【正文】 自鎖的條件。 手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活：為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。 /s。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在 1000～1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在 180176。 （一） 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、 自重輕：根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸； 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離；合理布置作用力的位置和方向；注意簡化結(jié)構(gòu)；提高配合精度。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備 3個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。 至此就完成整個(gè)機(jī)械手的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，如果此時(shí)接到停止的指令，則 10DT 和 11DT同時(shí)通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時(shí)氣壓系統(tǒng)卸壓，同時(shí)上面的各個(gè)電磁鐵同時(shí)斷電回到默認(rèn)位置，完成卸荷。 大臂下降 PLC 指令控制電磁鐵 5DT 通電吸合。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 7DT 通電吸合。 放松工件 氣體流經(jīng)單向閥，然后 PLC 控制程序指令控制電磁鐵 3DT斷電跳開，此時(shí)此二位四通電磁閥處于左位，氣體直接流左腔，從而放松工件。 手臂延伸 PLC 指令控制電磁鐵 1DT 通電吸合。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 6DT 通電吸合。 大臂上升 PLC 指令控制電磁鐵 4DT 通電吸合。 （二）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 所示為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 1氣源 2空氣過濾器 5單向閥 9兩位二通閥 7先導(dǎo)型閥 8三位四通電磁閥 10節(jié)流閥 11調(diào)速閥其余元件已在上圖說明。 大臂下降 200mm。氣動(dòng)機(jī)械手要求氣壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛何止ぜ?大臂上升 200mm大臂回轉(zhuǎn) 180176。本機(jī)械手由手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應(yīng)能根據(jù)所設(shè)置的運(yùn)行方式自動(dòng)進(jìn)入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)設(shè)定與各個(gè)運(yùn)行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)，其相應(yīng)的輸入設(shè)定按鈕在圖 已經(jīng)標(biāo)定。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器 M8041，原點(diǎn)位置條件輔助繼電器 M8044 的狀態(tài)都是在初始化程序中設(shè)定的，在自動(dòng)系統(tǒng)程序運(yùn)行中不再改變。 16 2 手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 圖 機(jī)械手手動(dòng)控制系統(tǒng)圖 上圖為本機(jī)械手在進(jìn)行試運(yùn)行和系統(tǒng)檢查以及手動(dòng)控制完成所需動(dòng)作而設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標(biāo)明 。 /s；定位方式為定位塊；定位精度為；控制方式為點(diǎn)位式、 PLC控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓系統(tǒng)。 自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手的主要參數(shù) :吸持力 2kg；自由度數(shù)為 3；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；手臂伸縮最大行程 300mm；手臂升降最大行程為 200mm；手臂回轉(zhuǎn)最大行程 180度，手臂升降速度為 150mm/s；大臂回轉(zhuǎn)角度范圍 090176。采取 PLC程序控制，控制系統(tǒng)選擇三菱公司的 FX1S系列的 PLC控制器。并為了達(dá)到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下，設(shè)計(jì)盡量輕的零 部件。選擇輸入點(diǎn)大于 22點(diǎn)，輸出大于 7點(diǎn)的 PLC。其控制要求為：按下啟動(dòng)按鈕，檢測氣動(dòng)機(jī)械手是否處于原位，如果不是，按下復(fù)位按鈕回到原位，如果是，則檢測氣動(dòng)機(jī)械手處于何種工作狀態(tài)下，單步意味著每按下一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手執(zhí)行一步動(dòng)作；單周期指執(zhí)行一次 動(dòng)作循環(huán)，最后回到初始位置；周期循環(huán)是機(jī)械手重復(fù)不斷的執(zhí)行動(dòng)作，直到按下復(fù)位或停止按鈕為止。一般機(jī)械手有手動(dòng)和自動(dòng)控制之分，手動(dòng)控制主要用來硬件調(diào)試。 真空換向閥設(shè)置在真空回路中，必須選擇能用在真空條件下的換向閥，真空換向閥要求不泄露，故選擇用截止式和導(dǎo)膜片式結(jié)構(gòu)比較理想，選擇 09270、 09550系列多種流體二位二通先導(dǎo)膜片式電磁閥，型號(hào)： 0927000，接管螺紋 1/4in,通徑 8mm,換向頻率大 于 。 （四）其他元器件的選用 一個(gè)完整的真空吸附系統(tǒng)還包括真空過濾器 、 供給閥 、 破壞閥等 ， 真空過濾器的選擇 ZFB20006 型， 流量是 30L/min， 大于真空發(fā)生器的最大流量 24L/min， 滿足需求， 真空節(jié)流閥選擇 KLA 系列單向節(jié)流 KLAL6，公稱通徑是 6mm，有效截流面大于 5mm2,泄露量小于 50cm3/min,單向閥開啟壓力為 。實(shí)際使用時(shí)，建議真空度選為（ 63%95%） Pzmax。 