文档介绍：第一章引言 1
工业机械手概述 1
液压机械手的设计要求 2
第二章机械手的整体设计方案 5
机械手的座标型式与自由度 6
机械手的手部结构方案设计 7
机械手的手腕结构方案设计 7
机械手的手臂结构方案设计 7
机械手的驱动方案设计 7
机械手的控制方案设计 8
机械手的主要技术参数 8
第三章手部结构设计 10
夹持式手部结构 10
第四章手腕结构设计 14
手腕的自由度 15
手腕的驱动力矩的计算 15
第五章手臂伸缩,升降,回转液压缸的尺寸设计与校核 21
手臂伸缩液压缸的尺寸设计与校核 21
手臂升降液压缸的尺寸设计与校核 22
手臂回转液压缸的尺寸设计与校核 23
第七章机械手的PLC控制系统设计 27
可编程序控制器的选择及工作过程 27
可编程序控制器的使用步骤 28
机械手可编程序控制器控制方案 29
第八章结论 36
致谢 37
参考文献: 38
第一章引言
工业机械手概述
工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的
“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,液压动作迅速,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。
液压技术有以下优点:
(1)体积小、重量轻,因此惯性力较小,当突然过载或停车时,不会发生大的冲击;
(2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度,并可实现无极调速;
(3)换向容易,在不改变电机旋转方向的情况下,可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换;
(4)液压泵和液压马达之间用油管连接,在空间布置上彼此不受严格限制;
(5)由于采用油液为工作介质,元件相对运动表面间能自行润滑,磨损小,使用寿命长;
(6)操纵控制简便,自动化程度高;
(7)容易实现过载保护。
液压机械手的设计要求
课题的设计要求
本课题将要完成的主要任务如下:
(1)机械手为通用机械手,因此相对于专用机械手来说,它的适用面相对较广。
(2)选取机械手的座标型式和自由度。
(3)设计出机械手的各执行机构,包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强,手部设计成可更换结构,不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件,在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。
(4)液压传动系统的设计
本课题将设计出机械手的液压传动系统,包括液压元器件的选取,液压回路的设计,并绘出液压原理图。
(5)机械手的控制系统的设计
本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制,本课题将要选取PLC型号,根据机械手的工作流程编制出PLC程序,并画出梯形图。
机械手的系统工作原理及组成
机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。
控制系统
(PLC)
位置检测装置
驱动系统
(液压传动)
执行机构
立柱
手臂
手腕
手部
图1-1机械手的系统工作原理框图
机械手的工作原理:机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序控制的条件下,采用液压传动方式,来实现执行机构的相应部位发生规定要求的,有顺序,有运动轨迹,有一定速度和时间的动作