冲压机械手---手臂部分设计(全套图纸)Word
机械手的手腕结构与手臂结构设CAD图

关节连接方式: 采用串联或并 联方式,影响 手臂的刚度和
精度
关节驱动方式: 电机、气动、 液压等,影响 手臂的动力性
能和稳定性
关节控制方式: 采用PID控制、 模糊控制等算 法,实现手臂 的精确运动和
定位
手臂负载能力
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手臂负载能力:机械手臂结构CAD图展示了手臂的负载能力,包括最大负载 和最小负载。
确定绘图比例与单位
根据实际需求选择合适的比例 尺
确保单位统一,避免出现误差
根据机械手的大小和细节程度 调整比例尺
注意图纸的可读性和清晰度, 避免过于拥挤或空白
精确绘制几何图形
使用合适的绘图单位和比例,确保图纸的精度和一致性 掌握CAD绘图软件的基本操作和常用命令,如线条、圆弧、修剪等 注意图层管理,合理使用不同的图层来组织不同类型的几何图形 掌握几何约束和尺寸约束的使用,确保绘制的几何图形准确无误
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负载能力影响因素:机械手臂结构CAD图还展示了影响手臂负载能力的因素, 如臂长、关节角度和转动半径等。
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负载能力计算方法:机械手臂结构CAD图提供了负载能力的计算方法,包括 静态负载和动态负载的计算。
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负载能力与工作范围的关系:机械手臂结构CAD图还探讨了负载能力与工作 范围的关系,以及如何根据实际需求选择合适的负载能力。
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手臂运动范围
机械手手臂设计

仲恺农业工程学院《机械系统》课程设计说明书设计题目:工业机械手设计—臂部伸缩指导老师:张日红关秋菊院系:机电工程学院班级:机械072班姓名:蔡钟文学号:200710824224前言 (3)一、设计要求及主要参数: (3)二、机械手臂伸缩机构设计 (4)1、结构初设计 (4)2、结构改进 (5)3、手臂伸缩驱动力计算 (5)4、手臂伸缩液压缸参数计算 (6)三、液压传动与控制系统设计 (9)四、机械手的控制 (11)1、电气控制系统: (11)2、机械手可编程顺序控制 (11)五.总结 (17)六.参考文献 (17)前言机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产品。
不论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各种各样的机械装备,机械工业所提供的性能,质量和成本,都对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它能模仿人手的某些动作功能,按照编程来完成各种预期的作业任务。
在某些方面它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,显著地减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作,采用机械手是最有效的。
不仅如此,机械手还能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门,具有强大的生命力。
随着机械手在工业的各个领域地广泛应用,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展将起着重要的作用。
一、设计要求及主要参数:1、运动简图:2、抓重:50N,100N,150N,200N,250N,300N3、自由度:4个4、臂部运动参数:5、腕部参数:6、定位方式:电位器(或接近开关等)设定,点位控制;7、手指夹持范围:棒料直径ø50~ø70mm ,长度450~1200mm8、驱动方式:液压(中、低压系统)9、定位精度:+/-3mm10、控制方式:PLC控制此次设计我们以5人为一小组的形式对机械手执行机械进行设计,本人负责的是手臂伸缩机械的设计,下文将就这部分进行说明。
工业机器人结构设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】

工业机器人结构设计00(陕理工机械工程学院机自专业000班,陕西汉中 723003)指导教师:000[摘要]本文简要介绍了工业机器人的概念,机器手硬件和软件的组成,即plc控制的机械手的系统工作原理,机械手各个部件的整体尺寸设计,plc控制的特点。
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。
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。
利用可编程序控制器对机械手进行控制,选取了合适的plc型号,根据机械手的工作流程制订了可编程序控制器的控制方案,画出了机械手的工作时序图,并绘制了可编程序控制器的控制程序.[关键词]工业机器人机械手The Industrial robot design000(Grade00,Class00,Major Mechanical Design,Manufacturing and Automation,415Dept。
,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)Tutor:000Abstract This paper introduces the concept of the composition of industrial robots,robot hardware and software, system working principle that plc manipulator control,the overall size of the various components of the robot design, plc control characteristics. In this paper,the robot overall program design,to determine the coordinates of the robot forms and degrees of freedom to determine the technical parameters of the robot。
