機械手設計的論文

　　摘要：主要從工業(yè)機械手的發(fā)展現狀、機械手的應用、機械部分的設計對工業(yè)機械手設計研究等方面進(jìn)行闡述。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機械手; 設計; 研究;

　　工業(yè)機械手在工業(yè)生產(chǎn)中起到重要作用, 工業(yè)機械手在實(shí)際工作過(guò)程中, 必須提高機械手設計的職能, 根據企業(yè)的實(shí)際需要進(jìn)行科學(xué), 合理的進(jìn)行工業(yè)機械手設計, 能為企業(yè)的發(fā)展提供服務(wù)職能。工業(yè)機械手是一種機械技術(shù)與電子技術(shù)相結合的高技術(shù)產(chǎn)品。采用工業(yè)機械手是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率, 實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化, 改善勞動(dòng)條件, 減輕勞動(dòng)強度的一種有效手段。它是一種模仿人體上肢的部分功能, 按照預定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)裝備。

　　1 工業(yè)機械手的發(fā)展現狀

　　1.1 驅動(dòng)方式發(fā)展現狀

　　現在的工業(yè)機械手驅動(dòng)方式, 大多采用電機驅動(dòng)。電機驅動(dòng)的工業(yè)機械手, 具有精度高、驅動(dòng)力大、響應快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)采用電機驅動(dòng), 必須使用減速機構, 因此, 采用電機驅動(dòng)方式的機械手的成本, 會(huì )大大高于其他方式驅動(dòng)的, 因而限制了電機驅動(dòng)機械手的應用。隨著(zhù)氣動(dòng)技術(shù)的高速發(fā)展, 又由于氣壓驅動(dòng)具有其他驅動(dòng)方式所沒(méi)有的一些優(yōu)點(diǎn), 如成本低、高性?xún)r(jià)比、無(wú)污染、結構簡(jiǎn)單、抗干擾能力強等, 因而越來(lái)越多的工業(yè)機械手, 采用氣動(dòng)控制, 因而氣動(dòng)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。

　　1.2 定位精度發(fā)展現狀

　　在氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展初期, 由于技術(shù)的不成熟, 利用氣壓驅動(dòng)的.工業(yè)機械手的定位精度很低, 更無(wú)法實(shí)現在任意位置的起停, 只能靠氣缸兩個(gè)終點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現定位, 或者采用多位氣缸, 而多位氣缸的定位長(cháng)度, 也已經(jīng)由氣缸的行程確定, 同樣無(wú)法實(shí)現機械手在任意位置的起停。如果要多加一個(gè)定位位置, 或者是要改變預先確定的兩個(gè)定位位置之間的距離, 則需要另外再設計一個(gè)多位氣缸, 這樣就會(huì )導致氣缸的滑塊導向機構更加復雜。所以, 早期的氣動(dòng)工業(yè)機械手不能實(shí)現任意位置的定位, 因此限制氣動(dòng)工業(yè)機械手的發(fā)展。

　　2 機械手的應用

　　2.1 合單機實(shí)現自動(dòng)化

　　生產(chǎn)上出現的許多高效專(zhuān)用加工設備 (如各種專(zhuān)用機床等) , 如果工件的裝卸等輔助作業(yè), 繼響人工操作, 不僅會(huì )增加工人勞動(dòng)強度, 同時(shí)亦不能充分發(fā)揮專(zhuān)用設備的效能, 必然會(huì )影響勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高。若采用機械手代替人工上、下料, 則可改變上述不相適應的情況, 實(shí)現單機自動(dòng)化生產(chǎn), 并為實(shí)現多機床看管提供了條件, 如:自動(dòng)機床及其上下料機械手、沖壓機械手、注塑機及其取料機械手等。

　　2.2 組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)

　　在單機自動(dòng)化的基礎上, 若采用機械手自動(dòng)裝卸和輸送工件, 可使一些單機連接成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。目前在軸類(lèi)和盤(pán)類(lèi)工件的生產(chǎn)線(xiàn)上, 采用機械手來(lái)實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)尤為廣泛。如:軸類(lèi)加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)及其上下料機械手、盤(pán)類(lèi)加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)及其機械手、齒輪加工機床的上下料機械手等。

　　3 機械部分的設計

　　3.1 手部

　　機械手的手部, 是用來(lái)抓持工件 (或工具) 的部件。手部抓持工件的迅速、準確和牢靠程度, 都將直接影響到機械手的工作性能, 是機械手的關(guān)鍵部件之一。

　　1) 手部總體確定。手部是承擔抓取刀具的機構, 由手指傳力機構和驅動(dòng)裝置等組成, 是機械手的重要組成部分之一。根據被抓起部件的材料、形狀、尺寸以及一些特性的不同, 此機械手部分為手指式。2) 驅動(dòng)力的計算。手指夾持工件所需要驅動(dòng)力的大小, 在同一夾緊力的條件下, 隨所采用的傳動(dòng)結構的不同而異。但其計算方法都是按照具體的傳動(dòng)機構進(jìn)行力的分析, 根據力系平衡原理來(lái)進(jìn)行的。

　　3.2 手腕

　　機械手的手腕連接于手和手臂之間, 用于調整手的方向。此機械手能旋轉任何角度, 所以手腕能分別獨立的繞X、Y、Z軸向實(shí)現轉動(dòng), 即實(shí)現手×腕的任何角度的伸縮和轉動(dòng)。

　　手腕回轉的驅動(dòng)力距M通常計按下式計算:

　　M摩———手腕支撐處的摩擦阻力矩 (N·m) ;

　　M偏——工件重心偏置的偏置力矩 (N·m) ;

　　M慣——手腕運動(dòng)的慣性力矩 (N·m) 。

　　3.3 手臂

　　手臂部是機械手的主要執行部件, 其作用是支承手部, 主要用來(lái)改變刀具的位置。手部在空間的活動(dòng)范圍, 主要取決于臂部的運動(dòng)形式。手臂部的運動(dòng)和結構形式, 對機械手的工作性能有著(zhù)較大的影響。設計時(shí)應注意下列幾點(diǎn):

　　1) 剛度要好。要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸。實(shí)踐證明, 空心桿比實(shí)心桿剛度大得多。常用鋼管作臂部和導向桿, 用工字鋼和槽鋼作支承板, 以保證有足夠的剛度。2) 偏重力矩要小。偏重力矩是指臂部的總重力對其支承或回轉軸所產(chǎn)生的力矩。其對臂部的升降運動(dòng)和轉動(dòng), 均將產(chǎn)生影響, 設計時(shí)應使臂部各部分的質(zhì)量分布合理, 以減少其偏重力矩。3) 自重要輕, 慣量要小。由于機械手在高速情況下經(jīng)常起停和換向, 為了減少在運動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)所產(chǎn)生的沖擊, 除了必須采取有效的緩沖裝置外, 還要力求結構緊湊, 自重輕, 以減少慣性力。

　　參考文獻

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