气动机械手气压传动系统
气压传动机械手设计摘要.
气压传动机械手设计摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点。
本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数，气动执行元件把压缩气体的压力能转换为机械能，用来驱动工作部件。
同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。
设计了机械手的手臂结构。
设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。
关键词：工业机器人，机械手，气动目录第1章前言 (1)1.1工业机械手概述 (1)1.2气动机械手的设计要求 (1)1.3机械手的系统工作原理及组成 (1)第2章机械手的整体设计方案 (4)2.1机械手的座标型式与自由度 (4)2.2机械手的手部结构方案设计 (4)2.3机械手的手腕结构方案设计 (4)2.4机械手的手臂结构方案设计 (4)2.5机械手的驱动方案设计 (5)第3章手部结构设计 (6)3.1夹持式手部结构 (6)3.2设计时考虑的几个问题 (6)3.3手部夹紧气缸的设计 (6)第4章手腕结构设计 (10)4.1手腕的自由度 (10)4.2 手腕转动时所需的驱动力矩 (10)4.3回转气缸的驱动力矩计算 (12)4.4 手腕回转缸的尺寸及其校核 (13)第5章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (16)5.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (16)5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (16)5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (17)第6章气动系统设计 (19)6.1气压传动系统工作原理图 (19)第7章结论 (21)参考文献： (22)致谢 (23)第1章前言1.1工业机械手概述工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的生产设备。
气压传动中的气动机械手臂
气压传动中的气动机械手臂气动机械手臂是一种利用气压传动原理实现机械运动的装置。
它通过气压控制气动元件的动作，实现对物体的抓取、搬运、放置等操作。
气动机械手臂具有结构简单、操作灵活、成本低廉等特点，广泛应用于工业领域的生产线上。
一、气动机械手臂的工作原理气动机械手臂的工作原理基于气压传动技术。
它使用压缩空气作为动力源，通过控制气控元件的开关来达到对机械手臂的控制。
常用的气动元件有气缸、气动阀等。
气动机械手臂的工作过程如下：1. 气源供应：机械手臂需要接入压缩空气源，通常通过气压管路连接至气动阀，确保气动元件能够正常工作。
2. 气控信号传递：控制系统向气动阀发送气控信号，控制气动阀的通断，进而控制气动元件的开闭。
3. 机械动作执行：气动阀开启时，压缩空气进入气缸，使气缸的活塞产生线性运动，推动机械臂完成抓取、搬运等工作。
4. 运动控制：通过改变气压的大小和控制气控信号的时间，可以控制气动机械手臂的运动速度、力度和位置。
二、气动机械手臂的应用领域气动机械手臂具有结构简单、维护成本低、操作灵活等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
1. 自动化生产线：气动机械手臂可以用于工业生产线上的自动化操作，如物料的抓取、搬运和放置等工作。
2. 组装与装配：在电子产品、汽车零部件等行业中，气动机械手臂可以完成零件的组装和装配工作，提高生产效率和质量。
3. 搬运与堆垛：在仓储物流行业中，气动机械手臂可以用于货物的搬运和堆垛，大大提高了物流操作的效率。
4. 危险环境作业：由于气动机械手臂的操作不需要直接接触危险物体，因此在一些危险环境下的作业中得到了广泛应用，如核工业、化工等领域。
三、气动机械手臂的优缺点气动机械手臂作为一种传统的传动方式，具有一些显著的优点和缺点。
1. 优点：- 结构简单：气动机械手臂的结构相对简单，易于制造和维护。
- 控制灵活：通过调节气压和控制信号的方式，可以实现对机械手臂的精细控制。