机械手腕部设计(含CAD图纸).doc

1绪论机器人是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造中的一个重要组成部分。
机器人显著地提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。
因而受到各先进工业国家的重视,投入大量人力物力加以研究和应用。
机器人一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机器人。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
它可以灵活运用在工业上的各个方面,如喷漆、焊接、搬运等。
第二类是需要人工操作的,称为机械机。
它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专用机器人,主要附属于自动机床或自动线上,用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外称为“ Mechanical Hand " ,它是为主机服务的,由主机驱动 ; 除少数外,工作程序一般是固定的,采用机械编程。
因此是专用的。
本课题通过对通用机器人 smart6.50R 的结构进行分析和研究,完成对其腕部的设计,并借助 CAD/CAE软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。
最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作,能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。
本课题的设计思路是:借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法,综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数以及结构特点,然后选择合理的机构,确定传动线路,然后对机构进行分析,计算主要参数,并对部分零件进行设计、组装,综合评价腕部系统。
1.1 机器人组成机器人主要由驱动装置、控制系统和执行机构三大部分组成。
1.1.1驱动装置工业机器人的驱动装置包括驱动器和传动机构两部分,它们通常与执行机构连成一体。
冲压机械手-升降部分机械结构设计

冲压机械⼿-升降部分机械结构设计冲压机械⼿—升降部分机械结构设计摘要机械⼿是近⼏⼗年发展起来的⼀种⾼科技⾃动化⽣产设备。
通过编程来完成各种动作,它的准确性和多⾃由度,保证了机械⼿能在各种不同的环境中⼯作。
机械⼿在⼯业⽣产中应⽤较多,机械⼿的使⽤能够显著提⾼⽣产效率,减少⼈为因素造成的废次品率。
机械⼿可以完成很多⼯作,它在⾃动化车间中⽤来运送物料,从事多种⼯艺操作。
它的特点是通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有⼈和机器⼈的部分优点,尤其体现了⼈的灵活协调和机器⼈的精确到位。
机械⼿是在机械⾃动化⽣产中逐步发展出的⼀种新型装置。
现代⽣产过程中机械⼿被⼴泛的应⽤到⾃动⽣产线中。
机械⼿⽬前虽然不如⼈⼿的灵活多变,但它具有重复性,⽆疲劳,不惧危险,有⼤的抓举⼒量,因此越来越多的被⼴泛运⽤。
机械⼿技术涉及机械学、⼒学、⾃动控制技术、传感技术、电⽓液压技术,计算机可编程技术等,是⼀门跨学科综合技术。
机械⼿的运动包括升降、回转、伸缩、夹持等动作。
本课题主要设计机械⼿升降部分的机械结构,包括机械⼿的升降和回转液压缸的结构设计。
关键词数控;⾃动装卸;机械⼿;PLC⽬录摘要...................................................................................................................... I 第1章绪论................................................................................................... - 1 -1.1 课题背景.............................................................................................. - 1 -1.2 机械⼿的发展...................................................................................... - 2 -1.3 ⼯业机械⼿的分类.............................................................................. - 2 -1.4 课题设计的⽬的及意义...................................................................... - 4 -第2章机械⼿的概述................................................................................... - 5 -2.1 机械⼿的组成...................................................................................... - 5 -2.2 机械⼿的主要参数.............................................................................. - 6 -2.3 应⽤机械⼿的意义.............................................................................. - 6 -2.4 机械⼿功能图⽰.................................................................................. - 7 -第3章任务分析........................................................................................... - 