【導(dǎo)讀】S在傳輸帶A端部，安裝了光電開關(guān)P，用以檢測物品的到來。到物品時為ON狀態(tài)。機械手返回原位后，自動再起動傳送帶A運轉(zhuǎn)，進行下一個循環(huán)。按下停止按鈕后，應(yīng)等到整個循環(huán)完成后，才能使機械手返回原位，停止工作。液壓裝置實現(xiàn)，每個線圈完成一個動作。線圈斷電時執(zhí)行放松動作。機械手的上升、下降、左移、右移動作均由極限開關(guān)控制。抓緊動作由壓力繼電器控制，當(dāng)抓緊時，壓力繼電器動合觸點閉合。撰寫設(shè)計說明書(論文)。和危險的作業(yè)區(qū)下作業(yè)，可抓去重量較大的工件。經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文(設(shè)計)成績評定為。目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；、份量是否適當(dāng)。工作量工作量是否飽滿，含論文篇幅、圖紙等是否達到規(guī)定要求。圖、PLC控制系統(tǒng)原理圖。機械手的機械結(jié)構(gòu)采用油缸、螺桿、導(dǎo)向筒等機械器件組成；

　　

【正文】 如圖 5 所示，對于伸縮行程大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形，可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，以提高導(dǎo)向桿的剛性。如圖 所示，在導(dǎo)向桿 1 的尾端用支承架 4 將兩個導(dǎo)向桿連接起來，支承架的兩側(cè)安裝兩個 滾動軸承 2，當(dāng)導(dǎo)向桿隨同伸縮缸的活塞桿一起移動時，支承架上的滾動軸承就在支承板 3 的支承 面上滾動。 圖 6 雙導(dǎo)向桿手臂結(jié)構(gòu) 手臂的升降運動 如圖 6 所示為手臂的升降運動機構(gòu)。當(dāng)升降缸上下兩腔通壓力油時，活塞杠 4 做上下運動，活塞缸體 2 固定在旋轉(zhuǎn)軸上。由活塞桿帶動套筒 3 做升降運動。其導(dǎo)向作用靠立柱的平鍵 9 實現(xiàn)。圖中 6 為位置檢測裝置。 手臂回轉(zhuǎn)運動 實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動機構(gòu)、鏈輪傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。本機械手采用齒條缸式臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)，如圖7 所示，回轉(zhuǎn)運動由齒條活塞桿 8 驅(qū)動齒輪，帶動配油軸和缸體一起轉(zhuǎn)動，再通過缸體上的平鍵 9 帶動外套一起轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)。 圖 7 手臂升降和回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖 手臂的橫向移動 如圖 8 所示為手臂的橫向移動機構(gòu)。手臂的橫向移動是由活塞缸 5 來驅(qū)動的，回轉(zhuǎn)缸體與滑臺 1 用螺釘聯(lián)結(jié)，活塞桿 4 通過兩塊連接板 3 用螺釘固定在滑座 2 上。當(dāng)活塞缸 5 通壓力油時，其缸體就帶動滑臺 1，沿著燕尾形滑座 2做橫向往復(fù)運動。 圖 8 手臂橫向移動機構(gòu) 臂部運動驅(qū)動力計算 計算臂部運動驅(qū)動力 (包括力矩 )時，要把臂部所受的全部負荷考慮 進去。機械手工作時，臂部所受的負荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。 臂水平伸縮運動驅(qū)動力的計算 手臂做水平伸縮運動時，首先要克服摩擦阻力，包括油缸與活塞之間的摩擦阻力及導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等，還要克服啟動過程中的慣性力。其驅(qū)動力 Pq 可按下式計算： Pq = Fm + Fg (N) 式中 Fm——各支承處的摩擦阻力； Fg——啟動過程中的慣性力，其大小可按下式估算： Fg = gWa (N) 式中 W ——手臂伸縮部件的總重量 (N)； g ——重力加速度 ()。 a ——啟動過程中的平均加速度 (m/s 2 )， 而 a = tv?? (m/s 2 ) △ v ——速度變化量。如果手臂從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度 V 時，則這個過程的速度變化量就等于手臂的工作速度； △ t ——啟動過程中所用的時間，一般為 ∽ 。 當(dāng) Fm=80N,W=1098(N)， △ V = 500mm/s 時， Pq = 80+* =80+112=192 (N) 臂垂直升降運動驅(qū)動力的計算 手臂作垂直運動時，除克服摩擦阻力 Fm 和慣性力 Fg 之外，還要克服臂部運動部件的重力，故其驅(qū)動力 Pq 可按下式計算： Pq = Fm + Fg 177。 W (N) 式中 Fm——各支承處的摩擦力 (N)； Fg——啟動時慣性力 (N)可按臂伸縮運動時的情況計算； W——臂部運動部件的總重量 (N)； 177?！仙龝r為正，下降時為負。 當(dāng) Fm=40N， Fg=100N， W =1098N 時 Pq=40+100+1098=1238(N) 臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩的計算 臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩應(yīng)根據(jù)啟動時產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計算。由于啟動過程一般不是等加速度運動，故最大驅(qū)動力矩要比理論平均值大一些，一般取平均值的 倍。