【正文】 4 3． 坐標形式： 圓柱坐標 4． 最大工作半徑： 1200 ㎜ 5． 手臂最大中心高（下降 時）： 800 ㎜ 6． 手臂運動參數(shù) ① 伸縮行程： 500 ㎜ ② 伸縮速度： 250 ㎜／ s ③ 升降行程： 300 ㎜ ④ 升降速度： 200 ㎜／ s ⑤ 回轉范圍：０ ○ ～１８０ ○ ⑥ 回轉速度： 180○ ／ s 7． 手腕參數(shù) ① . 回轉范圍：０ ○ ～１８０ ○ ② .回轉速度：１８０ ○ ㎜／ s 8． 手指夾持范圍： Ф５０～Ф７０ 9． 定 位精度：177。若Ｇ １ Ｇ ２ Ｇ ３ Ｇ ４ 和Ｘ１ Ｘ ２ Ｘ ３ Ｘ ４ 分別為工件，手部、手腕、手臂之重量和重心位置至手臂回轉軸的距離，則手臂，手腕等部件的總重量Ｇ為： Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＋??＝ Σ Ｇ ｉ （ 3－ 24） 式中ｉ —— 表示工件、手部、手腕、手臂等零部件的順序號。 Ｍ 中間值 ＝ Nｍ ρ 中間值 ＝ 450mm＝ 則：Ｇ 配重 ＝Ｍ 中間值 ／ ρ 中間值 ＝ ／ ＝ N ｍ 配重 ＝ Ｇ 配重 ／ｇ＝ ／ ＝ kg V 配重 ＝ ｍ 配重 ／ ρ 鋼 ＝ ( 106)＝ 106mm３ （ａ： １５０ ｂ：２００ h：９２） 3． 2． 7 升降部分計算 工業(yè)機械手的回轉和升降機構安裝在底座上，它們支承著手臂伸縮機構，手腕和手部。從力的觀點分析必須使 Ｇ Ｆ １ ＋Ｆ ２ ＝２Ｆ １ ＝２Ｒ １ ｆ＝２ ρ Ｇｆ／ h 所以： h２ｆ ρ 式中：ｆ —— 摩擦系數(shù)。 ρ —— 偏重力臂即手臂等部件總重量的重心到立柱軸線間的距離。 根據(jù)公式： ? ＝Ｍ／Ｗ 。 3． 2． 9 撓度計算 考慮導桿在全伸出時撓度最大。 15 15 3． 2． 10 轉臺型齒桿式回轉擺動氣缸的計算 根據(jù)公式： ① ｍ 總２ ＝ｍ 工件 ＋ｍ 爪部 ＋ｍ 腕部回轉缸 ＋ｍ 伸縮缸 ＋ｍ 伸縮導向 ＋ｍ 配重 ＋ｍ 托板 （ 3－ 32） ｍ 總２ ＝ｍ 工件 ＋ｍ 爪部 ＋ｍ 腕部回轉缸 ＋ｍ 伸縮缸 ＋ｍ 伸縮導向 ＋ｍ 配重 ＋ｍ 托板 ＝ +++9++＝ kg ρ總２＝ (700 +622 2+442 68 )/＝ mm＝－ m ② J 總２ ＝ (ｍ /12)/(L2+ａ ２ ) （ 3－ 33） J 總２ ＝ (ｍ /12)/(L2+ａ ２ ) ＝ (11702+2021)/12 ＝ 106 kgmm2 ＝ J0＝ J 總２ +ｍ 總２ ρ總２ 2＝ + ()2＝ kgm2 ｍ 升降 ＝ ++++1＝ kg J 升降 ＝ (ｍ /12)/(12+ａ ２ )＝ (5842+602)/12 ＝ 10 106 kgmm2＝ kgm2 J 總 ＝ J 升降 +J0＝ +＝ Ｍ 慣 ＝ J 總 (△ ω /△ ｔ )＝ ( )/＝ Nm Ｍ 驅 ＝ 慣 ＝ ＝ Nm Ｍ 手臂回轉缸 ＝ Nm Nm 可選用 SMC MSQ 系列轉臺型齒桿式回轉擺動氣缸 氣缸 MSQB200A。 臂部 伸縮缸 CDA1BN40500 40 10 500 2 升降缸 MDBB50300 50 16 300 齒輪齒條馬達 QGK1RSD80T180E2 80 0 ~ 180176。 