氣動翻轉機械手部件設計[動畫仿真][PPT]【CAD圖紙和文檔終稿可編輯】

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省配線的復合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 而今, 電磁閥的線圈功率越來越小, 而PLC 的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線圈變得越來越可能。氣動機械手、氣動控制越來越離不開PLC, 而閥島技術的發(fā)展, 又使PLC 在氣動機械手、氣動控制中變得更加得心應手[17-22]。 4 氣動機械手原理及部件舉例 4.1 驅動力為由氣缸驅動 圖2為一常用氣動機械手的結構示意圖。有四個氣缸組成，能在三個坐標內工作，控制的執(zhí)行元件數目是四個：即由立柱回轉缸A實現(xiàn)機械手正、反轉的運動，立柱升降缸B實現(xiàn)機械手下降、升起的運動，夾緊缸C實現(xiàn)機械手夾緊、松開的運動，伸縮缸D實現(xiàn)機械手伸出、縮回的運動。驅動方式為在開口處通入空氣，即可實現(xiàn)運轉。 圖2氣缸驅動的機械手舉例1 在機械手加持物料時，需要氣缸C、D兩個聯(lián)動實現(xiàn)：即機械手先生出至物料處、再夾緊物料，反向需先松開物料、再收回機械手的運動。在加工和裝配零件時，存在對氣缸C的固定氣缸D活塞桿的運動限位等問題。而且整體結構比較大，對一些受結構限制的場合，采用這種夾持結構就存在一些不足[3]。 圖3示是用于某設備上的機械手的結構示意圖, 它由4個氣缸( 3個滑動氣缸, 1個擺動氣缸組成, 可在3個坐標內工作, 圖中A 為夾緊氣缸,其活塞退回時夾緊工件, 活塞桿伸出時松開工件。B缸為長臂伸縮缸, 可實現(xiàn)伸出和縮回動作。C 缸為立柱升降缸。D缸為立柱回轉缸。圖中的發(fā)信裝置為行程閥[4]。 圖3氣缸驅動的機械手舉例2 4.2 機械手夾持部件結構示意圖 4.2.1 外夾持型機械手 圖4為一種較簡單平行開閉手爪的結構。氣缸的活塞有壓縮空氣驅動，通過活塞桿7上的支點軸2帶動撥叉3轉動，再通過傳動軸4使手爪1沿導向槽做平行移動，圖中為雙作用氣缸，也可為單作用氣缸返回運動靠彈簧完成。該結構的特點是重量輕，體積小，最小型重量為75g，最大型為300g，因此，可以與小型機械手配套使用[5]。 圖4外夾持型鉸鏈式平行開閉手爪結構示意圖 4.2.2 內夾持型機械手 前面介紹的是外加持機械手，下面介紹一種內加持的機械手。 圖5所示的基于鉸桿-杠桿串聯(lián)增力機構的內夾持氣動機械手, 主要由氣壓缸、鉸桿1 和1c、杠桿2和2c組成。當壓縮空氣的方向控制閥處于圖1所示左位工作狀態(tài)時, 氣壓缸的左腔即無桿腔進入壓縮空氣, 推動活塞向右運動, 導致鉸桿1和1c的壓力角A變小, 通過角度效應第一次把輸入力放大, 然后傳遞到恒增力杠桿機構2和2c上, 再一次將輸入力進行放大, 變?yōu)閵A持工件的作用力F。當方向控制閥處于右位工作狀態(tài)時, 氣壓缸的右腔即有桿腔進入壓空氣, 推動活塞向左運動, 夾持機構松開工件[6-21]。 圖5內夾持型機械手舉例 5 國內優(yōu)秀氣動機械手設計舉例 5.1 與模具切割相結合 第一個是鄭州輕工業(yè)學院和紡織工學院的老師設計的機械手，如圖6所示，它是與磨具切割想配合的一種設計。如圖所示，機械手由手部——手指（3）和夾緊氣缸（1）、手腕——拉伸臂（2）和拉伸氣缸（4）、手臂——剝離臂（5）和剝離氣缸（6）以及底座（D）組成。機械手的手部采用單支點回轉式活動手指配合以固定手指，在夾緊氣缸（1）的作用下夾持模組橡膠襯圈上的“凸耳”。為使手指在夾持襯圈的過程中不出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，特在手指端部加工有鋸齒型斜槽，拉伸臂（2）和剝離臂（5）在后部鉸支的拉伸氣缸（4）和剝離氣缸（6）的作用下，分別繞支點（B）和支點（C）擺動，同時在切割裝置的配合下，完成襯圈的拉伸、切割和剝離任務。機械手通過底座（D）與自動剝離機有機相連，與剝離機其他機構協(xié)調動作[9]。 圖6 氣動式機械手 5.2 機械手虛擬樣機 第二種如圖所示，設計的新型氣動機械手的虛擬樣機如圖1所示,其中腰部轉動關節(jié)由比例流量閥式擺動氣缸實現(xiàn); 大臂和中臂之間的俯仰運動由比例流量閥驅動單出桿雙作用直線汽缸實現(xiàn)。而中臂與小臂之間由可調支撐件來手動調節(jié)角度, 并配合調節(jié)小臂的螺紋連接件, 來控制機械手末端在笛卡爾空間坐標系中的位置。手抓部位的夾持力通過控制直線氣缸來調節(jié)。 圖7 機械手虛擬樣機 在設計的機械手虛擬樣機中, 底座與軀干以固定副相連, 軀干與大臂以轉動副相連, 大臂與中臂以轉動副相連, 中臂、可調支撐和小臂以固定副相連, 小臂與手腕以固定副相連, 直線氣缸部位以平動副相連, 添加約束后如圖所示[10]。 5.3 高精度機械手 第三種如圖8所示。機械手具備有：水平缸X軸方向移動、垂直升降缸Y軸方向運動、伸縮缸Z軸方向伸縮及伸擺缸繞Z軸選裝四個自由度（手指開合不記）。由于手臂采用懸臂方式，活塞缸所承受的徑向彎曲力矩較大，為解決這個問題，我們用了具有良好導向性能的高精度導軌型無桿缸和導向型伸縮缸。手指采用兩只肘潔是卡爪，通過鋁合金奧通和伸擺缸連接，增強了伸縮氣缸的導向型和抗彎能力。手指采用自行設計的V型塊，也可以根據被夾工件實際形狀要求設計成不同的結構。無桿缸、升降缸和伸擺缸通過硬質鋁合金連接板連接，結構簡單，便于加工和連接。位移傳感器和無桿缸相連，檢測X軸方向位移 [11]。 圖8 氣動機械手結構圖 6 總結 經過一段時間的學習和文獻參考，我對氣動機械手有了基本的認識，對機械手的發(fā)展歷程以及未來的研發(fā)趨勢也有了一定的了解。我國的氣動機械手起步較晚，但涌現(xiàn)出了一大批構思巧妙、設計精良的氣動機械手，爆破[19-20]、搬運、夾持的研究也取得了很大的成果。本課題希望在原有的氣動翻轉機械手加以改進，提高它的生產效率。 參考文獻 [1]陶湘廳，袁銳波，羅璟.氣動機械手的應用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 機床與液壓, 2007, 35(8):226-228. 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