- 成本低廉：与其他传动方式相比，气动机械手臂的制造成本相对较低。
液压与气动电子教案第10章气动机械手气压传动系统
2018/1/5
知识目标 掌握： 1. 分析气压传动系统原理图的方法。 2.气压传动系统原理图中回路及各元件的图 形符号。 了解： 气压传动系统设备的功用 、特点。 技能目标 1.会分析机电设备的气压传动系统。 2.能掌握阅读和分析气压传动系统的步骤和方 法。
2018/1/5
气动机械手的工作顺序“立柱下降C0→伸 臂B1→夹紧工件A0→缩臂B0→立柱顺时针转 D1→立柱上升C1→放开工作A1→立柱逆时针转 D0”。
2018/1/5
气动机械手气压传动系统
2018/1/5
传动系统的工作循环
1.按下启动阀q，主控阀C将处于C0位，活塞杆退
回，即得到C0。 2.当C缸活塞杆上的挡铁碰到C0，则控制气将主控 阀B处于B1位，使B缸活塞杆伸出，即得到B1。 3.当B缸活塞杆上的挡铁碰到b1，则控制气将主控 阀A处于A0位，使A缸活塞杆退回，即得到A0。 4.当A缸活塞杆上的挡铁碰到a0，则控制气将主控 阀B处于B0位，使B缸活塞杆退回，即得到B0。 5.当B缸活塞杆上的挡铁碰到b0，则控制气将主控 阀D处于D1位，使D缸活塞杆往右，即得到D1。
二、 气动机械手工作原理
图10-1所示是用于某专用设备上的气动机 械手结构示意图，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ缸为夹紧缸，其活塞杆退 回时夹紧工件，活塞杆伸出时松开工件。B缸 为长臂伸缩缸，可实现伸出和缩回动作。C缸 为立柱升降缸。D缸为立柱回转缸。
2018/1/5
气动机械手结构示意图
2018/1/5
气动机械手的回路原理
2018/1/5
气液动力滑台的回路原理图
2018/1/5
第一节 气动机械手气压传动系统
机械手气动系统分析
液压与气动系统的使用与维护机械手气动系统分析机械工程学院谢洪君授课导航 气动机械手自动上下料介绍 气动机械手自动上下料动作 机械手气动原理分析气动机械手自动上下料介绍在自动化生产线上，能自动完成将工件向加工或装配机械供给并上下料的装置，称为自动上下料装置。
自动上下料装置就是为实现将工件自动选入准确的位置，夹紧以及取下工件所必须的许多功能机构的总和，如图自动化生产线实训设备。
气动机械手自动上下料动作气动机械手气动机械手上下料气动机械手自动上料动作①气动机械手夹紧工件②立柱上升③立柱旋转④立柱下降⑤气动机械手松开工件………………那么，这些动作是怎么通过气动系统来实现呢？56气动原理分析气动机械手气压传动系统原理图气动机械手自动上下料装置所用控制阀主要有手动阀k 、机动阀a 0、双气控换向阀a 等。
气动机械手控制阀的应用机动阀有两种：双向起作用的 单向起作用的二位三通机动阀它利用执行机构或者其他机构的机械运动，借助阀上的凸轮、滚轮、杠杆或撞块等机构来操作阀杆，驱动阀换向。
液压与气动系统的使用与维护气动机械手控制阀的应用a）无气控信号 b）有气控信号 c）图形符号二位三通单气控换向阀在信号消失后立即复位。
二位三通单气控换向阀气动机械手控制阀的应用二位五通双气控阀——有记忆控制功能。
信号消失后阀芯不复位，只有在与原信号反方向的新的气控信号到达后，阀门才获得新的开关位置。
a）X口有气控信号 b）Y口有气控信号 c)图形符号气动机械手控制阀的应用单气控换向阀对单作用气缸的换向回路二位五通双气控换向阀对双作用气缸的换向回路a b气动原理分析气动机械手气压传动系统动画气动机械手气动原理分析（1）按下启动阀k，控制气体经启动阀使主控阀c处于左位，C缸活塞杆退回，实现动作C0（立柱下降）。
（2）当C缸活塞杆退回，其上的挡铁压下c0时，控制气体使B缸的主控阀b处于左位，B缸活塞杆伸出，实现动作B1(伸臂动作）。
（3）当B缸活塞杆伸出，其上的挡铁压下b1时，控制气体使A缸的主控阀 a 处于左位，A缸活塞杆退回，实现动作A0(夹紧工件）。
气压传动中的气动机械手臂设计与控制
气压传动中的气动机械手臂设计与控制在工业自动化领域，机械手臂是一种重要的装置，用于高精度、高效率地完成各种物体的搬运和操作任务。
而气压传动技术则是一种常用的动力传动方式，其具有结构简单、响应速度快、功耗低的优点。
本文将探讨在气压传动技术中，气动机械手臂的设计与控制方法。
一、气动机械手臂概述气动机械手臂是利用气体压力驱动进行运动的机械手臂。
