【正文】 y word: Industry machine hand Structure The pneumatic Control system 目錄 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告 ?????????????????????????????? 16引言 ???????????????????????????????????? 16 1 概述 ?????????????????????????????????? 16 工業(yè)機(jī)械手概述 ????????????????????????????? 16 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ????????????????????????????? 17 機(jī) 械手的組成 ?????????????????????????????? 19 機(jī)械手的分類 ?????????????????????????????? 19 機(jī)械手的意義 ?????????????????????????????? 19 2 機(jī)械手總體設(shè)計 ??????????????????????????? 20 機(jī)械手的設(shè)計分析 ???????????????????????????? 20 總體方案擬定 ?????????????????????????????? 21 機(jī)械手 主要技術(shù)性能參數(shù) ??????????????????????? ? 22 3 鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計 ????????????????????? 24 末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????????? 24 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ????????????????????????? 28 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ????????????????????????? 29 4 機(jī)械手的驅(qū)動傳動部分 ???????????????????????? 29 方案的確定 ????? ????????????????????????? 29 氣缸的選擇 ??????????????????????????????? 32 5 基于 PLC 對機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計 ?????????????????? 36 6 設(shè)計體會 ????????????????????????????? 42 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????????? 43 畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告 隨著人類進(jìn)入信息時代，以計算機(jī)為核心的信息 技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)制正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 造業(yè)發(fā)生了巨大變化。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。 鋸片磨床機(jī)械手是鋸片生產(chǎn)企業(yè)為 改善工人的勞動條件，減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率 ，在鋸片磨床或加工中心上加工鋸片時配備機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)鋸片的上料和下料，使一個工人操作多臺鋸片磨床成為可能。此機(jī)械手的設(shè)計 加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐 ，并為專用機(jī)械手一族增貼一員。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所生產(chǎn)裝備的性能、質(zhì)量和運(yùn)用，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù) 的進(jìn)步有很大的影響。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。它綜合運(yùn)用了大學(xué)四年內(nèi)所學(xué)的理論知識，并結(jié)合了具體的實(shí)際要求，使我能在設(shè)計過程中對四年的所學(xué)所知有了更進(jìn)一步的掌握和理解，也為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 1 概述 工業(yè)機(jī)械手概述 工業(yè)機(jī)械手（以下簡稱機(jī)械手）是近代自動控制 領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù) ,并且成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。 而可編程邏輯控制器 (PLC)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改、易于擴(kuò)展和維護(hù)、環(huán)境要求低、體積小巧、安裝測試方便等性能在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。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。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種 預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手實(shí)物圖如下圖所示： 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)。 尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效 果，受到機(jī)械工業(yè)部門的重視。 在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重 點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。既便于設(shè)計制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及 具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計算機(jī)連用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(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)程序來完成規(guī)定的操作。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。目前已經(jīng)取得一定成績。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件?？傊S著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。