故驅(qū)動 力矩 Mq 可按下式計算： Mq = (Mm + Mg ) (Nm) 式中 Mm——各支承處的總摩擦力矩； Mg——啟動時慣性力矩，一般按下式計算： Mg = J t?? (Nm) 式中 J——手臂部件對其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 (kgm2 )。 ?——回轉(zhuǎn)手臂的工作角速度 (rad/s)。 △ t——回轉(zhuǎn)臂啟動時間 (s) 當(dāng) Mm=84(Nm)， Mg=8 =32(Nm) Mq = *116=(Nm) 對于活塞、導(dǎo)向套筒和油缸等的轉(zhuǎn)動慣量都要做詳細計算，因為這些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對總的計 算結(jié)果影響也較大，對于小零件則可作為質(zhì)點計算其轉(zhuǎn)動慣量，對其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。對于形狀復(fù)雜的零件，可劃分為幾個簡單的零件分別進行計算，其中有的部分可當(dāng)作質(zhì)點計算?？梢詤⒖肌豆I(yè)機器人》表 41。 第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 液壓系統(tǒng)簡介 機械手的液壓傳動是以有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。電動機帶動油泵輸出壓力油，是將電動機供給的機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進入油缸，推動活塞桿運動，從而使手臂作伸縮、升降等運動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機械能。手臂 在運動時所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運動的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。這種借助于運動著的壓力油的容積變化來傳遞動力的液壓傳動稱為容積式液壓傳動，機械手的液壓傳動系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動。 液壓系統(tǒng)的組成 液壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成： (1) 油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動整個液壓系統(tǒng)工作。 (2) 液動機 壓 力油驅(qū)動運動部件對外工作部分。手臂做直線運動，液動機就是手臂伸縮油缸。也有回轉(zhuǎn)運動的液動機一般叫作油馬達，回轉(zhuǎn)角小于 360176。的液動機，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸 (或稱擺動油缸 )。 (3 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥 )、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運動。 機械手液壓系統(tǒng)的控制回路 機械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機械手自由度的多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡，但是總不外乎由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào) 整、油泵的卸荷、運動的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運動等 。 壓力控制回路 (1) 調(diào)壓回路 在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。 (2 ) 卸荷回路 在機械手各油缸不工作時，油泵電機又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負荷下工作，所以采用卸荷回路。此機械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。 (3) 減壓回路 為了是機械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力 。 (4) 平衡與鎖緊回路 在機械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機構(gòu)的自重給以平衡。為了使機械手手臂在移動過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運動并鎖緊。本機械手采用單向順序閥做平衡閥實現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。 (5) 油泵出口處接單向閥 在油泵出口處接單向閥。其作用有二 ：第一是保護油泵。液壓系統(tǒng)工作時，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動油缸運動而做功。當(dāng)一旦電機停止轉(zhuǎn)動，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時間的聯(lián)系，從而起到保護油缸的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機時，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動時的平穩(wěn)性。 速度控制回路 液壓機械手各種運動速度的控制，主要是改變進入油缸的流 量 Q。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進入油缸或油馬達的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。 