它由气缸、轴、连杆等部件组成，通过气体压力的作用，使得机械手臂能够完成各种简单到复杂的运动任务。
相比于电动机械手臂，气动机械手臂具有结构简单、成本低、响应速度快等优势，因此在某些场合下得到广泛应用。
二、气动机械手臂的设计1. 动力系统设计气动机械手臂的动力系统主要由压缩空气供应系统、气缸和气动阀等组成。
在设计动力系统时，需要根据具体的工作任务和负载要求来确定所需的压力和流量，并选择合适的气缸和气动阀。
2. 结构设计气动机械手臂的结构设计是保证其稳定性和运动灵活性的关键。
需要根据工作空间的特点和操作需求来确定机械手臂的结构形式和尺寸，并利用计算机辅助设计软件进行模拟和优化设计。
3. 控制系统设计气动机械手臂的控制系统主要由传感器、控制器和执行机构等组成。
传感器用于检测机械手臂的位置和姿态信息，控制器根据传感器反馈信息对机械手臂进行实时控制，执行机构则负责执行控制指令。
在设计控制系统时，需要考虑传感器的准确性和稳定性，控制器的计算和响应能力，以及执行机构的可靠性和灵活性。
三、气动机械手臂的控制方法1. 基于位置控制的方法基于位置控制的方法是通过控制气缸的行程来实现机械手臂的运动。
其中，PID控制器是常用的控制算法之一，可以根据传感器反馈的位置信息进行反馈控制，使得机械手臂能够准确地到达目标位置。
2. 基于力控制的方法基于力控制的方法是通过控制气缸的压力来实现机械手臂的运动。
其中，力传感器是必要的装置，用于检测机械手臂施加在物体上的力，并将其反馈给控制器。
控制器可以根据力传感器的反馈信息，调节气缸的压力，从而实现对物体的准确控制和操作。
气动助力机械手工作原理
气动助力机械手工作原理
气动助力机械手是一种使用空气压缩机或气压驱动气动元件来实现动作的机械手。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 压缩空气供给：通过空气压缩机将大气中的空气压缩到一定压力后，通过管路输送至气动助力机械手中。
2. 气动元件控制动作：气动助力机械手中使用了气动元件，如气缸、气动马达等，通过调节气源供给和排气，通过控制气缸的进出气，实现机械手的动作。
3. 机械结构传动：机械手的机械结构通过传动装置与气动元件连接，将气动元件的运动转化为机械手的运动，实现机械手的抓取、举升、转动等动作。
4. 控制系统控制：气动助力机械手需要通过控制系统来控制机械手的运动，可以通过手动操作、自动控制或PLC控制等方式实现。
总结来说，气动助力机械手的工作原理就是通过压缩空气供给和气动元件控制动作，实现机械手的运动，完成抓取、举升、转动等工作。
气动机械手控制系统设计分析
气动机械手控制系统设计分析气动机械手是一种用气压作为动力源的机械手臂，主要应用于工业自动化制造中的装配、夹取等工作。
气动机械手控制系统是机械手操作的重要组成部分，本文将从气动机械手控制系统设计分析的角度，对气动机械手控制系统相关问题进行分析。
一、气动机械手控制原理气动机械手的控制原理是通过空气压力驱动气缸活塞，改变气缸活塞的位置从而实现机械手臂的运动。
气动机械手控制系统一般由执行机构、感应元件、控制器、传感器等组成，其中最重要的部分就是控制器。
在气动机械手控制系统中，控制器是独立的微型计算机，其主要功能是根据操作者的设定来计算控制信号并形成控制指令，同时控制器还负责接收传感器的信号，控制气缸的开闭以及控制气压的大小等。
控制器一般使用PLC（可编程逻辑控制器）或PC（个人计算机）等。
二、气动机械手控制系统设计1、控制器选型气动机械手控制系统设计的一个重要因素是选择控制器类型。
可编程逻辑控制器（PLC）是主要的控制器类型之一，它是一种基于电子技术的智能控制器，具有可编程性和可扩展性特点。
PLC的应用是非常广泛的，它可以用于机器人、制造业、自动化系统等领域。
另外，个人计算机（PC）也可以作为气动机械手控制器。
相比PLC，PC的可编程性更强，其控制功能也更加灵活。
不过，PC在可靠性和实时性方面相对较弱，其控制系统需要通过编写控制软件或使用现有的控制程序来实现。
因此，在实际应用中需要根据具体的控制要求和性能要求来选择控制器类型。
2、传感器选型在气动机械手控制系统中，传感器是非常重要的部分，它能够实现机械手运动的持续监测和位置检测。
传感器的选型应该根据需求进行，有以下几种常用传感器：（1）接触式传感器：可以感知物体的接触情况，通常用于检测机械手夹持物体的情况。
