【導讀】工業(yè)工程中，其中以工業(yè)機械手的應用最為廣泛。機械手是模仿著人手的部分動作，按給。定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取搬運或操作的自動機械裝置。有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，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，有待進一步提高。

　　

【正文】 22 4 組合式工業(yè)機械手的液壓系統(tǒng) 液壓控制是機械手的一種重要控制形式。機械手的運動速度和操作是根 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，就可以控制機械手的運動速度和操作力，油壓力一般在 5— 140 3cmkg 范圍內(nèi)，最大力臂可以達到 160kg 以上。壓力為 5— 140 2cmkg臂力可達 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 ,可以方便的實現(xiàn)卸載 ,起到節(jié)能的作用。 雙重緩沖措施 為了保證機械手在取放件時運行平穩(wěn) ,升降、伸縮兩液壓 缸均設計了緩沖裝置 。同時在回路中設計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、光電開關和機械定位相結合的定位方式。由于機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械定位方式。即 :回轉(zhuǎn)到位時 ,由光電開關發(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 左位導通 ,定位氣缸推動插拔銷實現(xiàn)機械定位。 采用可編程序控制器控制 本機械手采用可編程序控制器控制 ,可 以實行手動調(diào)整、手動及自動控制。系統(tǒng)結構緊湊、工作可靠且造價低于一般的繼電器控制。 23 采用計算機輔助設計 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算機輔助設計 ,不但提高了設計效率也保證了設計質(zhì)量。 手臂回轉(zhuǎn)運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。每當手臂旋轉(zhuǎn)要求有中間定位點時，擋塊氣缸活塞桿作一次伸縮運動，其動作時間與手臂回轉(zhuǎn)動作的指令時間無關。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 上部進氣使活塞桿下降，同時壓縮空氣通過電磁滑閥進入氣一液轉(zhuǎn)換缸 3 的右腔，使壓力油進入處于定位狀態(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，亦可重復上述兩次緩沖動作過程，因此此液壓緩沖器可以實現(xiàn)多個定位點的緩沖和定位。經(jīng)實踐使用，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，結構略有差異，手臂伸縮用液壓緩沖器結構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 單獨組成第二級緩沖油路。當手臂運動到定位前的減速位置時 (對于伸縮運動定位前的 2040mm。對于升降運動定位前的 15^30mm)，運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 力抵消運動件 (手臂 )的部分驅(qū)動力和慣性力，使手臂減速運動。當活塞桿 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 來實現(xiàn)，第二級緩沖的阻尼力可以調(diào)節(jié)節(jié)流閥 c 來實現(xiàn) (見緩沖工作原理圖 )。當緩沖行程為 30mm 時，該緩沖器可以達到平均減速度約為 24m/s2，阻尼時間約為 . 25 5 機械手總體方案的總結 考慮到圓柱坐標式機械手占地面積小而動作范圍大的特點，決定采用圓柱坐標式。 機械手應設計了一個能回轉(zhuǎn) 180176。的手腕，能使手爪的靈活性，準確性。這種工業(yè)機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。 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結構設計成可更換結構，當工件是棒料時，使用夾持式手部 。當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤。 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取 工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。因此，手腕設計成回轉(zhuǎn)結構，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構為回轉(zhuǎn) 油缸。 按照抓取工件的要求，本機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 )運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn) 。 由于 液 壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉，因此本機械手采用 液 壓傳動方式。 考慮到機械 手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機械手進行控制。當機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC 程序即可實現(xiàn)，非常方便快 26 捷。 主參數(shù) 機械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，目前機械手最大抓重以 10 公斤左右的為數(shù)最多。故該機械手主參數(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) 運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設計速度過低限制了它的使用范圍。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。 該機械手最大移動速度設計為 1. 2m/s，最大回轉(zhuǎn)速度設計為 1200/s。平均移動速度為 lm/s，平均回轉(zhuǎn)速度為 900/so。 27 結 論 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。機械手是工業(yè)機器人的一個重要分支，又稱為通用自動機械手，是一種獨立的可變程序的自動機械手，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)機械手已應用機械制造的多種工藝中以代替人工，并 稱為機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，實現(xiàn)工件的裝卸、專向、疏松或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視，同時也要供料機構更加靈活、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，同時也要求供料機構更加靈活、這使得供料機械手在自動機、自動線上得到越來越廣泛的應用。 在國內(nèi)外機械制造業(yè)中，機械手應用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點 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械手本身的損壞。 它的特點是可通過變成來完成各種預期的作業(yè)任務，在構造和性能上兼有人和機器的各自優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的只能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中來完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領域有著廣泛的發(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。前者費時費工、效率低；后者因設計復雜，需要較多繼電器，接線復雜，易受車體振動干擾，而存在可靠性差、故障多、維修難等問題。 機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。機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器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境工作。 28 致 謝 緊張的畢業(yè)設計就要結束了， 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)設計階段給予我?guī)椭?的指導 老師表示由衷的感謝！通過這次畢業(yè)設計使我獲益非淺。以前學過的理論知識在這過程中與實際緊密結合在一起，運用所學的知識，經(jīng)歷了從需求分析到調(diào)試程序一整套的程序設計流程。為我以后的工作打下了良好的基礎。在不斷的學習提高中，我不僅學到了知識，而且學到了經(jīng)驗和做人的道理，這對我以后的工作是很重要的。展望未來，我覺得充滿信心，因為我在這幾個月中真正學到了知識，更學會了如何將自己所 學到的知識與實際相結合。在激烈的競爭中我要不斷學習以充實。 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 ! 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