1951_取放工件機(jī)械手設(shè)計
1951_取放工件機(jī)械手設(shè)計,放工,機(jī)械手,設(shè)計
黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 1 頁氣動機(jī)械手摘要機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部,是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平的要標(biāo)志。因此,世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點之一。生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展帶動了整個機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展。現(xiàn)代工業(yè)中,生產(chǎn)過程的機(jī)械化,自動化已成為突出的主題。然而在機(jī)械工業(yè)中,加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序接起來,不僅費(fèi)時而且效率不高。同時人的勞動強(qiáng)度非常大,有時還會出現(xiàn)失誤及傷害。顯然,這嚴(yán)重影響制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況,它不存在重復(fù)的偶然失誤,也能有效的避免了人身事故。 隨著工業(yè)機(jī)械化和自動化的發(fā)展以及氣動技術(shù)自身的一些優(yōu)點,氣動機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。 本文就氣動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景作了簡單概述。關(guān)鍵詞:氣動技術(shù),氣動機(jī)械手,應(yīng)用與發(fā)展前言近 20 年來,氣動技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域快速拓寬,特別是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合,使整個系統(tǒng)自動化程度更高,控制方式更靈活,性能更加可靠;氣動機(jī)械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展,對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求;微電子技術(shù)的引入,促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制,控制精度不斷提高;由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點,國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。1.一般機(jī)械手的組成1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖: 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 2 頁(1) 手部 手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸,可把動作傳給手腕,以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕,開閉手指。 機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系模仿人的手指,分為無關(guān)節(jié),固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等,其中以二指用的最多??梢愿鶕?jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭,以適應(yīng)操作需要。 (2) 手臂 手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分 本課所做的機(jī)械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂 手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的抓住工件,并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確的工作,手臂的三個自由度都需要精確的定位。總括機(jī)械手的運(yùn)動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種,因此,它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線油缸、擺動油缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服油馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)等。 軀干是安裝手臂、動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。 1.2 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要有四種:液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動。其中以液壓氣動用的最多,占90%以上,電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。 液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運(yùn)動;利用擺動油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動平緩,可無級變速,自鎖方便,并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源,系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。 氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用4-6 個大氣壓,個別的達(dá)到 8-10 個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便,維護(hù)簡單,成本低。缺點是出力小,體積大。由于空氣的可壓縮性大,很難實現(xiàn)中間位置的停止,只能用于點位控制,而且潤滑性較差,氣壓系統(tǒng)容易生銹。電氣驅(qū)動采用的不多。現(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機(jī)作為動力,用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu);直線運(yùn)動則用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu);有的采用直線電動機(jī)。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等。 電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單,維護(hù),使用方便。驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動力,出力比較大;缺點是控制響應(yīng)速度比較慢。 機(jī)械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠,速度高,成本低;缺點是不易調(diào)整。 1.3 控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素,包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間和加速度等。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 3 頁控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求,設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲,然后再根據(jù)規(guī)定的程序,控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)械手也越來越多的地被應(yīng)用。2.氣動機(jī)械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面,數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。所以,在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍,重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手,以減輕勞動強(qiáng)度,改善作業(yè)條件,在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時,相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手,有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手,并考慮與計算機(jī)連用,逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。國外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多,發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料,以及點焊、噴漆等作業(yè),它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力,能反饋外界條件的變化,作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時,即能更正并自行檢測,重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看,近 30 多年來,氣動行業(yè)發(fā)展很快。20 世紀(jì) 70 年代,液壓與氣動元件的產(chǎn)值比約為 9:1,而 30 多年后的今天,在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家,該比例已達(dá)到 6:4,甚至接近 5:5。我國的氣動行業(yè)起步較晚,但發(fā)展較快。從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始,氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá) 20%以上,高于中國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC 技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,氣動技術(shù)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。3.氣動機(jī)械手的發(fā)展要求氣動技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動力源,以壓縮空氣為工作介質(zhì),進(jìn)行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù),是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。