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机械手 P13 气动 设计 及其 PLC 控制

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机械手-P13-1-气动机械手的设计及其PLC控制,机械手,P13,气动,设计,及其,PLC,控制

内容简介：

第四章 手腕结构设计 考虑到机械手的通用性， 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。4 , 1手腕的自由度1= a手腕是连接手部和手臂的部件， 它的作用是调整或改变工件的方位， 因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、 工件放置方位和定位精度等许多因素有关。 由 于本机械手抓取的工件 是水平 放置， 同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x 轴转动回转运动才可满足工作的要求 目 前实现手腕回 转运动的机构， 应用最多的为回转油( 气) 缸， 因此我们选用回转气缸。 它的结构紧凑， 但回转角度小于3 6 0 0 ，并且要求严格的密封。4 . 2手腕的驱动力矩的计算U o l- p ilto l4 . 2 . 1手腕转动时所愉的 驱动力 矩手腕的回转、 上下和左右摆动均为回转运动， 驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、 定片、 端盖等处密 封装置的 摩擦阻力矩以 及由 于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的 偏重力 矩.图4 - 1 所示为 手腕受力的示意图。. 2 0. 1 . 工件2 . 手部3 . 手腕 困4 -1 手 碗回 转时 受力 状态F i g . 4 - 1 B e a r F o r c e C o n d i t i o n o f W r i s t W h e n R o t a t i n g 手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计 算: M . 二 m il + M m + M , + M J4 K g c m ( 4 -1 ) 式 中 : M 姐 -M IK驱 动 手 腕 转 动 的 驱 动 力 矩( K g * c m ) ; M IN - 惯 性 力 矩( K g - c m ) ; M 偏 参 与 转 动 的 零 部 件 的 重 量( 包 括 工 件 、 手 部 、 手 腕 回 转 缸 的 动 片 ) 对转动轴线所产生的 偏重力矩 ( K g c m ) ., ” 尽 手 腕 转 动 轴 与 支 承 孔 处 的 摩 擦 阻 力 矩( K g - c m ) ; ” 封 手 腕 回 转 缸 的 动 片 与 定 片 、 缸 径、 端 盖 等处 密 封 装 置 的 摩 擦阻 力 矩 ( K g * c m ) ;下面以图4 -1 所示的 手腕受力 情况， 分析各阻力矩的计算:1 、 手 腕 加 速 运 动 时 所 产 生 的 惯 性 力 矩M 悦 若手腕起动过程按等加速运动， 手腕转动时的角速度为。 ， 起动过程所用的时间为t ，则:M 惯= ( J + J , ) 答 凸 r( N c m )( 4 - 2 )若手腕转动时的角速度为m ， 起动过程所转过的角度为v ，则:M , = ( J + J , )竺( N c m ) ( 4 - 3 )2 (p式中: J 参与手腕转动的部件对转动轴线的 转动惯量 ( N - c m - s 2 ) ;J , 工 件对手 腕转 动轴线的 转动惯 量 ( N - c m - s 2 ) 。若工 件中 心与 转 动 轴 线 不 重 合， 其 转 动 惯 量J 。 为:J , = L + 且 e , ，式中 : J , 工 件 对 过 重 心 轴 线 的 转 动 惯 量( N - c m - s 2 ) :G , 工 件的 重量 ( N ) ;e , 工 件的 重 心 到 转动 轴 线的 偏心 距( c m ) -,。 手腕转动时的角速度 ( 弧度/ s ) ;At 一起动过程所需的时间 ( S ) ;Aop 起 动 过 程 所 转 过 的 角 度 ( 弧 度) 。2 、 手 腕 转 动 件 和 工 件 的 偏 重 对 转 动 轴 线 所 产 生 的 偏 重 力 矩M 偏 M m 二G , e , + G , e , ( N c m ) 式中 : G , 手腕 转 动 件的 重 量( N ) ; e , 手 腕 转 动 件的 重 心 到 转 动 轴 线的 偏 心 距( C M ) . 当 工 件的 重 心与 手 腕 转 动 轴 线重 合时， 则G , e , = 0 .3 、 手 腕 转 动 轴 在 轴 颈 处 的 摩 擦 阻 力 矩M s( 4 -4 )( 4 - 5 )( R , d 2 + R , d , )( N 一 c m )( 4 -6 )式中 : d , , d 2 手 腕 转 动 轴的 轴 颈 直 径( c m ) ;f 一 轴承摩擦系数， 对于滚动轴承f = 0 . 0 1 ， 对于滑动轴承f = 0 . 1 ;R , 、 R B 轴 颈 处的 支 承反 力( N ) ， 可按 手 腕 转动 轴的 受 力 分 析 求 解，根 据E m , ( F ) = 0 得:R , 1 + G , 1 , = G 2 1 , + G , 1 ,R 召 =旦 ,1 , + G 2 1 2 - G ,1 , ( N )同 理， 根 据E m , ( F ) = 0 得:R , =G , ( 1 + 1 , ) + 乓( 1 + 1 2 ) + G , ( 1 二 切 ( 4 -7 )( N ) ( 4 - 8 )式中 : G I 手 部的 重 量( N )1 , 1 , , 1 2 . 1 , 如图4 -1 所 示 的 长 度 尺 寸( c m ) .4 回 转 缸 的 动 片 与 缸 径、 定 片、 端 盖 等 处 密 封 装 置 的 摩 擦 阻 力 矩M 封 ， 与 选 用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以 分析。4 . 2 . 2回转气缸的 驱动力 矩计算 在机械手的手腕回转运动中 所采用的回转缸是单叶片回转气缸， 它的二理如图4 -2 所示，定片1 与缸体2 固连，动片3 与回转轴5 固连。动片封圈4 把气腔分隔成两个. 当压缩气体从孔