【導(dǎo)讀】工業(yè)工程中，其中以工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用最為廣泛。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給。定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為大。得到越來越廣泛的引用.。打字，然后送到冷卻水槽冷卻。機(jī)械手在此過程中完成取料，送料，變換工位等動作。寶貴意見，有待進(jìn)一步提高。

　　

【正文】 22 4 組合式工業(yè)機(jī)械手的液壓系統(tǒng) 液壓控制是機(jī)械手的一種重要控制形式。機(jī)械手的運(yùn)動速度和操作是根 據(jù)油的流量與壓力來確定，因而只要控制油的流量與壓力，就可以控制機(jī)械手的運(yùn)動速度和操作力，油壓力一般在 5— 140 3cmkg 范圍內(nèi)，最大力臂可以達(dá)到 160kg 以上。壓力為 5— 140 2cmkg臂力可達(dá) 100kg 以上。 節(jié)能措施 采用流量不同的雙聯(lián)葉片泵供油 ,兩泵的供油壓力分別由兩個電磁溢流閥控制 ,可以方便的實(shí)現(xiàn)卸載 ,起到節(jié)能的作用。 雙重緩沖措施 為了保證機(jī)械手在取放件時運(yùn)行平穩(wěn) ,升降、伸縮兩液壓 缸均設(shè)計(jì)了緩沖裝置 。同時在回路中設(shè)計(jì)了由流閥和二位二通電磁換向閥組成的緩沖回路。 定位方式 該系統(tǒng)采用了行程開關(guān)、光電開關(guān)和機(jī)械定位相結(jié)合的定位方式。由于機(jī)械手的手臂尺寸較長 ,回轉(zhuǎn)慣性較大 ,為了保證手臂在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)得到精確的定位 ,采用定位氣缸推動插拔銷的機(jī)械定位方式。即 :回轉(zhuǎn)到位時 ,由光電開關(guān)發(fā)信 ,令 7DT、 8DT 斷電 ,使閥 11 處于中位 ,回轉(zhuǎn)缸停止轉(zhuǎn)動。同時 ,令 13DT 通電 ,閥 32 左位導(dǎo)通 ,定位氣缸推動插拔銷實(shí)現(xiàn)機(jī)械定位。 采用可編程序控制器控制 本機(jī)械手采用可編程序控制器控制 ,可 以實(shí)行手動調(diào)整、手動及自動控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠且造價低于一般的繼電器控制。 23 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)中所有的液壓控制閥均采用板式連接 ,安裝在液壓集成塊上。裝配、調(diào)整、更換、維修及保養(yǎng)方便 ,且造型美觀。液壓系統(tǒng)和液壓集成塊均采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ,不但提高了設(shè)計(jì)效率也保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量。 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓緩沖器是雙缸兩級節(jié)流阻尼管路連接式的液壓緩沖器，緩沖器第一級節(jié)流阻尼由單向節(jié)流閥 完成，第二級節(jié)流阻尼由裝在緩沖油缸端蓋上的可調(diào)緩沖閥完成。擋塊氣缸 1 的活塞桿作為中 間位置定位用，其動作由雙電磁鐵滑閥控制。每當(dāng)手臂旋轉(zhuǎn)要求有中間定位點(diǎn)時，擋塊氣缸活塞桿作一次伸縮運(yùn)動，其動作時間與手臂回轉(zhuǎn)動作的指令時間無關(guān)。圖示為手臂回轉(zhuǎn)中間定位塊在某工位即將碰到擋塊氣缸活塞桿時的位置。當(dāng)手臂轉(zhuǎn)動到該工位即將停止時，回轉(zhuǎn)中間定位塊碰擋塊氣缸 1，使擋塊氣缸向左移動，左邊緩沖油缸 2 中的油經(jīng)過兩次節(jié)流回到氣一液轉(zhuǎn)換缸 3 中，從而起到緩沖作用 .當(dāng)此工位工作完畢，發(fā)出信號雙電磁鐵滑閥換向，擋塊氣缸 1 上部進(jìn)氣使活塞桿下降，同時壓縮空氣通過電磁滑閥進(jìn)入氣一液轉(zhuǎn)換缸 3 的右腔，使壓力油進(jìn)入處于定位狀態(tài)的左邊 緩沖油缸 2 中，使活塞桿伸出把擋塊氣缸 1 推回到中間位置，為下一工位的定位緩沖做好準(zhǔn)備 .在手臂從第一工位轉(zhuǎn)到第二工位或再到第三工位一，亦可重復(fù)上述兩次緩沖動作過程，因此此液壓緩沖器可以實(shí)現(xiàn)多個定位點(diǎn)的緩沖和定位。經(jīng)實(shí)踐使用，效果較好。擋塊氣缸從定位緩沖位置回到中間位置的這一復(fù)位動作在 以內(nèi)。 這個液壓緩沖器的緩沖行程最大為 40mma 緩沖油缸的阻尼力在第一段行程 024mrn 范圍時，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥 4,阻尼力約為 15002021N。在第二段行程 2440mm 范圍時，調(diào)節(jié)阻尼螺釘，阻尼力約為 7001000No。 、升降用液壓緩沖器 手劈伸縮、升降用的是兩級節(jié)流阻尼的液壓緩沖器，其工作原理相同，結(jié)構(gòu)略有差異，手臂伸縮用液壓緩沖器結(jié)構(gòu)和工作原理如附圖所示。