輸入點的狀態(tài)在I/O狀