在氣動機(jī)械手的發(fā)展研究中有幾個主要的方向和要求。3.1 重復(fù)精度要求精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點的精確程度,它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次,機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要,如果一個機(jī)器人定位不夠精確,通常會顯示一個固定的誤差,這個誤差是可以預(yù)測的,因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機(jī)誤差的范圍,它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展,以及氣動伺服技術(shù)走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高,它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊,如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。3.2 模塊化設(shè)計要求有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的氣動機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù),而把模塊化拼裝的氣動機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 4 頁置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置,使機(jī)械手運(yùn)動自如。由于模塊化氣動機(jī)械手的驅(qū)動部件采用了特殊設(shè)計的滾珠軸承,使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機(jī)械手的一個重要特點。模塊化氣動機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能,擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍,是氣動機(jī)械手的一個重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動機(jī)械手和氣動機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因為智能閥島本來就是模塊化的設(shè)備,特別是緊湊型 CP 閥島,它對分散上的集中控制起了十分重要的作用,特別對機(jī)械手中的移動模塊。3.3 無油化工作要求為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求,不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步,新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料)的出現(xiàn),構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件,不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境,而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。3.4 機(jī)電氣一體化要求由“可編程序控制器 -傳感器 -氣動元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件,使氣動技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“ 反饋控制 ”;省配線的復(fù)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(jī)械手、氣動控制越來越離不開 PLC,而閥島技術(shù)的發(fā)展,又使 PLC 在氣動機(jī)械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手。4.氣動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀氣動機(jī)械手作為機(jī)械手的一種,它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠,可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作”’。而氣動機(jī)械手作為機(jī)械手的一種,它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護(hù)、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點。所以,氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工,食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等?,F(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線,尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線,大多采用了氣動機(jī)械手。車身在每個工序的移動;車身外殼被真空吸盤吸起和放下,在指定工位的夾緊和定位;點焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊,都采用了各種特殊功能的氣動機(jī)械手。高頻率的點焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個工序過程的高度自動化,堪稱是最有代表性的氣動機(jī)械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上,在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上,不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪,還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住,運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng),采用了平穩(wěn)加速的SIN 氣缸。氣動機(jī)械手用于對食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝;用于煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動機(jī)械手;自動加蓋、安裝和擰緊氣動機(jī)械手,牛奶盒裝箱氣動機(jī)械手等。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 5 頁此外,氣動系統(tǒng)、氣動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。如:氣動自動調(diào)節(jié)病床,Robodoc 機(jī)器人,da Vinci 外科手術(shù)機(jī)器人等。運(yùn)用中存在的問題:1.氣動機(jī)械手以壓縮空氣為動力,其工作速度的穩(wěn)定性較差,結(jié)構(gòu)剛度也不強(qiáng),響應(yīng)速度也受影響;2.氣動機(jī)械手因為空氣的可壓縮性,定位精度較難保證,難以準(zhǔn)確控制;3.氣動元件在工作過程中的噪音較大,并且難以消除;4.氣動機(jī)械手的效率不高;5.其他氣動元件常見問題。結(jié)束語氣動技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程,隨著氣動伺服技術(shù)走出實驗室,氣動技術(shù)及氣動機(jī)械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上日本、美國和歐盟氣動技術(shù)、氣動機(jī)械手方面最為領(lǐng)先。我國對氣動技術(shù)和氣動機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚,但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大,我國自主研制的許多氣動機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用,為研究高性能的氣動機(jī)械手奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于氣動機(jī)械手有結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護(hù)、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等諸多獨(dú)特的優(yōu)點,氣動機(jī)械手將越來越廣泛地進(jìn)人工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)1.徐炳輝.氣動手冊[M] .上??茖W(xué)技術(shù)出版社.2005.2.明仁雄等.液壓與氣動傳動 [M] .國防工業(yè)出版社.2003.3.黃純穎、于曉紅、唐進(jìn)元等編著.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計[M] .北京:高等教育出版社.2006.51 ~238.4.陸鑫盛、周洪.氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[M] .上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.1999.5.孫恒、陳作模、葛文杰.機(jī)械原理[M] .北京:高等教育出版社.2006.5~21. 陶湘廳、袁銳波、羅景氣.動機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[OL] .中國傳動網(wǎng).2008.6.吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計手冊 [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004:188~199. 7.陳新元、張安龍.裝配線機(jī)械手電氣混合控制[J] .液壓與氣動.2007(3) 。8.上海工業(yè)大學(xué)流控研究室.氣動技術(shù)基礎(chǔ)[M] .機(jī)械工業(yè)出版社.1982.9.[德]Werner deppert/kurt stoll.氣動技術(shù)——低成本綜合自動化 [M] .李寶仁譯.機(jī)械工業(yè)出版社.1999.10.王孝華、趙中林等.氣動元件及系統(tǒng)的使用與維修[M] .機(jī)械工業(yè)出版社.1996.11.袁子榮.液氣壓傳動與控制[M] .重慶大學(xué)出版社.2002.12.路甬祥.液壓氣動技術(shù)手冊[M] .機(jī)械工業(yè)出版社.2002.13.[美] saeed B.niku.機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論——分析、系統(tǒng)及應(yīng)用[M] .孫福春、朱紀(jì)洪、劉國棟等譯,孫增圻審校.電子工業(yè)出版社.2004.
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