對伸縮缸主控電磁換向閥的選擇 因伸縮缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=，查《機械設計手冊 5》表 3/8。 對馬達主控電磁換向閥的選擇 因馬達要求壓力 Pa≤ ， 流量 Qa=，查《機械設計手冊 5》表 3/8。 結合以上數(shù)據(jù)，參考資料 (SMC 公司的《 四 通先導式電磁閥 VF4000 系列 橡膠 密閉》 )，選得閥 如表 4－ 2： 表 4－ 2 元件的種類 執(zhí)行元件 電磁閥 數(shù)量 配合管道 (O/I) 速度控制器 夾緊缸 SY313D5GC8 1個 φ 6mm AS202101 腕馬達 VF42205GB03 1個 3/8 AS400002 伸縮缸 VF42205GB03 1個 3/8 AS400002 升降缸 VF42205GB03 1個 3/8 AS400002 臂馬達 VF42205GB03 1個 3/8 AS400002 18 18 3)選擇減壓閥和其它氣動動助件 過濾器、減壓閥、油霧器集全起來統(tǒng)稱為氣源三大件。 P==選擇方大氣動 C系統(tǒng)氣源三大件： QFLJWCL8。而總氣源管的氣管管徑： 因 Q=πD 2V/4= π d12V/4+ πd 22V/4 則 D=( d12+ d22)1/2 =( 82+ 82)1/2= 取標準管徑： D=14mm ② 驗算壓力損失 預設供氣壓力為 ，壓力損失為 [△ P]100Kpa A、沿程損失 由于設計系統(tǒng)的管道很短，故 此項損失很小，可在總壓力損失時計入系數(shù)。 減壓閥和節(jié)流閥的壓力損失較小，其余損失為系統(tǒng)回路和氣控回路和： ∑ △ Pr2=△ P 換向閥 +△ P 油霧器 +△ P 水濾氣器 （ 4－ 5） 查《機械設計手冊 5》表 38。 5）中央控制閥的功能 中央控制閥 上面集成了電磁閥，風缸速度調(diào)整和緩沖等重要功能。通過調(diào)節(jié)速度節(jié)流閥和緩沖節(jié)流閥達到控制運動速度的效果。 19 19 圖 4－ 1 風缸速度調(diào)整 圖 4－ 2 緩沖原理 20 20 4． 4 執(zhí)行元件用氣量的計算和空壓機的選擇 各執(zhí)行元件的壓縮空氣用氣量如上計算，將其和一些數(shù)據(jù)列入下表 003 夾緊缸的壓縮空氣用氣量 Qa = Q(p+p0)/p0 （ 4－ 6） Qa = Q(p+p0)/p0 =(10 6+10 6)/(10 6) = 同理可得 ： 伸縮缸和馬達的壓縮空氣用氣量 ： Qb= cm3/s 升降缸的壓縮空氣用氣量 ： Qb= cm3/s 結果記入下表 43： 表 4－ 3 部件 缸或馬達 耗氣量 cm3/s 工作壓力 MPa 大氣壓 MPa 自由空氣量 cm3/s 工作時間 S 計算公式 指部 夾緊缸 3 Q’=Q(p+p0)/p0 腕部 葉片馬達 3 1 臂部 伸縮缸 2 升降缸 齒輪齒條馬達 3 2091． 