11 圖 真空發(fā)生器耗氣量與工作壓力的關(guān)系 圖 所示為真空度特性曲線。噴嘴直徑是選擇真空發(fā)生器的主要依據(jù)。 真空發(fā)生器的耗氣量是指供給拉伐爾噴管的流量，它不但由噴嘴的直徑?jīng)Q定，還與供氣壓力有關(guān)。由于氣體的粘性，高速射流卷吸走負(fù)壓腔內(nèi)的氣體，使該腔形成很低的真空度，在真空口 A處接上真空吸盤，靠真空壓力和吸盤吸取物體。 10 （三）真空發(fā)生器設(shè)計(jì) 真空發(fā)生器用于產(chǎn)生真空，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，無可動(dòng)機(jī)械部件，安裝和使用都很方便，因此應(yīng)用很廣泛，真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度 可達(dá)到 88kpa，真空發(fā)生器的工作原理如圖 所示。 根據(jù)真空壓力，吸盤橡膠的厚度以及與吸附物的摩擦系數(shù)等不同，有效吸盤直徑也會(huì)有差異，一般情況可預(yù)估會(huì)縮小 10%。 吸盤直徑雖表示吸盤的外徑，但利用 真空壓力吸附物體時(shí)，因真空壓會(huì)使橡膠變形，吸附面積也會(huì)隨之縮小。變形度根據(jù)吸盤的材質(zhì)，形狀，橡膠的硬度而有區(qū)別，因此，在計(jì)算得出吸盤直徑時(shí)需留出余量。） 吸盤垂直提升力（ N）（ ） 由上表可知，當(dāng)工件重量為 2kg 時(shí)，許用提升重量為 ，欲使 安全系數(shù)達(dá)到要求，只需滿足 2 . 5?垂 直 提 升 力許 用 提 升 重 量 （ ） 即可，由表 選取吸盤直徑為 40mm 即可滿足 考慮到吸附物的可吸附尺寸（面），所選的吸盤直徑應(yīng)設(shè)定為大于所需吸盤直徑（ D）因吸盤在吸附時(shí)會(huì)變形，吸盤的外徑將增加 10%左右。在圖 ,除了要吸持住工件負(fù)載外 ,還應(yīng)該考慮吸盤移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響。 在此次設(shè)計(jì)中，工件平放；故從水平方向?qū)φ婵瘴P的受力分析進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì) ,可以根據(jù)需的真空度設(shè)計(jì)出所需的真空發(fā) 生器。真空發(fā)生器的原理是 壓空氣通過收縮的噴騰后 ,從噴嘴噴射出的高速氣流卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動(dòng) ,從而在接受室形成負(fù)壓 ,誘導(dǎo)二次真空。前者需要配置獨(dú)力的真空系統(tǒng) ,而后者可以利用一般生產(chǎn)過程中已有的空氣壓縮系統(tǒng)。柔而有彈性的吸盤可以很方便地實(shí)現(xiàn)諸如工件的吸持、脫開、傳遞等搬運(yùn)功能 ,并確保不損壞其作用之對(duì)象。因此方案確定機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式， PLC控制，真空吸盤式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。 （ 4）常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為以下 4種 : 直角坐標(biāo)型機(jī)械手、圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手、球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機(jī)械手、多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。手部機(jī)構(gòu)形式多樣，但綜合其總體構(gòu)型，可分為：氣吸式、電磁式和鉗爪式 3種。 （ 2） 本機(jī)械手是專用自動(dòng)機(jī)械手，選擇智能控制方式中的 PLC程序控制方式，這樣可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)更加緊湊和完美。 （四）真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手方案設(shè)計(jì) （ 1） 對(duì)于真空吸盤式氣動(dòng)的機(jī)械手，其工件的運(yùn)動(dòng)只需較少的自由度就能完成。；定位方式為定位塊；控制方式為點(diǎn)位式、 PLC 控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。功能原理先進(jìn)，動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟(jì)，滿足生產(chǎn)要求。以下將從兩種特殊位置，即水平和垂直兩個(gè)方向，對(duì)真空吸盤的受力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析 。這樣的真空系統(tǒng)，尤其對(duì)于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。因此，特別在各種包裝作業(yè)過程中，利用二次真空方法顯得十分方便、經(jīng)濟(jì)。 定位方式 定位塊 控制方式 點(diǎn)位式、 PLC 控制 驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 自由度數(shù) 3 6 圖 功能原理圖 真空吸盤工作原理： 真空的產(chǎn)生可以是由電動(dòng)機(jī)、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統(tǒng)來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發(fā)生器所產(chǎn)生的二次真空來提供。 5 二 真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) （一）真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)的主 要技術(shù)參數(shù) 設(shè)計(jì)一套真空吸盤式氣動(dòng)機(jī)械手，它采用圓柱坐標(biāo)型的運(yùn)動(dòng)形式，氣壓傳動(dòng)，PLC 系統(tǒng)控制。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。；定位方式為定位塊；控制 方式為點(diǎn)位式、 PLC 控制；驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 性能特點(diǎn)：機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）：真空吸盤吸取工件 大臂上升 大臂回轉(zhuǎn) 手臂延伸 真空吸盤放下工件 手臂收縮 大臂反轉(zhuǎn) 大臂下降。 （五）本課題設(shè)計(jì)的主要 內(nèi)容 本設(shè)計(jì)課題名稱為 真空吸盤式