機械手說明書

1、二維機械手設(shè)計任務書本文對二維機械手進行了總體方案設(shè)計，確定了機械手的座標型式和自由度，確定了機械手的技術(shù)參數(shù)。同時設(shè)計了機械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)，計算出了回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩。設(shè)計出了機械手的氣動控制系統(tǒng)，為避免氣缸的旋轉(zhuǎn)，采用雙導桿氣缸，確定了氣缸的尺寸外形。采用步進電機與諧波齒輪減速器實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)，同時對步進電機和諧波齒輪減速器進行了選型。采用壓力傳感器控制氣爪的夾持力，同時對壓力傳感器進行了選型。利用可編程序控制器對機械手進行控制，選取了合適的PLC型號，根據(jù)機械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機械手的工作時序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。第1章 緒論

2、1.1設(shè)計目的本課程設(shè)計是本門課程課堂教學的延伸和發(fā)展，是理論知識與工程實踐之間的銜接。課程設(shè)計的主要目的是通過對二維機械手機電控制裝置的設(shè)計，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。1.2設(shè)計內(nèi)容 首先要設(shè)計出機械手的結(jié)構(gòu)，并將機械手的原點（即原始狀態(tài)）定位右位，高位，伸出，放松狀態(tài)。在原始狀態(tài)下，機械手下降到低位，抓取工件，上升到高位，縮回，左旋到左位，伸出。在右工作臺上無工件時，機械手下降到低位，放松，然后上升到高位，縮

3、回，右轉(zhuǎn)，伸出到回原位。其動作邏輯關(guān)系圖如下：原位 下降夾緊上升縮回左旋轉(zhuǎn)90度伸出下降放松上升縮回右旋轉(zhuǎn)90度伸出采用PLC變成實現(xiàn)上述動作1.3設(shè)計要求(1) 設(shè)計并繪制硬件及接線圖(2) I/O表(3) PLC程序(4) 編制設(shè)計說明書第2章 總體方案設(shè)計2.1機械手機械部分設(shè)計機械手工作范圍：旋轉(zhuǎn)動作：旋轉(zhuǎn)角度范圍為360度 v=6r/min豎直移動：豎直移動范圍0到400mm v=100mm/s橫直移動：橫直移動范圍0到250mm v=100mm/s末端執(zhí)行結(jié)構(gòu)：氣動的手爪，能實現(xiàn)對工件的夾緊和放松，能抓起重20公斤的重物自由度數(shù)：3個自由度坐標形式：圓柱坐標2.2控制部分設(shè)計2.2

4、1具體的技術(shù)要求如下：通過機械手實現(xiàn)物品的搬運、傳輸?shù)裙δ堋９δ苌喜捎米詣釉O(shè)計，由啟動、停止、急停按鈕來控制。要求分清停止和急停的功能，停止時機械手執(zhí)行完此次任務后回到復位狀態(tài)而停止；急停時機械手無條件的立即停止，但是注意如果機械手爪上如有物體應注意抓緊防止手爪松動而使物體落下。要求有指示燈進行功能指示，如：自動指示燈、啟動指示燈、停止指示燈2.22驅(qū)動和控制系統(tǒng)該機械手的控制裝置采用PLC，通過PLC來控制步進機電或電磁閥，使機械手能夠自動實現(xiàn)上升、下降、旋轉(zhuǎn)、抓緊、松開等動作。步進電機控制旋轉(zhuǎn)動作，氣動控制豎軸移動、橫軸移動和手抓的抓放。 選用傳感器為壓力傳感器實現(xiàn)抓取力的檢測，行程開關(guān)來

5、實現(xiàn)位置檢測2.23總體設(shè)計方案簡圖： 第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1手爪的設(shè)計1.設(shè)計需滿足的要求：手爪所抓起物塊尺寸為直徑100mmX高度300mm,重量為20kg其行程為0275mm能實現(xiàn)對工件的加緊和放松，主要設(shè)計在于其是否有足夠的力來抓起物塊。手爪的傳感器為壓電傳感器用來檢測是否抓起物塊。手爪的總重量為；G=40N2、手爪氣缸連接件的設(shè)計：材料45鋼 法蘭盤 3、設(shè)計與手爪氣缸相連接的鋼桿 材料選Q235鋼 直徑D=20mm4、桿與手爪氣缸連接件設(shè)計：材料45鋼 法蘭盤5、橫梁與手爪部分的連接件設(shè)計：材料45鋼，4孔連接件第4章驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計4.1氣缸的設(shè)計4.11與手爪相連的氣缸的確定 F=4