8 -3.1 动作分析.............................................................................................. - 8 -3.2 动作节拍.............................................................................................. - 8 -3.3 总体⽅案.............................................................................................. - 8 -3.4 ⽅案⽐较.............................................................................................. - 8 -第4章总体设计........................................................................................... - 9 -4.1 总体设计的思路.................................................................................. - 9 -4.2 总体⽅案的确定.................................................................................. - 9 -4.3 主要研究⽬标...................................................................................... - 9 -第5章部件设计......................................................................................... -10 -5.1 升降部分的驱动设计........................................................................ - 10 -5.2 升降部分的结构设计........................................................................ - 11 -5.3 回转部分的结构设计........................................................................ - 13 -第6章零件设计......................................................................................... - 16 -6.1 ⼿臂液压缸螺钉的校核.................................................................... - 16 -6.2 ⼿臂升降液压缸筒的壁厚校核........................................................ - 17 -结论............................................................................................................... - 18 -参考⽂献....................................................................................................... - 19 -致谢............................................................................................................... - 20 -第1章绪论1.1课题背景随着我国社会经济的迅猛发展,⼈民物质⽂化⽣活⽔平⽇益提⾼,随着⼯业⾃动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增⼤。
毕业设计(论文)冲压机械手的设计(磁吸式)

冲压机械手的设计(磁吸式)摘要随着工业自动化发展的需要,机械手在工业应用中越来越重要。
文章主要叙述了磁吸式机械手的设计计算过程。
首先,本文介绍机械手的作用,机械手的组成和分类。
文章中介绍了磁吸式机械手的设计理论与方法。
全面详尽的讨论了磁吸式机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
关键词:机械手;磁吸式机械手;电磁铁;行程开关;齿轮齿条;The design of the stamping manipulator (the air absorbed)AbstractThe applying of the manipulators is more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of the Ci absorbed type of manipulator.The first,The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator.This article elaborates the Ci absorbed type of manipulator’s design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported the Ci absorbed type of manipulator's hand, the wrist, the arm ,the fuselage and so on ,which the major structural design computation.Keywords: manipulator;the Ci absorbed type of