【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要求，又使操作簡(jiǎn)單，所以決定用圓柱坐標(biāo)式。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 工業(yè)機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)主要以下機(jī)械部分組成： （ 1） 手部 是機(jī)械手直 接與工件接觸的部分。 （ 2） 臂部 是支承腕部與手部德部件，用以改變工件的位置和姿勢(shì)。 （ 3） 立柱 支承手臂并帶動(dòng)它升降、擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 （ 4） 機(jī)座 機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部件及驅(qū)動(dòng)均安裝于機(jī)座，起支承和聯(lián)接作用。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析與選擇 手部的選擇 手部是直接與工件接觸的部分。手部的選擇通常是由工件的屬性決定的，不同規(guī)格的工件要求機(jī)械手的手部形式也不同。常用的手部結(jié)構(gòu)有：夾持式和氣吸式。 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，也有手指，夾持工件需要有一定的夾緊力，對(duì)定位精度要求高，設(shè)計(jì)起來(lái)比 較復(fù)雜。 氣吸式手部，它主要是利用大氣壓強(qiáng)的原理。先使吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，從而達(dá)到吸附工件的目的。它一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，而且吸盤一般由橡膠制成，還不易損傷工件，所以應(yīng)用廣泛。這里選擇吸氣式手部。真空吸盤結(jié)構(gòu)如圖 4 圖 真空吸盤結(jié)構(gòu) 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 手臂一般有伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降三個(gè)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)手臂移動(dòng)手部到達(dá)指定位置抓取工件。 手臂的伸縮和升降運(yùn)動(dòng)一般采用直線油 (氣 )缸驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般有雙作用單活塞桿油 (氣 )缸和雙作 用雙活塞桿油 (氣 )缸，前者缸體和活塞桿可以各自固定而另一個(gè)運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手手臂往復(fù)運(yùn)動(dòng)用的最多的；后者多用于手臂要求長(zhǎng)，行程長(zhǎng)的機(jī)械手，雖能滿足行程要求，但設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。本機(jī)械手的手臂做直線運(yùn)動(dòng)行程短，加上追求簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的考慮，選用雙作用單活塞桿氣缸。 手臂伸縮運(yùn)動(dòng)還必須有導(dǎo)向裝置，它能防止手臂沿中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這里選雙導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置。 機(jī)座結(jié)構(gòu)的選擇 本機(jī)械手開(kāi)率到機(jī)座要求其結(jié)構(gòu)剛性好、占地面積小等，還需一個(gè) 旋轉(zhuǎn)模塊，擺動(dòng)氣缸就要固定在機(jī)座上，故采用雙向推力球軸承的國(guó)定機(jī)座。 機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖 5 底座 擺動(dòng)氣缸 雙向推力球軸承 扣罩 轉(zhuǎn)臺(tái) 圖 機(jī)座結(jié)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工藝流程 物料分揀機(jī)械手的動(dòng)作基本有伸縮、升降、左右旋轉(zhuǎn)、吸物和放物等動(dòng)作。其動(dòng)作順序?yàn)椋撼跏嘉恢? → 前伸 → 下降 → 吸物 → 檢測(cè)→ 上升 → 右旋→ 下降 → 放物 → 上升 → 左旋 → 回縮 → 初始位置。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 6 1右旋限位開(kāi)關(guān) 2 左旋限位開(kāi)關(guān) 3 回縮限位開(kāi)關(guān) 4 前伸限位開(kāi)關(guān) 5 上升限位開(kāi)關(guān) 6 下降限位開(kāi)關(guān) A 擺動(dòng)氣缸 B前伸 /回縮氣缸 C上升 /下降氣缸 D 真空吸盤 圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 7 第三章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要執(zhí)行傳動(dòng)動(dòng)作。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般可分為液壓、氣壓、電氣三種驅(qū)動(dòng)方式。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分析與選擇 由于液壓傳動(dòng)較氣壓傳動(dòng)雖變速和換向響應(yīng)快，容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，但污染系數(shù)較高，具有一定的危險(xiǎn)性，成本較高，工作噪聲較大，而電 氣傳動(dòng)相對(duì)于氣壓傳動(dòng)來(lái)說(shuō)雖定位精度高，動(dòng)作響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)不便，價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的應(yīng)用。因此具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自由度大，清潔度高，維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格實(shí)惠，技術(shù)要求低，安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)的氣壓傳動(dòng)自然成了本課題的首選。 