在緩沖器缸體 1 上，裝置了可調(diào)節(jié)流閥 a 和 b，每個節(jié)流閥各自并聯(lián)兩只單向閥組成第一級緩沖油路，由可調(diào)節(jié)流閥 c 單獨(dú)組成第二級緩沖油路。當(dāng)手臂運(yùn)動到定位前的減速位置時 (對于伸縮運(yùn)動定位前的 2040mm。對于升降運(yùn)動定位前的 15^30mm)，運(yùn)動部件接觸緩沖器油缸的活塞桿 5，使油缸左腔里 24 的油液通過節(jié)流閥 a、單向閥 d, e 流到油缸的右腔，油液受阻產(chǎn)生阻 力抵消運(yùn)動件 (手臂 )的部分驅(qū)動力和慣性力，使手臂減速運(yùn)動。當(dāng)活塞桿 5 的活塞堵住油口 A 時，左腔的油液經(jīng)油口 B 和節(jié)流閥 c 流到右腔，油液繼續(xù)受阻，手胃繼續(xù)減速并最后定位。 緩沖器的級沖行程范圍為 039mm(第一級緩沖行程范圍為。 28mm。第二級緩沖行程范圍為 2839mm)。第一級緩沖的阻尼力可分別調(diào)節(jié)節(jié)流閥 a, b 來實(shí)現(xiàn)，第二級緩沖的阻尼力可以調(diào)節(jié)節(jié)流閥 c 來實(shí)現(xiàn) (見緩沖工作原理圖 )。當(dāng)緩沖行程為 30mm 時，該緩沖器可以達(dá)到平均減速度約為 24m/s2，阻尼時間約為 . 25 5 機(jī)械手總體方案的總結(jié) 考慮到圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手占地面積小而動作范圍大的特點(diǎn)，決定采用圓柱坐標(biāo)式。 機(jī)械手應(yīng)設(shè)計(jì)了一個能回轉(zhuǎn) 180176。的手腕，能使手爪的靈活性，準(zhǔn)確性。這種工業(yè)機(jī)械手需要有手臂的升降，伸縮，回轉(zhuǎn)和手腕的回轉(zhuǎn)四個自由度，才能滿足要求。 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時，使用夾持式手部 。當(dāng)工件是板料時，使用氣流負(fù)壓式吸盤。 考慮到機(jī)械手的通用性，同時由于被抓取 工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn) 油缸。 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降 (或俯仰 )運(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動由氣缸來實(shí)現(xiàn) 。 由于 液 壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉，因此本機(jī)械手采用 液 壓傳動方式。 考慮到機(jī)械 手的通用性，同時使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時，只需改變 PLC 程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快 26 捷。 主參數(shù) 機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，目前機(jī)械手最大抓重以 10 公斤左右的為數(shù)最多。故該機(jī)械手主參數(shù)定為 10 公斤，高速動作時抓重減半。使用吸盤式手部時可吸附 5 公斤的重物。 基本參數(shù) 運(yùn)動速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 該機(jī)械手最大移動速度設(shè)計(jì)為 1. 2m/s，最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 1200/s。平均移動速度為 lm/s，平均回轉(zhuǎn)速度為 900/so。 27 結(jié) 論 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支，又稱為通用自動機(jī)械手，是一種獨(dú)立的可變程序的自動機(jī)械手，它是在五十年代末期出現(xiàn)，近年來才迅速發(fā)展起來的重要自動化裝置，現(xiàn)以稱為工業(yè)自動化的一種重要手段，工業(yè)機(jī)械手已應(yīng)用機(jī)械制造的多種工藝中以代替人工，并 稱為機(jī)械加工人員所需要掌握的生產(chǎn)工具。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化的需素提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、專向、疏松或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視，同時也要供料機(jī)構(gòu)更加靈活、柔性化，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持越來越引起人們的重視，同時也要求供料機(jī)構(gòu)更加靈活、這使得供料機(jī)械手在自動機(jī)、自動線上得到越來越廣泛的應(yīng)用。 在國內(nèi)外機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn) 焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成的操作，但還不具備有任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏移時，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。 