液晶面板模组移栽机结构设计【机械手】【19张CAD图纸】

液晶面板模组移栽机结构设计

30页 14000字数+说明书+开题报告+19张CAD图纸【详情如下】

一级带轮.dwg

一级轴.DWG

三级皮带盘.dwg

三级轴.dwg

中间带轮.dwg

中间轴.dwg

任务书.doc

出气口.dwg

喷嘴.dwg

外壳.DWG

封面.doc

摆动盘.dwg

支撑板.dwg

支架1.dwg

支架2.dwg

横梁.dwg

毕业设计.doc

液晶面板模组移栽机结构设计开题报告.doc

液晶面板模组移栽机结构设计论文.doc

竖梁.dwg

表格.doc

装配体.DWG

负压抓取机构.DWG

资料盒内上交.doc

轴支架.dwg

进度表.doc

齿轮.dwg

摘  要

随着工业自动化、微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的快速发展，机械手在工业应用中越来越重要。工业机械手是近代自动控制领域出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中一个重要组成部分。这种新技术发展很快，并逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压及气压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。本文简要叙述机械手的应用，并重点阐述了在液晶面板生产过程中，用于将液晶面板模组从一段生产线移送到另一条生产线的液晶面板模组移栽机的结构设计。

首先，文章介绍了机械手在工业生产过程中的应用，并简要介绍了工业机械手的设计理论和方法。其次，比较全面的讨论了运用移栽机完成面板移送工作的机械手结构设计，确定了该移栽机的传动方式，完成旋转机械手臂和夹紧部件的结构设计，以及各零部件的选用。最后，完成对各零部件的建模工作，并建立移栽机整体装配体，完成各零件工程图以及装配图的绘制工作。

关键词：机械手 、液晶面板模组 、移栽机 、旋转手臂 、夹紧部件

目   录

1  绪论1

1.1工业机械手简介1

1.2机械手的组成和分类1

1.2.1机械手的组成1

1.2.2机械手的分类2

1.3工业机械手主要参数3

1.3.1基本参数3

1.3.2规格参数4

1.3.3其他参数4

2  方案设计5

2.1设计任务和要求5

2.1.1设计任务5

2.1.2设计要求5

2.2运动方案设计5

2.3移栽机械手旋转臂的整体运动方案7

3  机械手设计8

3.1设计要求8

3.2手臂机构方案设计8

3.3带轮9

3.3.1一级带轮计算9

3.3.2二级带轮计算10

3.4外壳12

3.4.1外壳的结构设计12

3.4.2外壳尺寸的确定12

3.5轴12

3.5.1主轴的设计12

3.5.2第二级轴的设计13

3.5.3第三级轴的设计14

3.6抓取机构15

3.6.1抓取机构方案设计15

3.6.2抓取部件的方案设计15

3.6.3抓取结构设计16

4  Solidworks建模20

4.1机械臂外壳建模20

4.2气流负压抓取机构建模20

4.3摆动头部建模21

4.4整体装配体建模22

4.5零部件工程图绘制22

总 结23

参考文献24

致 谢25

1  绪论

1.1工业机械手简介

机械手是模仿着人手的部分动作，按照给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种模仿人的操作，可实现自动控制、重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。适用于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定性、产品质量和生产效率的提高，劳动条件改善和产品的更新换代起着非常重要的作用。

机械手结构形式开始比较简单，通用性不高，是主机附属的专用机械手。随着技术的发展，研制成功了能够独立按程序控制实现重复操作，适用范围比广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。通用工业机械手能比较快的改变工作程序，适应性比较强，它在不停变换生产品种的批量生产中广泛引用。

1.2机械手的组成和分类

1.2.1机械手的组成

机械手主要由驱动系统、执行机构、位置检测装置以及控制系统等所组成。各系统之间关系如方框图1所示。2.1设计任务和要求

2.1.1设计任务

在液晶显示器组装生产线体上，液晶显示面板的移送是一个关键问题。在一条组装生产线体上，液晶面板需经过以下生产工序：ACF Bonding →PCB Bonding→背光板投入→B/A贴附→T/C组装→Cable连接→Aging老化→画异检查→外观检查→内/外包装。在T/C组装与Cable连接之间，液晶显示面板需要从一段生产线体跨越至令一段生产线体，以满足下一步的生产工序要求。此工序要求生产工人长时间停留在生产线中，并保证搬运显示器面板速度适宜，节拍正确。

对于以上生产工序，使用普通人工劳动无疑会增加企业的人力成本，并且无法在任何时候保证生产节拍的吻合，而且，对于人工作业而言，这样高强度高要求的工序不适合由人工完成。为此，本次设计将完成一套移栽机的结构设计，要求该移栽机能完成液晶显示面板的搬运工作。移栽机要求结构简单，能稳定夹取面板，且夹紧力适当。

2.1.2设计要求

在液晶面板生产流水线上，根据面板的翻转要求，会将生产分割成几个不同的小段，以此完成各阶段的组装、测试工作。这些小段生产线之间具有高度差，一般为30cm到50cm。因此，需要完成将液晶面板从一段生产线移送到另一段生产线的工作。移栽机工作时，旋转轴旋转角度为180°，夹具旋转角度为120°。