242 2 氣缸的理論用氣量 查《機械設計手冊 5》 得 公式 ： Qz=[∑iaQt] （ 4－ 7） Qz── 一臺設備在一個周期內(nèi)的平均用氣量 cm3/s a── 氣缸每一往復的作用次數(shù)：單作用缸 a=1 雙作用缸 a=2 T── 系統(tǒng)一次工作循環(huán)時間 (25S) Q── 某個執(zhí)行元件一個行程的用氣量 cm3/s t── 某個執(zhí)行元件一個行程的時間 S 由公式 4－ 6可知，氣缸理論用氣量為： Qz=[∑iaQt] =1+22+2+21+22091.2422 ） /25 =1056cm3/s 考慮系統(tǒng)泄漏，取泄漏量為用氣量的 15%，及其總系數(shù)為 ，則系統(tǒng)工作用氣量為： Qg= Q z= 1056 = cm3/s=10 3cm3/s 21 21 = m3/min 氣罐容積計算 公式： Vc= 105QT/(pp1) （ 4－ 8） Qz── 使用需要的空氣消耗量 T── 儲備氣最小工作時間 P── 貯氣罐的空氣壓力 P1── 用氣需要的工作壓力 由 公式 4－ 7，得 Vc= 105QT/(pp1) = 105 (10 6 25)/( 106) ≈ m 3 選擇空壓機 根據(jù)《機械設計手冊 5》表 38。 由：系統(tǒng)用氣量 Qg=, Vc= 可選得 其額定排氣量 m3/min， 額定排氣壓力 ， 電動機功率 ， 壓氣機儲氣罐容積 ， 總重 160Kg， 生產(chǎn)廠： 長春空氣壓縮機廠 4． 5 氣動元件的清單 方向閥是 SMC 公司的；缸、氣源三大件和馬達是方大氣動公司的；其他由《機械設計手冊》查得： 如表 4－ 4 表 4－ 4 元件名 標記 (數(shù)量 ) 電磁換向閥 (數(shù)量 ) 配合官道 其它元件及其數(shù)量 夾緊缸 MDBB5035 SY313D5GC8 φ 6mm 單向節(jié)流閥LAL8(9 個 )氣源三大件QFLJWCL8(1件 )空壓機(1臺 )閥的匯流板W5FS23008103(1 個 ){SMC}總氣源管直徑14mm 腕部馬達 CDRB1BW50180S(1) VF52205GB03 3/8 手臂伸縮缸 CDA1BN40500 VF52205GB03 3/8 手臂升降缸 MDBB50300 VF52205GB03 3/8 手臂馬達 QGK=1RSD80T180E2 VF52205GB03 3/8 22 22 4． 6 動作順序表 5 電氣控制系統(tǒng)設計 5． 1 電氣控制方案設計和元件的選擇 可編程控制器具有通用靈活、抗干擾能力強、可靠性高、易于編程、使用方便、安裝簡單、便于維修等特點 ,可見可編程系統(tǒng) PLC 作為電氣控制系統(tǒng)具有一般繼電器系統(tǒng)所沒有的很多優(yōu)點。 5． 2 PLC 控制系統(tǒng)設計及 PLC 及 I/O 端口分配圖的設計 PLC 端口分配圖設計輸入部分包括手動控制、自動控制、停止、急停保護和手動單個動作操作以及行程開關輸入接點。 機械手 PLC 動作流程圖：見《動作流程圖》。 5． 3 PLC 梯形圖的設計 1）考慮到雙動電磁閥的兩側線圈不能同時帶電，故在梯形圖的設計 中將輸出驅動 23 23 線圈回路加入互鎖功能，保證雙動電磁閥兩側線圈不會同時通電。故在手動和自動啟動回路中設計自鎖回路，以保證在啟動按鈕復歸后仍可維持輸出輔助繼電器接點的接通閉合。 4）自動循環(huán)的功能由時間繼電器接點和行程限位共同串聯(lián)啟動。通過這設計 ， 也 能趁這段寶貴時間對自己在這四年當中所學到的知識作一次全面的檢閱和加強， 絕對 是一件 非常 有意義的事情。所以，我衷心感謝學校在這四年對本人的教育，能使我學到工作以外的文化知 識，也感受的學校里的老師對同學的熱切關懷，希望學校的所有老師的文化教育水平能隨時間的增長而更進一步！