(1) 选定机械手的驱动方式
驱动机构主要有四种:液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
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。它的优点是抓重可达几百公斤以上,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。
气压驱动是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
机械驱动其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠,动作频率大,但结构较大,动作程序不可变。它常被用于工作主机的上、下料。
电气驱动即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手,因为不需要中间的转换机构,故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长,文护和使用方便。此类机械手目前还不多,但有发展前途。
此次的设计选用液压驱动的机械手,液压驱动的优点有液压技术比较成熟,具有动力大、力惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点,适用于承载能力大、惯量大以及在防爆环境中工作的机械手。
(2) 确定机械手的自由度
机械手的自由度标志着机械手具有的功能大小,自由度越大,机械手的动作越灵活,适应性越强,但结构也越复杂。
这次的液压通用机械手选用6个自由度可满足要求。
(3) 设计出机械手的各执行机构
包括:手部、手腕、手臂和机座的设计。为了使通用性更强,手部设计成可拆卸更换的形式,可以应用于夹钳式手指来抓取车间物料,也可以应用于吸附式。
(4) 液压驱动系统的设计
液压系统的设计步骤大体如下:
第一:液压系统的工况分析。即在开始设计液压系统时,首先要对机器的工作情况进.
第二:拟定液压系统原理图。即根据任务要求,确定采用执行机构的型式、调速方案和速度换接方法,满足系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求,选择基本回路,然后将各基本回路组合成液压系统原理图。
第三:液压系统的计算并选择液压元件。液压计算的目的是确定液压系统的主要参数,以便按照这些参数合理的选择标准元件和设计非标准元件。
第四:对液压系统进行验算。为了确保系统的稳定运行,满足设计任务的要求,对液压系统的压力损失和发热升温要进行验算。
(5) 机械手的控制系统的设计
本机械手拟采用可编程逻辑控制器(PLC)机械手进行控制。
第一:选取PLC型号。
第二:根据机械手的工作流程绘制PLC控制原理图。
第三:画出梯形图。
2 机械手手部结构设计及计算
我的课题液压通用机械手中一共包含了6个自由度,分别是手爪夹紧, 手腕回转,手腕摆动.手臂伸缩,手臂回转,手臂升降。
2.1典型的手部结构
1)夹钳式取料手
2)吸附式取料手
后者常用于抓取工件表面平整,面积较大的板状物体,不适合用于本方案。因此选用夹钳式取料手。夹钳式取料手又分为:
1)回转型结构
2)平动回转型结构
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