自动上下料机械手ppt

1、课课 程程 设设 计计数控机床上下料装置设数控机床上下料装置设计计班级：机自班级：机自1207项目小组成员和分工：项目小组成员和分工：组长组长卢琨卢琨气动选定方案气动选定方案卢琨卢琨气动设计气动设计马晓阳马晓阳机械部分设计机械部分设计李浩李浩项目指导老师：郭力项目指导老师：郭力设计依据设计依据 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合机器所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强及重体力劳动场合机器所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。在机械行业中，机械手度，另一方面可以大大提高

2、劳动生产率。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应

3、性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。机械手的研究设计具有重要意义。现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几个缺

4、点：个缺点：1、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、泄露损失等、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、泄露损失等2、工作时受温度变化影响较大。、工作时受温度变化影响较大。3、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。4、液压元件价格较高。、液压元件价格较高。鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优点：鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优点：1、介质提取和处理方便。、介质提取和处理方便。2、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性

5、好。3、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可以建立即可以建立起所需要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。起所需要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。4、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件材料和加工精度要求，制造容易，成本较低。材料和加工精度要求，制造容易，成本较低。国内外相关情况国内外相关情况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于

6、操作工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修）；和维修）；2机械结构向模块化、可重构化发展；机械结构向模块化、可重构化发展；3工业机器人控制系统向基于工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化、器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结准化、网络化、器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性；构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性；4多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用；我国的工业机器人从我

7、国的工业机器人从80年代年代“七五七五”科技攻关开始起步，起步较晚，科技攻关开始起步，起步较晚，技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离；技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离；但在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、但在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。 设计目的设计目的目前，我国大多数工厂的生产线上数控

8、机床装卸工件仍由人目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率作效率,降低成本降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统并使生产线发展成为柔性制造系统,适应适应现代机械行业自动化生产的要求现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺针对具体生产工艺,结合结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动

9、生产率。本机械手主要与械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。无人化。设计构思设计构思 选取机械手的座标形式和自由度选取机械手的座标形式和自由度 设计机械手的各执行机构，包括手部、手设计机械手的各执行机构，包括手部、手腕、手臂等部件的设计。腕、手臂等部件的设计。 设计出机械手气压传动系统，包括气动元设计出机械手气压传动系统，包括气动元件的选取，气动回路的设计，并绘出气动件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图和电子原理图和电子控制图。控制图。机械手的标型式与自由度机械手的标型

10、式与自由度 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角标型式、圆柱标型式，球标型式和关节标式可分为直角标型式、圆柱标型式，球标型式和关节标型式。由于本机械手在上下料时具有升降、收缩及回转型式。由于本机械手在上下料时具有升降、收缩及回转运动，因此，运动，因此，采用圆柱标型式采用圆柱标型式。相应的机械手具有三个。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。手部结构设计手部

11、结构设计 为了使通用性较强，手部设计可更换结构，当工件是棒为了使通用性较强，手部设计可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手指来抓取而传送工件，当工件是板料时，使用夹持式手指来抓取而传送工件，当工件是板料时，使用气流负压式来吸盘而传送工件。料时，使用气流负压式来吸盘而传送工件。 手腕结构设计手腕结构设计 考虑到机械手的通应性，同时由于被抓取工件时水平放考虑到机械手的通应性，同时由于被抓取工件时水平放置，因此手腕必须有回转才满足工作的要求。因此，手置，因此手腕必须有回转才满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气回转气缸缸。 手臂结构设计手臂结构设计 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度，即手臂按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降式通的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降式通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种动作由臂的各种动作由气缸气缸实现。实现。机械手结构构示意图机械手结构构示意图其中其中A缸为抓取机构的松紧缸，缸为抓取机构的松紧缸，A缸活塞后退时抓紧工件，缸活塞后退时抓紧工件，A缸活塞前进缸活塞前进时松开工件。时松开工件。B缸为长臂伸缩