(5、)运动件的重量
运动件的重量包括机械手本身的重量和被抓物的重量。
运动件重量的变化对定位精度影响较大。通常,运动件重量增加时,定位精度降低。因此,设计时不仅要减小运动部件本身的重量,而且要考虑工作时抓重变化的影响。
(6、)驱动源
液压、气压的压力波动及电压、油温、气温的波动都会影响机械手的重复定位精度。因此,采用必要的稳压及调节油温措施。如用蓄能器稳定油压,用加热器或冷却器控制油温,低速时,用温度、压力补偿流量控制阀控制。 (7、)控制系统
开关控制、电液比例控制和伺服控制的位置控制精度是个不相同的。这不仅是因为各种控制元件的精度和灵敏度不同,而且也与位置反馈装置的有无有关。
本课题所采用的定位精度为机械挡块定位
5.3机械手运动的缓冲装置
缓冲装置分为内缓冲和外缓冲两种形式。内缓冲形式有油缸端部缓冲装置和缓冲回路等。外缓冲形式有弹性机械元件和液压缓冲器。内缓冲的优点是结构简单,紧凑。但有时安置位置有限;外缓冲的优点是安置位置灵活,简便,缓冲性能好调等,但结构较庞大。
本课题所采用的缓冲装置为油缸端部缓冲装置。
当活塞运动到距油缸端盖某一距离时能在活塞与端盖之间形成一个缓冲室。利用节流的原理使缓冲室产生临时背压阻力,以使运动减速直至停止,而避免硬性冲击的装置,称为油缸端部缓冲装置。
在缓冲行程中,节流口恒定的,称为恒节流式油缸端部缓冲装置。
设计油缸端部恒节流缓冲装置时,amax(最大加速度)、Pmax(缓冲腔最大冲击压力)和Vr(残余速度)三个参数是受工作条件限制的。通常采用的办法是先选定其中一个参数,然后校验其余两个参数。步骤如下:
① 选择最大加速度
通常,amax值按机械手类型和结构特点选取,同时要考虑速度与载荷大小。对于重载低速机械手,- amax取5m/s2以下,对于轻载高速机械手,-amax取5~10 m/s2
错误!未找到引用源。 计算沿运动方向作用在活塞上的外力F
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水平运动时:
F=PSA-Ff (5.1) =0.25×103×π×3.62-7
=138N
错误!未找到引用源。 计算残余速度Vr
Vr=VO/ 1-amaxm/F (5.2)
=0.1/0.64=0.15m/s
第六章 机械手的控制
控制系统是机械手的重要组成部分。在某种意义上讲,控制系统起着与人脑相似的作用。机械手的手部、腕部、臂部等的动作以及相关机械的协调动作都是通过控制系统来实现的。主要控制内容有动作的顺序,动作的位置与路径、动作的时间。
机械手要用来代替人完成某些操作,通常需要具有图6.1所示的机能〖3〗。 实现上述各种机能的控制方式有多种多样。机械手的程序控制方式可分为两大类,即固定程序控制方式和可变程序控制方式。
本课题所用的是固定程序控制类别的机械式控制。
常用凸轮和杠杆机构来控制机械手的动作顺序、时间和速度。一般常与驱动机构并用,因此结构简单,维修方便,寿命较长,工作比较可靠。适用于控制程序步数少的专用机械手。
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控制机能 示教机能 动作控制机能 动作顺序控制机 运动控制机能 操作机能 检测、识别机能 图6.1机械手的控制机能
第七章 机械手的组成与分类
7.1机械手组成
〖9〗
机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统组成。
(1、)执行机构:包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的还增设行走机构如7.1所示。
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图7.1机构简图
① 手部:是机械手与工件接触的部件。由于与物体接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。由于本课题的工件是圆柱状棒料,所以采用夹持式。由手指和传力机构所构成,手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务。
② 手腕:是联接手部和手臂的部件,起调整或改变工件方位的作用。 ③ 手臂:支承手腕和手部的部件,用以改变工件的空间位置。
④ 立柱:是支承手臂的部件。手臂的回转运动和升降运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱通常为固定不动的。
⑤ 机座:是机械手的基础部分。机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上,故起支承和联接的作用。
(2、)驱动系统:机械手的驱动系统是驱动执行运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。
(3、)控制系统:控制系统是机械手的指挥系统 ,它控制驱动系统,让执行机构按规定的要求进行工作,并检测其正确与否。一般常见的为电器与电子回路控制,计算机控制系统也不断增多。
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7.2机械手分类
(1、)根据所承担的作业的特点,工业机械手可分为以下三类:
① 承担搬运工作的机械手:这种机械手在主要工艺设备运行时,用来完成辅助作业,如装卸毛坯、工件和工夹具。
② 生产工业用机械手:可用于完成工艺过程中的主要作业,如装配、焊接、涂漆、弯曲、切断等。
③ 通用工业机械手:其用途广泛,可以完成各种工艺作业。 (2、)按功能分类
① 专用机械手:它是附属于主机的具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少,工作对象单一,结构简单,实用可靠和造价低等特点,适用于大批大量的自动化生产,如自动机床,自动线的上、下料机械手和“加工中心”附属的自动换刀机械手。
② 通用机械手:又称工业机器人。它是一种具有独立控制系统的机械装置。具有程序可变、工作范围大、定位精度高、通用性强的特点,适用于不断变换品种的中小批量自动化的生产。
③ 示教再现机械手:采用示教法编程的通用机械手。所谓示教,即由人通过手动控制,“拎着”机械手做一遍操作示范,完成全部动作后,其储存装置即能记忆下来。机械手可按示范操作的程序行程进行重复的再现工作。
(3、)按驱动方式分
① 液压传动机械手 ② 气压传动机械手 ③ 机械传动机械手 (4、)按控制方式分
① 固定程序机械手:控制系统是一个固定程序的控制器。程序简单,程序
数少,而且是固定的,行程可调但不能任意点定位。
② 可编程序机械手:控制系统是一个可变程序控制器。其程序可按需要编
排,行程能很方便改变。
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参考资料
1、《机械设计手册3》 机械工业出版社,徐灏主编 2、《机械设计手册4》 机械工业出版社,徐灏主编 3、《机械设计手册5》 机械工业出版社,徐灏主编 4、《工业机器人》 北京理工大学出版社,张建民著 5、《工业机械手-机械结构上》 上海科学技术出版社 《工业机械手》编写组 6、《机床设计手册3》,部件、机构及总体设计 机械工业出版
《机床设计手册》编写组
7、《液压传动》 机械工业出版社,丁树模主编 8、《机械制图》 大连理工大学工程画教教研室
高等教育出版社
9、《毕业设计指导书》 青岛海洋出版社
李恒权、朱明臣、王德云主编
10、《机械基础》 中国劳动出版社,王栋梁主编
11、《solidworks设计与应用》 电子工业出版社 隆生主编 12、《机械制造技术》 机械工业出版社,黄鹤汀主编
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