【文章內容簡介】 控制方式：點位 ，程序控制。 工作要求 機械手工作流程： 機械手的原位 X 軸電機起動（先加速后勻速 再減速 ） X 上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 19 軸的工作臺與 Y 軸的驅動器沿 橫向水平 方向移動 （先加速后勻速再減速） Y 軸電機起動（先加速后勻速再減速） Y 軸的工作臺與 Y 軸的驅動器沿 縱向水平 方向移動 （先加速后勻速再減速） Z軸電機起動（先加速后勻速再減速） Z 軸的工作臺與 Z 軸的驅動器沿 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 。 工作形式的確定 圖 直角坐標式 2 手臂部分設計 本設計主要零件組成 手臂部分是本設計最重要的環(huán)節(jié)，由單軸驅動器與它們之間的銜接板構成。 本設計用 LX30 標準型 系列的單軸驅動器。 X 軸驅動器總上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 20 長 200 毫米， Y 軸驅動器總長 100 毫米， Z 軸驅動器總長 100 毫米。而單軸驅動器由頭，身，尾三部分組成，頭部 由驅動部件 2 相步進電機（東方電機系列 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）。 其中法蘭板與電機用四個 M4 長20 系列 的圓頂十字頭螺釘連接，法蘭板與驅動器的頭部用四個 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 的內六角頭螺釘連接。 身體部分用一個工作臺 在導軌上來回 運動來實現(xiàn)三個自由度上的規(guī)定的運動， X 軸 導軌 總長 100 毫米， Y 軸導軌總長 50 毫米， Z 軸導軌總長 50 毫米 。 導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 軸驅動器用長為 200 毫米 ， 導程為 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 軸驅動器用長為 150 毫米，導程為 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， 且表面開有四個 M5，深度是 8 的盲孔 ，兩側有四個小凸臺，與滾珠絲杠連接的部分孔徑為 11 毫米 。 X 與 Y 軸的驅動器用長 為 90 毫米，寬為 50 毫米的連接板來連接 。 其中左側高 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 。 右上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 21 側高 30 毫米，開有兩個孔徑 ，長為 毫米的盲孔 ，其與 Y 軸驅動器的底座用兩個 M5，長為 30 系列的圓頂十字頭螺釘連接。 Y 軸和 Z 軸的驅動器用一個土字形的連接板連接，其中后側長60 毫米，寬 50 毫米，高 22 毫米。前側長 20 毫米，寬 50 毫米，高120 毫米。 后側開有四個倒角 ，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。前側開有四個孔徑 ，長為 毫米的盲孔， 其與 Z 軸驅動器的底座用四個 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，本設計用接近傳感器型，目的在于當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動器運動。 每個驅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。 單軸驅動器 單軸驅動器的特征與主要類型 LX系列的四大特征 1 滑塊上設有定位孔，提高了組裝性能（僅限蓋板型） 2 采用精密磨削的滾珠絲杠，施加預壓實現(xiàn)靜音和高精度。 3 采用連體式滑塊結構降低了滑臺高度，最適合 省空間設計。 4 底座上設有 2個定位孔，提高了重復定位性能。 命名方式是 TYPE 導程 精密級 潤滑方式 如 LX2602PG 單軸驅動器的構成零件 底座（滑軌） 滑塊 馬達支架 支撐側軸上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 22 承座 擋塊 精密滾珠絲杠（磨削 ） (均有材質 表面處理 硬度的要求 規(guī)格表主要描述滑塊數(shù) 馬達附件 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動器是不同的。安裝孔尺寸有 A、 P、 B。 有效行程 L=A+P (等分數(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 單軸驅動器的基本參數(shù) TYPE 導程 (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 單軸驅動器內的主要機械傳動部件 （ 1） 機械傳動部件 及其功能要求 機械傳動部件在本產品中主要有絲杠螺母傳動，聯(lián)軸器，導軌等。其主要功能是傳遞轉矩和轉速，機械傳動部件主要是轉矩和轉速變換器。 其目的是使執(zhí)行元件與轉速方面得到最佳匹配。機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 對機電一體 化系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性和快速響應性有重大影響。因此，應設計和選擇傳動間隙小，精度高，體積小，重量輕，運動平穩(wěn)，傳遞轉矩較大的傳動部件。 （ 2）傳動機構及其性能 上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 23 傳動機構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 傳動機構及其功能 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 ○ 本設計選用的單軸驅動器的參數(shù) 表 單軸驅動器的選用參數(shù) 坐標軸 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 標準型 Y,Z 軸 LX3010 150mm 104mm 147 標準型 LX30系列的精度 表 精度基準 類型 定位精度 背隙 重復定位精度 移動平行度 啟動轉矩 精密級 + 4N cm L=400mm 負載與力矩 表 容許負載與靜力矩 滑塊種類 滑塊數(shù) 容許靜負載 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 上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 24 滾軸絲杠的選用 本設計的選用 根據(jù)表 本設計使用導程是 10mm，絲杠直徑是 10mm, 絲杠螺母機構有滑動摩擦機構和滾動摩擦機構之分?；瑒咏z杠螺母機構結構簡單、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%）。滾動絲桿螺母機構雖然結構復雜、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%），因此在機電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應用 。 本設計使用 絲桿轉動、螺母移動 的傳動方式。 絲桿轉動、螺母移動，該傳動形式需要限制螺母的轉動，故需導向裝置，其特點是結構緊湊、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，本設計用米思米系列 LX30系列單軸驅動器配套的滾軸絲杠。 本設計三軸均用導程是 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 標準型 圈 以下 螺帽 1列 上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 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構，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 。絲杠轉動時，帶動滾珠沿螺紋軌道滾動，在螺母的螺旋槽兩端設有滾珠回程引導裝置 構成滾珠的返回通道，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 導軌的選用 本設計的選用 本設計 使用滑動導軌副，用在三個單軸驅動器的工作臺，還有鋁合金型材與手臂部分的螺釘連接處。 三個單軸驅動器的工作臺用的是對稱三角形導軌， 底部各有兩組上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 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 。 導軌的 作用 導軌的作用是使運動部件能沿一定的軌跡運動（導向），并承受運動部件及工件的重量和切削力（承載）。在導軌副中，運動的一方叫運動導軌；不運動的一方叫支撐導軌。運動導軌相對于支撐導軌的運動，通常是直線運動或回轉運動。 導軌的設計要求 （ 1）導向精度高 影響導軌精度的主要原因除制造精度外，還有導軌的結構形式，裝配量。導軌及其支 撐部件的剛度和熱變形，對靜壓導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向精度，應該力求減少磨損量 ，并在磨損后能自動補償或便于調整。因此可選用合適的耐磨涂料，潤滑方法和保護裝置，使導軌具有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 （ 3）足夠的剛度 導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，因此要求導軌有足夠的剛度。 （ 4）運動輕便和低速平穩(wěn)性 上海工程技術大學畢業(yè)設計 （論文） 簡易小型直角坐標機械手設計 27 要使導軌的阻力小，運動輕便，低速運行時無爬行現(xiàn)象。 （ 5）結構工藝性好 要加工和裝配方便，使用時便于調整和維修，成本低。 本設計的導軌特性 （ 1）三角形導軌 該導軌屬于尖頂朝下的 V 型導軌。該導軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動補償，不會產生間隙，故導向精度較高。但壓板面仍需要有間隙調整裝置，本設計為了增加承載面積，減小壓強，在導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