（2）光电传感器：可以感知物体的存在和位置，通常用于检测工件的位置和方向。
（3）压力传感器：可以感知气压变化，通常用于检测气缸的工作状态。
（4）编码器：可以检测机械手的位置和方向，通常用于机械手的导航。
气动机械手plc设计
系统扩展性考虑
模块化设计
将系统划分为多个模块，便于未来功能扩展和升级。
预留接口
在设计时预留外部接口，以便未来与其他设备或系统进行集成。
可扩展的存储和计算能力
考虑未来数据处理需求的增长，设计可扩展的存储和计算架构。
06 案例分析
案例一
总结词：成功应用
详细描述
PLC采用可编程的存储器，用于存储程序、数据和参数等信 息，并通过输入/输出接口与外部设备进行通信。它能够按照 程序逻辑执行控制任务，具有高度的可靠性和灵活性，广泛 应用于工业自动化领域。
PLC的工作原理
总结词
PLC的工作原理包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC读取输入信号的状态并将 其存储在输入映像寄存器中；在程序执行阶段，PLC按照用户程序的顺序执行指令，并更新内部寄存器的值；在 输出刷新阶段，PLC将输出映像寄存器的状态输出到输出模块，驱动外部负载。
优化程序
根据调试结果，对程序进行优化，提高机械手的控制 性能和稳定性。
04
气动机械手PLC控制系统的 实现
系统硬件配置
控制器
气动元件
选择一款高性能的PLC控制 器，如西门子S7-300或欧 姆龙CP1H系列，以满足气
动机械手的控制需求。
01
02
根据气动机械手的动作要求 ，选择适当的气动元件，如 气缸、电磁阀、气源处理元
控制系统
控制系统是气动机械手的核心部分，通过PLC（可编程逻辑控 制器）对机械手的运动进行控制，实现各种动作的精确控制和 协调。
传感器
传感器用于检测机械手的运动状态和位置，将信号反馈给控 制系统，以便实现精确控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气动机械手气压传动系统
气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单，重量轻，动作迅速，平稳可靠，不污染工作环境等优点。
在要求工作环境洁净、工作负载较小。
自动生产的设备和生产线上应用广泛，它能按照预定的控制程序动作。
图1为一种简单的可移动式气动机械手的结构示意图。
它由A、B、C、D四个汽缸组成，能实现手指夹持、手臂伸缩。
立柱升降。
回转四个动作。
图1 气动机械手的结构示意图
图2为一种通用机械手气动系统工作原理图（手指部分分为真空吸头，既无A 气缸部分），要求工作循环为：立柱上升→伸臂→立柱顺时针转→真空吸头取工作→立柱逆时针转→缩臂→立柱下降。
b1b2
B
6
6YA
5YA
5
C
4YA
3YA
7D
34
1YA
2YA
图2 为一种通用机械手气动系统工作原理图
三个气缸均有三位四通双电控换向阀1、2、7和单向节流阀3、4、5、6组成换向、调速回路。
各气缸的行程位置均有电气行程开关进行控制。
表1为该机械手在工作循环中各电磁铁的动作顺序表。
表1 电磁铁的动作顺序表 垂直缸上升 水平缸伸出
回转缸转位 回转缸复
位 水平缸退出 垂直缸下降 1YA + - 2 YA + - 3 YA + 4 YA
5 YA + -
6 YA + - + -
下面结合表1来分析它的工作循环：
按下它的启动按钮，4YA通电，阀7处于上位，压缩空气进入垂直气缸C下腔，活塞杆上升。
当缸C活塞上的挡块碰到电气行程开关a1时，4YA断电，5YA通电，阀2处于左位，水平气缸B活塞杆伸出，带动真空吸头进入工作点并吸取工作。
当缸B活塞上的挡块电气开关b1时，5YA断电，1YA通电，阀1处于左位，回转缸D顺时针方向回转，使真空吸头进入下料点下料。
当回转缸D活塞杆上的挡块压下电气行程开关c1时，1YA断电，2YA通电，阀1处于右位，回转缸b复位。
回转缸复位时，其上挡块碰到电气行程开关c0时，6YA通电，2YA断电，阀2处于右位，水平缸B活塞杆退回。
水平缸退回时，挡块碰到b0,6YA断电，3YA通电，阀7处于下位，垂直缸活塞杆下降，到原位时，碰上电气行程开关a0,3YA断电，至此完成一个工作循环，如再给启动信号。
可进行同样的工作循环。
根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的运动速度和行程。