manipulator; Electromagnet;Position limited switch; gear and rack目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)1绪论 (5)1.1前言 (5)1.2 工业机械手的简史 (5)1.3工业机械手在生产中的应用 (7)1.4机械手的组成 (7)1.4.1执行机构 (7)驱动机构 (8)控制系统分类 (8)1.5工业机械手的发展趋势 (8)1.6本文主要研究内容 (9)1.7本章小结 (9)2磁吸式机械手的总体设计方案 (10)2.1机械手的主要部件及运动 (10)2.2驱动机构的选择 (10)2.3本章小结 (10)3机械手手部的设计计算 (11)3.1工件尺寸 (11)3.2机械手手抓的设计计算 (11)3.2.1选择手抓的类型 (11)3.2.2手抓的力学分析 (11)3.3 电磁铁的选择 (12)3.3.1 电磁铁简介 (12)3.3.2 电磁铁分类 (12)3.3.3 选择真空泵的类型 (13)3.4 行程开关的选择 (14)3.5本章小结 (14)4 腕部的设计计算 (15)4.1 腕部设计的基本要求 (15)4.2 腕部的结构设计 (15)4.3 本章小结 (15)5 臂部的设计及有关计算 (16)5.1 臂部设计的基本要求 (16)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (16)手臂的典型运动机构 (16)手臂运动机构的选择 (16)5.3 本章小结 (17)6 机身的设计计算 (18)6.1 机身的整体设计 (18)6.2 传动系统设计计算 (18)6.2.1 轴的设计计算 (18)6.2.2 V带的设计计算 (20)6.2.3 V带轮的设计计算 (22)6.2.4 齿轮齿条的设计计算 (22)6.2.5 键的设计计算 (26)6.2.6 轴承的选择 (28)6.2 本章小结 (28)7 结论 (29)1 绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。
机械手的手腕结构与手臂结构设(CAD图)

题目1、机械手的手腕结构与手臂结构设(CAD图)机械手的手腕结构方案设计考虑机械手的通用性,同时由于被抓取工件是水平放置,因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。
因此,手腕设计成回转结构,实现手腕回转运动的机构为回转气缸。
机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求,本机械手的手臂有三个自由度,即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。
手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的,立柱的横向移动即为手臂的横移。
机械手的主要参数1、主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数,目前机械手最大抓重以10公斤左右的为数最多。
故该机械手主参数定为10公斤,高速动作时抓重减半。
使用吸盘式手部时可吸附5公斤的重物。
2、基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。
操作节拍对机械手速度提出了要求,设计速度过低限制了它的使用范围。
而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。
该机械手最大移动速度设计为1.2m/s,最大回转速度设计为1200°/s,平均移动速度为lm/s,平均回转速度为900°/s。
机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在,用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面,因为平均速度与行程有关,故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。
除了运动速度以外,手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。
大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。
过大的伸缩行程和工作半径,必然带来偏重力矩增大而刚性降低。
在这种情况下宜采用自动传送装置为好。
根据统计和比较,该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为1500mm,手臂安装前后可调200mm。
手臂回转行程范围定为2400(应大于180否则需安装多只手臂),又由于该机械手设计成手臂安装范围可调,从而扩大了它的使用范围。
手臂升降行程定为150mm。
定位精度也是基本参数之一。
该机械手的定位精度为土0.5~±lmm机械手的技术参数列表一、用途:用于 100 吨以上冲床上下料。
(完整word版)机械手臂课设说明书.

)机械手臂课设说明书.目录1引言 (1)2 PLC的简介 (2)2。
1 PLC的产生 (2)2.2 PLC的定义和特点 (2)2。
2。
1 PLC的定义 (2)2.2.2 PLC的特点 (2)2。
3可编程控制器的主要性能指标 (3)2。
4 PLC系统的组成 (4)2。
4.1 PLC的硬件结构 (4)2.4。
2 PLC的软件 (4)2。
5 PLC的应用领域 (4)3方案设计 (6)3。
1 主程序设计 (6)3。
2 公用程序设计 (7)3.3 自动程序设计 (8)3.4 手动程序设计 (9)3.5 自动回原点程序设计 (9)4心得体会 (11)参考文献 (12)附录1 (13)附录2 (17)1引言机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
总之,机械手是提高劳动生产率,改善劳动条件,减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段.国内外都十分重视它的应用和发展。
可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展,PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步,已经成为工厂自动化的标准配置之一[1]。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等,而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学,因此工业领域中广泛应用PLC。