既便于設(shè)計制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 本機(jī)械手是針對故抓取鋸片實(shí)現(xiàn)鋸片的上料和下料的專用機(jī)械手，是將機(jī)械手與柔性制造系統(tǒng)和柔性制作單元相結(jié)合，使機(jī)械能與鋸片磨床系統(tǒng)相結(jié)合或與加工中心系統(tǒng)相結(jié)合，此機(jī)械手為典型的抓取薄片大面積的機(jī)械手，同類機(jī)械手在國內(nèi)和國外都已有生產(chǎn)，但是多數(shù)同類機(jī)械手為通用機(jī)械手，價格較昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)制，自由 度大，但是針對中小型企業(yè)，企業(yè)人員在機(jī)械手的選型時考慮機(jī)械手要完成基本的功能的同時還極力追求在機(jī)械手價格低廉，故設(shè)計一只針對鋸片磨床機(jī)械手在鋸片生產(chǎn)行業(yè)是很有前景的。 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 機(jī)械手的組成 以下結(jié)機(jī)械手由構(gòu)： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) —— 驅(qū)動 傳動機(jī)構(gòu) —— 控制系統(tǒng) —— 智能系統(tǒng)四部分組成。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之 外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)來進(jìn)行探測月球等。 第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。 在國外，目前主要是第一類通用機(jī)械手，國外稱為機(jī)器人。 機(jī)械手的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來越多的地被應(yīng)用。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低 壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。 由上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。 ：鋸片的尺寸（直徑 250mm500mm），厚 4mm 材料：合金鋼 10 kg / m? ?? 鋸片示意圖： 本機(jī)械手設(shè) 計以加工中心工作臺尺寸為設(shè)計依據(jù)，該機(jī)械手設(shè)計成可拆卸式，即可安裝在加工中心上，也可安裝在鋸片磨床等其他類似尺寸的機(jī)床實(shí)現(xiàn)鋸片的上下料加工中心工作臺示意圖如下圖所示： 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 實(shí)地調(diào)查加工中心工作臺，其四個角落都可安裝機(jī)械手，機(jī)械手總體高度在 850mm，砂輪離鋸片夾具的空間在 50mm 左右，即設(shè)計機(jī)械手時上下移動量要控制在 30mm 左右。 總體方案擬定 （ 1）方案一：考慮用一只機(jī)械手安裝在加工中心工作臺，靠前門位置的左或右角落。等待時間及空運(yùn)轉(zhuǎn)降低 了工作效率，將鋸片分成三個區(qū)：未加工的鋸片放入毛坯區(qū)，正在加工的鋸片的工作區(qū)稱為工作區(qū)，已加工的鋸片放入已加工區(qū)。 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） （ 2）方案二：考慮到上述方案中，機(jī)械手手臂過長的問題，將機(jī)械手設(shè)計成圓柱坐標(biāo)型。鋸片的三個區(qū)分布在以機(jī)械手安裝的位置為中心，手臂為半徑的弧線上 如圖所示： 注：工作臺可以左右前后移動。 （ 3）方案三：考慮到上述兩個方案的利弊，我們考慮用兩只機(jī)械手分布在加工中心兩個角落，一只機(jī)械手負(fù)責(zé)上料，另一只機(jī)械手負(fù)責(zé)下料，機(jī)械手分工明確。鋸片的三個區(qū)分部在工件臺中心如圖所示，上料機(jī)械手要完成（毛坯區(qū)）上料 ? （運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn) ? （工作區(qū)）下料 ? 空載返回。 第三個方案兩只機(jī)械手分工明確，每只機(jī)械手都有上料與下料的過程，兩只機(jī)械手可以做成相同的機(jī)械本體，只要對機(jī)械手驅(qū)動過程的控制進(jìn)行變化，就會產(chǎn)生不同的效果。對比各個方案，采用方案三。這種構(gòu)造比較簡單，精度一般，適于搬運(yùn)作業(yè)，機(jī)構(gòu)簡圖。 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù) 機(jī)械手所要到達(dá)的性能參數(shù)：最大質(zhì)量 最小質(zhì)量為 最大負(fù)荷重量 60N 回轉(zhuǎn)速度 ω=30176。 Z軸最大運(yùn)動范圍 30mm 自由度： 2 個自由度 3 鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計 末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)械手末端的執(zhí)行器是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來設(shè)計的。 為抓取鋸片，末端執(zhí)行器提出三 個方案。手指是直接與工件接觸的部件。 若用夾鉗式取料手抓取直徑 250mm500mm 的重為 60N 的鋸片盤。三個手指同時開合，增加了驅(qū)動的難度，設(shè)計三個手指增加了末端執(zhí)行器的復(fù)雜程度。 因此，若要用夾鉗式取料手取鋸片圓盤，要設(shè)計開合范圍在 120 度 的手指，設(shè)計三個開合手指保證取料可靠。 在計算手爪驅(qū)動力 cF 時，除了要考慮被夾持的重力外，還要考慮夾持物在運(yùn)動中產(chǎn)生慣性力、振動等因素。 三個取料 手指的長度 L＞ 3? 250，取料手指的重量太重，驅(qū)動手手指開合難度加大，手指是向下懸空，取料時，抓取物體，除了要抓取物體，還要克服自身手指的 重力。 方案二：磁吸式吸附手 磁吸式吸附手是用接通和切斷電磁鐵電流的方法來吸，放具有磁性的物體。電磁吸盤可以吸取不同直徑規(guī)格的圓盤，只要求得吸取圓盤所需的電磁吸力即可，選用公式 正在輸入（網(wǎng) laoshutou）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 如有需求請發(fā)站內(nèi)信（下載后雙擊刪除） 1 2 3 GF K K K Nn?，以提取最大負(fù)荷重量 60N計算得所需的吸力。在吸取其他規(guī)格的鋸片時吸力有剩余，吸盤可能會吸附其他金屬材料的東西。吸物取料時，鋸片毛坯盤是一個疊放在未加工區(qū)，磁吸式取料手吸力控制不好，就會引起一次吸取物料會吸取多盤鋸片毛坯。由于鋸片的尺寸規(guī)格在變，對于吸力的控制比較難，所以選取磁吸式取料手的方案也是不合適的。氣吸式吸附機(jī)械手的原理是：當(dāng)吸盤內(nèi)抽成負(fù)壓時，吸盤外部的大氣壓力 將把吸盤靜靜地壓在被吸物體上。應(yīng)用氣吸式吸附手的特點(diǎn)是： 鋸片的端面有略微的內(nèi)凹，鋸片的重量屬于輕型物料，采用橡膠材料的吸盤，通過橡膠的緩沖壓力壓向鋸片端面，能迅速使吸盤內(nèi)腔與鋸片端面形成封閉空間，一旦形成密閉空間后，對吸盤進(jìn)行抽氣，使吸盤內(nèi)腔達(dá)到所需的負(fù)壓，提起物料。通過試驗(yàn)，選取橡膠吸盤吸取略帶內(nèi)凹的端面能形成密封空間，采用三個 50mm 直徑的吸盤足以提起 60N的鋸片，通過計算驗(yàn)證所選吸盤的可靠性。為使 60N的鋸片在運(yùn)送中可靠，初選三個直徑為 50的吸盤。選吸盤吸力 F＞ 60N,F取 70N。負(fù)壓的產(chǎn)生方法有： （ 1）擠壓排氣式吸盤。這種方式形成吸力不大，而且不可靠。 （ 2）真空泵排氣式吸盤。當(dāng)控制閥將與大氣連通時，吸盤失去 吸力，被吸附物體靠自重，脫離吸盤。由于選取三個吸盤吸取鋸片時所需的真空度達(dá) 真空度以絕對壓力 P表示 真空度 =大氣壓力 絕對壓力 5551 .0 1 1 0 0 .7 4 5 1 00