90SZ54换刀机器人末端操作器设计

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摘要减少换刀时间对提高生产效率有重要帮助，换刀机器人的发展对企业有重大意义。本文提出了一种换刀机器人的总体设计方案。该机器人由水平移动系统、垂直移动系统和末端操作器构成，有四个自由度，采用直角加旋转的组合式结构形式，由交流伺服电机驱动。主要设计了换刀机器人的末端操作器部分。设计了一种结构为并联曲柄滑块式的无源换刀机械手抓取刀具。圆柱螺旋弹簧用于夹紧和松开刀具，并选用了一种推拉式电磁铁用于保持夹持状态。选择了90SZ54型交流伺服电机作为该部分的驱动装置，并相应选择了XB1型谐波减速。对部分所选用、设计零部件进行了扭转强度和弯曲强度校核,保证了系统的安全性和可靠性。69370

毕业论文关键词换刀机器人末端操作器无源式机械手爪交流伺服电机

毕业设计说明书外文摘要

Title Design of tool exchange robot esign of the end effector

Abstract

It is very helpful for the increase of production efficiency to decrease the time of tool changing. So it is meaningful for industrial enterprises to develop the tool exchange robot. A general design of tool exchange robot is proposed. The tool exchange robot consists of the horizontal movement system, the vertical movement system and the end effector. There are four degrees of freedom. The combination of rectangular form and rotation is used as structural style. The robot is powered by DC servo motor. The paper mainly deals with the design of the end effector. A type of passive mechanical hand is designed to hold the tool. A cylindrically coiled spring is designed to clamp and relax the tool. A type of push-pull electromagnet is determined to keep the tool clamped. The 90SZ54 type of AC servo motor and the correspondent XB1 type of harmonic reducer are determined to drive the effector. The intensity check and analysis of some selected or designed parts were carried out, which guarantees the safety and reliability of the system.

Keywords Tool exchange robot End effector Passive mechanical hand AC Servo motor

1 引言1

1.1 自动换刀装置的概念1

1.2 自动换刀装置的发展历史和研究现状1

1.3 自动换刀装置的发展趋势2

1.4 课题研究的意义2

2 换刀机器人的总体方案设计 4

2.1 总体功能设计4

2.2 换刀机器人的技术设计4

2.3 机械系统设计 5

3 末端操作器设计10

3.1 手爪结构设计10

3.2 手部夹紧力和驱动力的计算 11

3.3 销的选用和校核12

3.4 驱动系统设计13

3.5 联轴器的选用21

3.6 传动轴设计24

3.7 圆柱螺旋弹簧设计27

3.8 键的选用与校核30

3.9 轴承的选用32

3.10 电磁铁的选用32

结论 34

致谢 35

参考文献36

1 引言

在机械工业高度发展的今天，更高的加工效率意味着竞争中的有利位置，如何提高加工效率是每一个从业者都在关注的问题。在生产加工中，换刀时间是机床非工作时间的一个主要部分，通过缩短换刀时间来提高加工效率是非常可行的。近年来，数控机床或者加工中心越来越多的替代普通机床在生产中的位置，柔性加工系统的应用也越来越多。在柔性制造系统中，如果配有中央刀库，往往有上百个甚至数百个刀位，这时刀具在加工中心、中央刀库和刀具进出站之间的交换就需要采用换刀机器人完成。所以研究更快、更可靠的换刀机器人成为提高加工效率的一个关键所在。