机械手在美国、加拿大等国家应用较多,如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。
我国自动化水平本身比较低,因此用PLC来控制的机械手还比较少。
2 PLC的简介2。
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冲压机械手—手臂部分设计摘要本文所设计的冲压机械手用于搬运工件,为了增加本机械手的通用性,在结构尽可能紧凑的情况下,最大限度地使工业机械手具有较大的抓取范围。
本文主要介绍了冲压机械手的概念、组成和分类,机械手的自由度和坐标形式、运动及国内外的发展状况。
对冲压机械手进行总体方案设计,首先确定了机械手的坐标形式为圆柱坐标型,自由度数为5,接着确定了机械手的驱动装置为液压缸,然后确定了机械手的主要技术参数。
同时,设计了机械手的手部结构形式为滑槽杠杆式钳爪、手腕的结构形式为采用电机带动腕回转、臂部结构形式采用双导向杆导向,机身结构形式为升降缸置于回转缸之上的结构形式,计算出了夹紧工件所需的驱动力、手腕转动时所需的驱动力矩、手臂伸缩所需的驱动力、手臂俯仰所需的驱动力、手臂升降所需的驱动力和手臂回转所需的驱动力矩。
继而设计了冲压机械手的各个部分液压缸的尺寸和结构及各个部分之间连接与支承部件的结构与尺寸。
关键词液压驱动;冲压机械手;液压缸目录摘要...... . (I)第1章绪论 (1)1.1 机械手的含义 (1)1.2 机械手的产生、应用与发展 (1)1.2.1 机械手的产生(简史) (1)1.2.2 应用简况 (2)1.2.3 发展趋势 (2)1.3 冲压机械手的组成与运动 (3)1.3.1 冲压机械手的组成 (3)1.3.2 冲压机械手的运动 (5)第2章冲压机械手的手部设计 (10)2.1 概述 (10)2.2 手部机构形式 (10)2.2.1 手爪 (10)2.2.2 传动装置 (10)2.2.3 驱动装置 (10)2.3 前爪式手部机构的选用要点 (11)2.4 滑槽杠杆式钳爪的夹紧力分析与计算 (11)2.5 滑槽杠杆式钳爪手部机构的驱动力计算 (13)2.6 手部夹紧液压缸的设计与计算 (13)2.7 本章小结 (14)第3章冲压机械手的腕部设计 (15)3.1 概述 (15)3.2 腕部回转力矩的计算 (15)M (15)3.2.1 摩擦阻力矩摩M (15)3.2.2 工件重心偏置引起的偏置力矩偏3.2.3 腕部启动时的惯性阻力矩M (16)惯3.3 本章小结 (17)第4章工业机械手臂部的设计 (18)4.1 概述 (18)4.2 冲压机械手臂部的结构形式 (18)4.2.1 冲压机械手臂部伸缩运动的结构 (19)4.2.2 冲压机械手臂部俯仰运动的结构 (19)4.2.3 冲压机械手臂部回转及升降的结构 (20)4.2.4 导向装置 (20)4.3 冲压机械手臂部运动驱动液压缸的设计与计算 (21)4.3.1 手臂水平伸缩运动驱动液压缸的计算 (21)4.3.2 手臂垂直升降运动驱动液压缸的设计与计算 (22)4.4 冲压机械手的液压缓冲装置 (23)4.5 本章小结 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章绪论1.1机械手的含义“机械手”(mechanical hand,也被称为“自动手”(auto hand), 多数是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置(国内一般称作机械手或者专用机械手)。
它能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。
它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中,以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业,因此获得日益广泛的应用。
1.2机械手的产生、应用与发展1.2.1机械手的产生(简史)早在20世纪初,随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。
1913年美国福特汽车工业公司安装了第一条零件加工自动线,为了解决自动线、自动机的上下料与工件的传送,采用了专用机械手代替人工上下料与传送工件。
可见专用机械手就是作为自动机、自动线的附属装置出现的。
前苏联自六十年代开始发展应用机械手,至1977年底,其中一半是国产,一半是进口。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。
我国虽然开始研究工业机械手仅比日本晚5~6年,但由于种种原因,工业机械手计时的发展比较慢。
目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人(工业机械手)技术,通过引进、仿制、改造、创新,工业机械手技术必将获得迅速发展。
目前,工业机械手大部分还属于第一代,主要依靠工人进行控制;改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。
研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,是机械手具有感觉机能。
第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。
它与电子计算机和电视设备保持联系,并逐步发展成为柔性制造系统(FMS)和柔性制造单元(FMC)中的重要一环。
1.2.2应用简况机械手的应用意义可以概括如下:应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,以机械手代替人进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
有资料统计:美国偏重于毛坯生产,日本偏重于机械加工。
随着机械手技术的发展,应用的对象还会有所改变。
机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力,改善热、累等劳动条件。
国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料,减轻工人的劳动强度。