它的特點(diǎn)是可通過變成來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的各自優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的只能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中來完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動強(qiáng)度的同時，大大提高了勞動生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的上下料工序，通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器 控制的半自動化裝置。前者費(fèi)時費(fèi)工、效率低；后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要較多繼電器，接線復(fù)雜，易受車體振動干擾，而存在可靠性差、故障多、維修難等問題。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個不同環(huán)境工作。 28 致 謝 緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了， 看著功能完成后的程序，我感到由 衷的喜悅。在此，我 要向在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給予我?guī)椭?的指導(dǎo) 老師表示由衷的感謝！通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益非淺。以前學(xué)過的理論知識在這過程中與實(shí)際緊密結(jié)合在一起，運(yùn)用所學(xué)的知識，經(jīng)歷了從需求分析到調(diào)試程序一整套的程序設(shè)計(jì)流程。為我以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在不斷的學(xué)習(xí)提高中，我不僅學(xué)到了知識，而且學(xué)到了經(jīng)驗(yàn)和做人的道理，這對我以后的工作是很重要的。展望未來，我覺得充滿信心，因?yàn)槲以谶@幾個月中真正學(xué)到了知識，更學(xué)會了如何將自己所 學(xué)到的知識與實(shí)際相結(jié)合。在激烈的競爭中我要不斷學(xué)習(xí)以充實(shí)。 最后 我再一次地向給于我?guī)椭?的尊敬的老師們表示衷心的感謝 ! 29 參考文獻(xiàn) [1] 徐元昌 .工業(yè)機(jī)器人 .北京 :中國輕工業(yè)出版社， 1996 [2] 張建民 .工業(yè)機(jī)器人 .北京 :北京理工大學(xué)出版社， 1988 [3] 蔡自興 .機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略 .機(jī)器人技術(shù)， 2021, 4 [4] 周洪 .氣動技術(shù)的新發(fā)展 .液壓氣動與密封， 1999, 5 [5] 金茂青，曲忠萍，張桂華 .國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展勢態(tài)分析 .機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2021, 2 [6] 王雄耀 .近代氣動機(jī)器人 (氣動機(jī)械手 )的發(fā)展及應(yīng)用 .液壓氣動與密封， 1999, 5 [7] 周伯英 .工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 [8] 龍立新 .工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析 .焊工之友， 1999, 3 [9] 王承義 .機(jī)械手及其應(yīng)用 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 [10] 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組編 .天津 :天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1979 [11] 李哲 .沖壓床自動上、下料機(jī)械手的研制，研究與設(shè)計(jì)， 2021, 5 [12] 張新華 .沖床自動送料機(jī)的原理及設(shè)計(jì) .鍛壓技術(shù)， 1993, 5 [13] 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 [14] 張軍， 封志輝 .多工步搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì) .機(jī)械設(shè)計(jì) , [15] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)，第七版 .北京：高等教育出版社 ,2021