组合机床自动上料液压机械手教材

1、组合机床自动上料液压机械 手教材http:/http:/引言u 机械手定义机械手定义： 用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。u 工业机械手在生产中的应用：工业机械手在生产中的应用：建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线实现单机自动化方面铸、锻、焊热处理等热加工方面u执行机构执行机构 :手部 ,腕部 ,臂部 ,行走机构 驱动机构驱动机构 :根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类 控制系统控制系统 :点动控制和连续控

2、制两种方式机械手设计要求u为组合机床生产线设计一套自动上料的机械手，它采用圆柱坐标型的运动形式，液压系统驱动，PLC系统控制。功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求。 u主要技术参数：臂力5N；自由度数为4；运动形式为圆柱坐标；手臂伸缩行程范围0-500mm，手臂升降行程范围0-300mm；手臂回转行程范围0-90；手腕回转角度范围90；定位方式为定位块；驱动方式为液压系统；控制方式为点位式、PLC控制。http:/设计论文框架u绪论u总体方案设计u机械手手部的设计计算u腕部的设计计算u臂部的设计计算u液压系统的设计u电气控制系统设计u总结u致谢http:/机械手的运动分析h

3、ttp:/u 机械手的动作循环（工件平机械手的动作循环（工件平放）：夹紧工件放）：夹紧工件手腕上翻手腕上翻90大臂上升大臂上升300mm大大臂回转臂回转90手臂延伸手臂延伸500mm放松工件放松工件手腕下手腕下翻翻90手臂收缩手臂收缩500mm大臂回转大臂回转90大臂下降大臂下降300mm。机械手运动示意图机械手运动流程图 http:/ 从t=0时开始，机械手夹紧工件，用时0.5s；t=1时，大臂开始做上升运动，运动速度v=150mm/s, 共2s；与此同时开始的还有手腕回转90，用时1s；在t=1.5s时，手臂开始回转，转90，用时1.5s；在t=2s时，手臂开始延伸，行程500mm，速度v

4、=250mm/s, 用时2s；至此工件传输到位，手部放松用时0.5s,上述运动完成共用时4.5s。因为工件质量很小，机械手返回与其输送运动用时基本相当，且返回时大臂运动是下降运动，机械手有自重，用时将小于4.5s。 机械手手部的设计计算1选择手爪的类型及夹紧装置 ：机器人夹持器的典型结构.楔块杠杆式手爪 利用楔块与杠杆来实现手爪的松、开，来实现抓取工件。.滑槽杠杆式手爪 当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体.连杆杠杆式手爪 这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（放松）运动，由于杠杆

5、的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。.齿轮齿条式手爪 这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。.平行杠杆式手爪 采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小很多。我选择的是滑槽杠杆式2夹紧力及驱动力的计算。3手抓夹持范围计算4机械手手抓夹持精度的分析计算5弹簧的设计计算：http:/腕部的设计计算u腕部的结构：腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。u腕部的设计计算：(1) 腕部设计考虑的参数(2) 腕部的驱动力矩计算.u手腕驱动力的计算：根据 液压缸的内径系列（JB

6、826-66）、标准液压缸外径 进行计算。u液压缸盖螺钉的计算u动片和输出轴的连接螺钉的计算：连接螺钉一般为偶数，对称安装，并用两个定位销定位。连接螺钉的作用：使动片和输出轴之间的配合紧密。u腕部轴承选择：腕部材料选择铝合金zl303，两处均选用深沟球轴承。臂部的设计计算u(一)臂部的结构：手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。手臂运动应该包括3个运动：伸缩、翻转和升降。 u (二） 手臂的典型机构以及结构的选择：本设计选择双导杆伸缩机构，使用液压驱动,液压缸选取双作用液压缸。u（三）伸缩臂机构结构设计：1手臂直线运动的驱动力计算：计

7、算臂部运动驱动力（包括力矩）时，要把臂部所受的全部负荷考虑进去。机械手工作时，臂部所受的负荷主要有惯性力、摩擦力等。2伸缩运动液压缸工作压力和结构的确定u（四）臂部回转缸的结构设计：1臂部回转运动的分析计算2回转缸尺寸的初步确定 3液压缸盖螺钉的计算4动片和输出轴间的连接螺钉的分析计算u（五）臂部升降缸的结构设计：1臂部升降运动的分析计算 2升降不自锁条件分析计算 3手臂升降运动的液压缸驱动力的计算u（六）底座与手臂连接处的螺栓直径的确定 ：1、计算倾覆力矩2、计算受力最大的螺栓承受的工作载荷 3、确定每个螺栓所需的预紧 4、确定螺栓直径http:/液压系统的设计u（1）夹紧工件 按下启动按钮

8、。 在整机启动的情况下，泵4供油流经单向阀，然后PLC控制程序指令控制电磁铁3DT通电吸合，此时此二位四通电磁阀处于右位，液压油直接流进机械手手指夹紧液压缸的右腔，从而拉动滑槽杠杆式手部结构夹紧工件。此时电磁换向阀通电不变，直到接到放松工件指令才断电，此时因液压缸保持不动，回路压力升高，到达先导型溢流阀的设定压力时，溢流阀开启，然回路压力保持不变，仍然能够保持夹紧需要。u（2）手腕上翻 PLC指令控制电磁铁8DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第四个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向手腕翻转液压缸，从而推动机械手手腕做翻转运动。u（3）大臂上升

9、 PLC指令控制电磁铁4DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第二个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，接着流向减压阀和单向阀构成的复合阀，然后直接流向大臂升降液压缸的下腔，从而推动机械手做上升运动。http:/u（4）大臂回转 PLC指令控制电磁铁6DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图6.1示从左到右第一个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向大臂回转液压缸，从而推动机械手大臂做左右回转运动。u（5）手臂延伸 PLC指令控制电磁铁1DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第三个三位四通电磁阀右位，然后流经节流阀和

10、单向阀构成的调速阀，然后直接流向手臂伸缩液压缸，从而推动机械手手臂做伸缩运动。u（6）放松工件 在整机启动的情况下，泵4供油流经单向阀，然后PLC控制程序指令控制电磁铁3DT断电跳开，此时此二位四通电磁阀处于左位，液压油直接流进机械手手指夹紧液压缸的左腔，从而拉动滑槽杠杆式手部结构放松工件。此时PLC指令不变，直到接到夹紧工件指令时3DT才通电，当工件放到A工作台上时，因液压缸保持不动，回路压力升高，到达先导型溢流阀的设定压力时，溢流阀开启，然回路压力保持不变，仍然保持手指张开。http:/u（7）手腕下翻 PLC指令控制电磁铁9DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第四个三位四

11、通电磁阀右位，接着液压油流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向手腕翻转液压缸，从而推动机械手手腕做下翻动运动。u（8）手臂收缩 PLC指令控制电磁铁2DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第三个三位四通电磁阀左位，然后直接流向手臂伸缩液压缸，从而推动机械手手臂做收缩运动。u（9）大臂回转 PLC指令控制电磁铁7DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第一个三位四通电磁阀左位，接着液压油流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向大臂回转液压缸，从而推动机械手大臂做回转运动。u（10）械手大臂下降 PLC指令控制电磁铁5DT通电吸合。泵3供油经单向阀5，流经图所示从左到右第二个三位四通电磁阀左位，然后流经节流阀和单向阀构成的调速阀，然后直接流向大臂升