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 根據(jù)本機(jī)械手的要求，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中氣缸的運(yùn)動(dòng)方式主要有直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)。其氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖 圖 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖 8 氣動(dòng)系統(tǒng)主要有以下部件組成： （ 1）三位四通電磁換向閥：改變氣缸運(yùn)動(dòng)方向； （ 2）二位二通電磁閥 ：控制真空發(fā)生器的通斷； （ 3）調(diào)速閥；控制氣缸運(yùn)動(dòng)速度，保護(hù)物料及手臂； （ 4）氣缸、吸盤等。 氣動(dòng)元件選取及工作原理 氣壓驅(qū)動(dòng)是利用壓縮氣體的壓力能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞的一種方式，其介質(zhì)主要是空氣，也包括燃?xì)夂驼羝５湫偷臍鈮簜鲃?dòng)系統(tǒng)由以下 幾 部分組成： 氣源裝置 氣源裝置是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁?qū)動(dòng)壓力能的裝置，根據(jù)不同規(guī)格的物料而對(duì)壓縮空氣的壓力、流量和清潔度有一定的要求。 氣源裝置主要有空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐構(gòu)成。 空氣壓縮機(jī)是行成壓縮空氣的主要設(shè)備，儲(chǔ)氣罐可以穩(wěn)定工作時(shí)輸出的氣流 ，具有調(diào)節(jié)作用。 執(zhí)行元件 執(zhí)行元件就是機(jī)械手執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，如手臂的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)氣缸的回轉(zhuǎn)擺動(dòng)。 氣缸輸出直線往復(fù)式 氣缸是氣動(dòng)執(zhí)行元件之一。雙作用氣缸是從 活塞 兩側(cè)交替供氣，對(duì)于此機(jī)械手設(shè)計(jì)的上升、下降和手臂伸縮應(yīng)選用單活塞桿雙作用氣缸。 擺動(dòng)氣缸輸出回轉(zhuǎn)擺動(dòng)式 擺動(dòng)氣缸：由葉片將內(nèi)腔分隔 為二，向兩腔交替供氣， 輸出軸 做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 它可分為單葉片式和雙葉片式，由于雙葉片式能產(chǎn)生 2 倍于單葉片式的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生更大的動(dòng)力，有利于機(jī)械手手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選雙葉片式擺動(dòng)氣缸。 控制元件 控制元件是通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和流向，來(lái)達(dá)到改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度和方向的裝置。 氣動(dòng)控制元件可分為壓力控制閥、流量控制 閥和方向控制閥。 壓力控制閥：用來(lái)調(diào)控壓力大小。有調(diào)壓閥、溢流閥、調(diào)速閥之分。分 9 別具有調(diào)節(jié)出口側(cè)壓力，保持回路內(nèi)壓力和穩(wěn)定運(yùn)行速度的作用。 方向控制閥 方向控制閥通過(guò)改變壓縮空氣流向和通斷，達(dá)到改變執(zhí)行元件的狀態(tài)，通?？煞譃閱蜗蛐涂刂崎y和換向型控制閥兩類。 （ 1） 單向型控制閥 單向閥是氣流只能向一個(gè)方向流動(dòng)的閥，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。常與流量閥、換向閥和壓力閥組合成只能單向控制的閥。 （ 2） 換向型控制閥 換向閥通過(guò)改變閥芯相對(duì)于閥體的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)不同管路間的通斷關(guān)系，從而達(dá)到通斷和改變氣體流向。它的 用途很廣，種類也很多。 換向閥的性能要求有： 1）各工作位置腔內(nèi)泄漏量小； 2）壓力損失??； 3）換向性能可靠、迅速平穩(wěn)。 常用的換向閥主要有二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。 本設(shè)計(jì)選用二位二通和三位四通電磁換向閥理由如下： （ 1） 兩端各有一個(gè)電磁鐵。得電后推桿動(dòng)作實(shí)現(xiàn)換位。左端得電閥芯左移，右得電閥芯右移，兩端都失電， 閥芯處于中位，各口互不相通。 （ 2） 使用三位四通電磁換向閥能夠快速實(shí)現(xiàn)氣缸的正反向運(yùn)動(dòng)。 （ 3） 二位二通換向閥只需用到一個(gè)電磁閥，得電 閥芯動(dòng) 作，失電由閥內(nèi)彈簧推動(dòng)閥芯 到另一側(cè)，能實(shí)現(xiàn)快速 換向 控制。 真空發(fā)生器 真空發(fā)生器的作用主要是使吸盤的橡膠皮碗形成真空而將工件吸附。真空發(fā)生器就是一種能夠方便簡(jiǎn)單地獲得負(fù)壓的新型的高效的清潔的小型真空元件。它通常與吸盤配合被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中。 吸盤 吸盤是用來(lái)直接吸附物料的元件，一般用橡膠做成。這里用真空發(fā)生器連接吸盤， 使吸 盤內(nèi)空氣被抽走，形成真空，利用大氣壓將吸盤緊緊吸附在物料上。 10 氣動(dòng)回路的工作原理 物料分揀機(jī)械手的工作循環(huán)是：水平手臂的伸出 → 垂直手臂的下降 → 吸物→物料檢測(cè)→垂直 手臂的上升 → 擺動(dòng)氣缸的右旋→垂直手臂的下降→放物 → 垂直手臂的上升 → 擺動(dòng)氣缸的左 旋 →水平手臂回縮→回到初始位置 。系統(tǒng)中選用電磁換向閥，限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)吸盤的吸物和放物。實(shí)現(xiàn)工序如下 ： （ 1）水平氣缸的伸出