在移送过程中，移栽机夹取面板的压力要适中，移送翻转的角度不能超过一定限度。一般情况下，对于小型面板（15~23寸）而言，其重量较轻，面板厚度较小，因此，采用伺服电机前进与气缸夹紧相结合的夹紧方式，可以有效提高夹紧行程及保证夹紧压力。同时，为了保证液晶面板移送过程中动作平稳，夹臂在移送过程中保证平动，在移栽机的机械臂内，将采用轮径相等的同步皮带轮进行传动。

2.2运动方案设计

如图2所示，外壳固定在轴1上，可以随着轴1的转动而转动，皮带轮1 （同步轮）另外固定在基座上，固定不转动；轴2固定在外壳上，与外壳没有相对转动；同步轮2安装在轴2上，可以与轴2相对转动。同步轮1与同步轮2通过梯形同步皮带传动。根据带轮的运动以及几何关系，可证明，在转动的过程中，同步轮2与地球是没有相对转动的，即：如果在轮2上标记两点A、B，则在转动后，A→B方向是不变的。轮2相当于平动。所以，轮2相对轴2（也就是相对于外壳）转过的角度与θ相等。本次设计完成了对液晶显示器面板模组移栽机（LCM移栽机）的结构设计工作。液晶显示器生产企业是近年来发展非常快的企业，在液晶显示器面板的组装过程中，生产劳动过程枯燥无味、劳动时间长，因此，根据实际情况设计了这个面板模组移栽机，以此提高劳动生产率、降低工人劳动强度。在设计过程中，主要完成了以下工作:

收集关于机械手的设计资料，了解机械手在自动化生产企业中的运用情况。

分析液晶面板模组搬运过程的条件，提出总体设计方案，选择适当传动方式。

确定LCM移栽机需要满足的运动要求，确定夹取方式。

完成移栽机机械臂的结构设计，选定相关标准件；完成夹取部件的结构设计。

建立移栽机的整体模型，绘制主要零部件的工程图，绘制整体装配图。

设计过程中，最困难的部分是根据面板模组的翻转要求确定设计方案，特别是夹取头部的结构设计，需要满足平动条件下带轮翻转120°，以达到翻转要求。多次修改方案后，最终在同学的帮助下，最终确定了结构方案。

同步带轮传动，在保证移送运动的同时，实现了翻转功能。这些对我以后的设计及工作具有极大的鼓励和引导作用，也让我将所学的专业知识又一次由理论变成了实际运用。然而，我同样遇到了一些困难，设计过程也存在一些不足之处：

设计前无法确切了解液晶面板移栽机运动过程所需要的工程条件。对于夹紧力，翻转角度等条件均由估算得出，未经实际验证。

移栽机的翻转过程中，只针对运动过程提出设计的运动方案，对伺服电机、轴等尚未校核。

通过这次设计，提高了我分析和解决问题的能力，扩宽和深化了学过的知识，掌握了设计的一般程序规范和方法，培养了我们正确使用机身材料、国家标准、图册等工具书的能力。

参考文献

[1] 曾繁玲. 一种PLC控制的工业机械手[M]. 常熟理工学院学报（自然科学），2008.4，22（4）：101-103.

[2] 李允文. 工业机械手设计[M]. 北京：机械工业出版社，1996.5：1-6，83-85.

[3] 孙树栋. 工业机器人技术基础[M].西安：西北工业大学出版社，2006.12：1-12，172-174.

[4] 郭洪红，贺继林，田宏宇，席巍. 工业机器人技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.3：1-12，21-60.

[5] 杨黎明，杨志勤. 机械零部件选用与设计[M]. 北京：国防工业出版社，2007.6：4，118-131.

[6] 于惠力，冯新敏，张海龙，程耀楠.传动零部件设计实例精解[M]. 北京：机械工业出版社，2009.3：43-47.

[7] 濮良贵，纪名刚. 机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.5：307-336

[8] 李笑，吴冉泉. 液压与气压传动[M]. 北京：国防工业出版社，2009.1：4-6，248-253.

[9] 龙立新. 工业机械手的设计分析[J].焊工之友,1999,3：47.

[10] 《机械设计手册》编委会. 机械设计手册.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2007.2：161-173.

[11] 杨黎明，杨志勤. 机构选型与运动设计[M].北京：国防工业出版社，2007.6：244-257.

[12] E. Appleton, D. J. Williams. Industrial robot application [M]. New York：John Willey and Sons，1987.

[13] Matthew T. Mason, J. Kenneth Salisbury. Robots hands and the mechanics of manipulation [M]. Massachusetts：Massachusetts Institute of Technology，1985.

[14] Phil-Joo.Cho, Hyo-Gyu.Kim, Dong-Il.Kim. High Precision Path Generation of an LCD Glass-Handling Robot [J].  ICCA,2005

[15] J.L.Shear.Study of pneumatic process in the continuous control of motion with compressed air-L[M].Trans of ASME,1956.233~241.