国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。
并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。
采用机械手进行装配更始目前研究的重点,国外已研究采用摄像机和力传感装置和微型计算机连在一起,能确定零件的方位达到镶装的目的。
1.2.3发展趋势目前机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面,无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。
在国内主要是逐步扩大应用范围,重点发展铸造、热处理方面的机械手,以减轻劳动强度,改善作业条件,在应用专用机械手的同时,相应的发展通用机械手,有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。
将机械手各运动构件,如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构,设计成典型的通用机构,所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构,即可组成不同用途的机械手。
既便于设计制造,有便于更换工件,扩大应用范围。
同时要提高速度,减少冲击,正确定位,以便更好的发挥机械手的作用。
此外,国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。
使它具有一定的传感能力,能反馈外界条件的变化,作相应的变更。
如位置发生稍许偏差时,即能更正并自行检测,重点是研究视觉功能和触觉功能。
目前已经取得一定成绩。
视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪(即距离传感器)以及微型计算机。
工作是电视照相机将物体形象变成视频信号,然后送给计算机,以便分析物体的种类、大小、颜色和位置,并发出指令控制机械手进行工作。
触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。
工作时机械手首先伸出手指寻找工作,通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用,然后伸向前方,抓住工件。
手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制,达到自动调整握力的大小。
总之,随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。
更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合,从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。
1.3冲压机械手的组成与运动1.3.1冲压机械手的组成工业机械手主要由执行系统、驱动系统和控制系统三大部分组成。
其组成关系如图1-1:图1-1 冲压机械手的组成1.执行系统执行系统是工业机械手完成握取工件(或者工具)实现所需的各种运动的机械部件,包括以下几个部分:(1)手部:是工业机械手直接与工件(或者工具)的部件。
有些工业机械手直接将工具(如焊枪、喷枪、容器)装在手部位置,而不再设置手部。
(2)腕部:是工业机械手中联接手部与臂部、主要用来确定手部工作位置并扩大臂部动作范围的部件。
有些专用机械手没有手腕部件,而是直接将手部安装在臂部的端部。
(3)臂部:是工业机械手用来支承腕部和手部实现较大运动范围的部件。
(4)机身:是工业机械手用来支承手臂部件,并安装驱动装置及其他装置的部件。
专用机械手一般将臂部装在主机上,成为主机的附属装置。
2.驱动系统驱动系统是向执行系统各部件提供动力的装置。
采用的动力源不同,驱动系统的传动方式也不同。
驱动系统的传动方式有四种:液压式、气压式、电气式和机械式。
(1)液压式:液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。
它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动;利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。
液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓,可无级变速,自锁方便,并能在中间位置停止。
缺点是需要配备压力源,系统复杂成本较高。
(2)气压式:气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。
一般采用4-6个大气压,个别的达到8-10个大气压。
它的优点是气源方便,维护简单,成本低。
缺点是出力小,体积大。
由于空气的可压缩性大,很难实现中间位置的停止,速度不易控制、响应慢、动作不平稳、有冲击,只能用于点位控制,而且润滑性较差,气压系统容易生锈。
为了减少停机时产生的冲击,气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。
(3)电气式:其驱动系统一般是由电机驱动。
现在都用三相感应电动机作为动力,用大减速比减速器来驱动执行机构;直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构;有的采用直线电动机。
优点是电源方便,信号传递运算容易、响应快、驱动力较大,适用于中小型工业机械手。
但是必须要使用减速机构(如齿轮减速器、谐波齿轮减速器等),所需要的电机有步进电机、DC伺服电机和AC伺服电机等。
(4)机械式:其驱动系统由电机、齿轮、齿轮齿条、连杆等机械装置组成,传动可靠,适用于专一简单的机械手。
这种方式结构比较庞大。
本设计的手部夹紧、手臂伸缩、手臂升降、手臂俯仰、手臂回转均采用液压式,腕部回转考虑到回转精度的原因,采用电气式。
3.控制系统控制系统是工业机械手的指挥系统,它控制驱动系统,让执行系统按照规定的要求进行工作,并检测其正确与否。
一般常见的为电气与电子回路控制,计算机控制系统也不断增多。
就其控制方式,可分为分散控制与集中控制两种类型。
若以控制的运动轨迹来分,原则上分为两种:(1)点位控制:主要控制空间两点或者有限多个点的空间位置,而对其运动路径没有要求。