6、D2-d2P F500N取d=0.5D,氣缸壓強取p=0.7MPa求得：氣缸的內(nèi)徑D=40mm活塞桿d=20mm材料 缸體：鋁合金 =2.7g/cm3 活塞桿：合金鋼 =7.9g/cm3 重量：G=20N缸體：53mm 4.12橫向移動雙導桿氣壓缸的確定本缸主要承受懸臂、爪部以及物件等的重量?；钊麠U受壓縮和彎曲由氣動手冊知：可選中小型氣缸 最大行程250mm 產(chǎn)品名稱：導桿氣缸-FEC氣缸的內(nèi)徑：D=32mm活塞桿d=20mm適用壓力范圍：00.5MPa缸體材料：Q235 活塞桿材料：Q235 缸體：346mm 4.13確定Z軸的雙導桿氣壓缸產(chǎn)品名稱：導桿氣缸-FEC由氣動手冊得知：可選中小型

7、氣壓缸缸的內(nèi)徑：D=50mm活塞桿d=25mm適用壓力范圍：00.5MPa缸體材料：鋁合金 =2.7g/cm3活塞桿材料：合金鋼 =7.9g/cm3缸體：513mm 4.2空壓機及控制元件的選擇4.21耗氣量的計算取活塞的伸出速度v=0.1m/s,經(jīng)計算水平氣壓缸的壓縮空氣量為Q1=312mm3/s 豎直氣壓缸缸Q2=785mm3/s 4.22選擇控制元件由于工作壓力=0.5MPa 由以上計算可選：三位四通電磁換向閥：德國博世力士樂4WE6E62/EG24N9K4二位二通電磁換向閥：22D-10B行程閥：XQ250612 使用壓力：0.15-0.8MPa節(jié)流閥：優(yōu)勢力士樂單向節(jié)流閥SVLD54

8、6P20S 壓力范圍：1MPa 減壓閥：Y43H/Y型活塞式蒸汽減壓閥 出口壓力范圍：0.11.0MPa 最高進口壓力：1.6MPa 油霧器：CAL20005000系列油霧器 最高使用壓力: 1.0MPa 空氣過濾器：臺灣氣立可CHELIC AFR-150 壓力范圍：0.5-8.5MPa (3.1m3/min)L18.5螺桿式空壓機 重 量：600 KG 驅(qū)動方式:皮帶 冷卻方式:風冷 排氣口徑: G1” 噪 音:631 電源 (V/ph/Hz): 380V-50HZ-3PH 外型尺寸：1150X885X1425mm 壓力：0.75-13Mpa功率：7.5-315KW4.3步進電機的選擇計算轉(zhuǎn)

9、矩：T=G X L=(200+40+20+100+150) X0.3=150N.mP=T X生產(chǎn)廠家:上海森創(chuàng)電機電氣公司 型號: 86BYG350AL-SAKSHL-0601 （3相）相數(shù)：3相混合式步進電機步距角：0.6/1.2 重量：2Kg 軸徑：12mm驅(qū)動器 規(guī)格型號：SH-30806 額定功率：400W 額定電壓：單相220VAV4.4諧波齒輪減速器的選用生產(chǎn)廠家：北京諧波傳動技術(shù)研究所型號:XB1機型：50 傳動比：61d=10mm D=18mm外形尺寸：170X75X754.5壓力傳感器的選用美國kulite壓力傳感器 型號:ISR超小型壓力傳感器-XCQ-093工作壓力：7bar 過載壓力：14bar 額定激勵電壓：10VDC/AC 輸入阻抗：1000 重量：0.4g參考文獻：【1】.李允文編著，工業(yè)機械手設(shè)計，廣東，機械工業(yè)出版社，1996【2】.天津大學工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)，天津，科學技術(shù)出版社，1980【3】.徐炳輝主編氣動手冊，上海，上?？茖W技術(shù)出版社，2005【4】.美國kulite 壓力傳感器設(shè)計手冊【5】.徐灝主編，機械設(shè)計手冊第二版，機械工業(yè)出版社【6】.諧波減速器的選用 【7】.雙導桿氣缸的選用 【8】.步進電機的選用【9】壓力傳感器的選用 參考文獻：【1】.李允文編著，工業(yè)機械手設(shè)計，廣東，機械工業(yè)出版社，1996【2】