根據(jù)各油泵的運動速度要求，可分別采用 LI 型單向節(jié)流閥、 LCI 型單向節(jié)流閥或 QI 型單向調(diào)速閥等進行調(diào)節(jié)。 節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點是：簡單可靠、調(diào)速范圍較大、價格便宜。其缺點是：有壓力和流量損耗，在低速負荷傳動時效率低，發(fā)熱大。 采用節(jié)流閥進行節(jié)流調(diào)速時，負荷的變化會引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負荷變化會引起 油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負荷變化會引起節(jié)流閥進出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。 調(diào)速閥能夠隨負荷的變化而自動調(diào)整和穩(wěn)定所通過的流量，使油缸的運動 速度不受負荷變化的影響，對速度的平穩(wěn)性要求高的場合，宜用調(diào)速閥實現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。 方向控制回路 在機械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達的運動方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達的油路換向，實現(xiàn)直線往復(fù) 運動和正反向轉(zhuǎn)動。 目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥 (D型 )和直流電磁閥 (E 型 )兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為 220V(也有 380V 或36V)，直流電磁閥的使用電壓一般為 24V(或 110V)。這里采用交流電磁閥。交流電磁閥起動性能好，換向時間短，接線簡單，價廉，但是如吸不上時容易燒壞，可靠性差，換向時有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。 機械手的液壓傳動系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計液壓機械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)圖是各種液壓元件為滿足機械手動作要求的有機 聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。 繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝置，從而組成整個液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號，畫出液壓原理圖。 上料機械手的動作順序 本液壓傳動上料機械手主要是從一個地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機進行加工。它的動作順序是：待料 (即起始位置。手指閉合，待夾料立放 ) → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手指張開 → 手指夾料 → 手臂上升 → 手臂縮回 → 立柱橫移 → 手腕回轉(zhuǎn) 115176。 → 拔定位銷 → 手臂回轉(zhuǎn)115176。 → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手臂中停 (此時立式精鍛機的卡頭下降 → 卡頭夾料，大泵卸荷 ) → 手指松開 (此時精鍛機的卡頭夾著料上升 ) → 手指閉合 → 手臂縮回 → 手臂下降 → 手腕反轉(zhuǎn) (手腕復(fù)位 )→ 拔定位銷 → 手臂反轉(zhuǎn) (上料機械手復(fù)位 ) → 立柱回移 (回到起始位置 ) → 待料 (一個循環(huán)結(jié)束 )卸荷。 上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進動作而實現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進控制環(huán)節(jié)采用步 進選線器，其步進動作是在每一步動作完成后，使行程開關(guān)的觸點閉合或依據(jù)每一步動作的預(yù)設(shè)停留時間，使時間繼電器動作而發(fā)信，使步進器順序 “跳步 ”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動作 (見電磁鐵動作程序表 )實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動控制 。 自動上料機械手液壓系統(tǒng)原理介紹 圖 9 機械手液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)原理如圖 8 所示。該系統(tǒng)選用功率 N = 千瓦的電動機，帶動雙聯(lián)葉片泵 YB35/18 ，其公稱壓力為 60*105 帕，流量為 35 升 /分 +18 升 /分 =53升 /分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為 30*105 帕，油箱容積選為 250 升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時兩個油泵同時供油；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸以及手臂回轉(zhuǎn)的定位油缸工作時只有小油泵供油，大泵自動卸荷。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移