鋸片磨床機(jī)械手

32-題目鋸片磨床機(jī)械手摘要本課題為解決在鋸片磨床或加工中心上鋸片上料和卸料，實(shí)現(xiàn)機(jī)床無(wú)人生產(chǎn)，根據(jù)所要抓取物料的特點(diǎn)及機(jī)械手所工作的環(huán)境設(shè)計(jì)鋸片磨床機(jī)械手，所設(shè)計(jì)的機(jī)械手是針對(duì)抓取鋸片等類(lèi)似零件，要求能實(shí)現(xiàn)鋸片上料和下料的功能，并且要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使該機(jī)械手設(shè)計(jì)成為此類(lèi)（抓取薄鋸片零件）中最經(jīng)濟(jì)的機(jī)械手，它能改善工人的勞動(dòng)條件，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，擬定機(jī)械手的總體方案，完成機(jī)械手重要零件的選型、完成機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及基于PLC對(duì)機(jī)械手的控制。并繪制總裝圖和必要的零部件圖。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)氣動(dòng)控制系統(tǒng)AbstractThistopicistosolvethematterthatsawbladesareretrievinganddumpinginthesawbladegrinderormachiningcenter，sothemachinescanproductbythemselves.accordingtothetraitofthegrabbingmaterialsandtheenviromentwherethemagichandwork,wedesignthemagichandofsawblandgrinder.Themagichandtodesigndirecttowardgrabthesawbladepartsandtheanalogy.Thefuctionofthismagichandisretrievinganddumpingthesawblades.theStructureneedtobesimple.Thismagichandwewilldesignwillbethemostecomonicalhandinthehandofthegrabbingthesawbladeparts.itcanimprovetheworkingcondition,allievitetheworkingstrength,increasethelaborproductivitydramatically,speedupthepaceoftheindustrytomechanizeandautomate.Applycomprehensivlythebasictheories,basicknowledgeandrelatedmachinedesignprofessionknowledge,drafttheoverallscheme,completethetypeelectionoftheimportantpartinthemagichand,finishthedrivingsystemofthemagichand,andthePLC-basedtowadcontrolingthemagichand.Atlastfinishtheplanofthegeneralassemblydrawing,andthenecessarypartsdrawing.Keyword:IndustrymachinehandStructureThepneumaticControlsystem目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告………………16引言………………161概述…………………………161.1工業(yè)機(jī)械手概述……………161.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r……………171.3機(jī)械手的組成………………191.4機(jī)械手的分類(lèi)………………191.5機(jī)械手的意義………………192機(jī)械手總體設(shè)計(jì)………………………202.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析…………202.2總體方案擬定………………212.3機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)……………

…223鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計(jì)………243.1末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………243.2機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………283.3機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………294機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分………………294.1方案的確定………………294.2氣缸的選擇…………………325基于PLC對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………366設(shè)計(jì)體會(huì)……………42參考文獻(xiàn)…………………………43畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告隨著人類(lèi)進(jìn)入信息時(shí)代，以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了巨大變化。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所生產(chǎn)裝備的性能、質(zhì)量和運(yùn)用，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步有很大的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。鋸片磨床機(jī)械手是鋸片生產(chǎn)企業(yè)為改善工人的勞動(dòng)條件，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在鋸片磨床或加工中心上加工鋸片時(shí)配備機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)鋸片的上料和下料，使一個(gè)工人操作多臺(tái)鋸片磨床成為可能。沒(méi)有配備機(jī)械手的磨床需要工人不停的跟換鋸片并且鋸片在加工時(shí)工人需要等待，浪費(fèi)了勞動(dòng)力，而在市場(chǎng)上，大量的機(jī)械手可以隨處購(gòu)買(mǎi)，但是專(zhuān)業(yè)針對(duì)抓取鋸片的機(jī)械手并不多見(jiàn)，市場(chǎng)上的機(jī)械手多數(shù)是通用性，價(jià)格較昂貴，故設(shè)計(jì)一只針對(duì)抓鋸片的機(jī)械手是很有前景的。此機(jī)械手的設(shè)計(jì)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐，并為專(zhuān)用機(jī)械手一族增貼一員。引言機(jī)械工業(yè)作為國(guó)家的基礎(chǔ)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，具有舉足輕重的地位。不論是傳統(tǒng)工業(yè)，還是高科技產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所生產(chǎn)裝備的性能、質(zhì)量和運(yùn)用，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步有很大的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們教學(xué)實(shí)踐中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。它綜合運(yùn)用了大學(xué)四年內(nèi)所學(xué)的理論知識(shí)，并結(jié)合了具體的實(shí)際要求，使我能在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)四年的所學(xué)所知有了更進(jìn)一步的掌握和理解，也為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。我會(huì)盡自己最大的努力做好。1概述1.1工業(yè)機(jī)械手概述工業(yè)機(jī)械手（以下簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)械手）是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù),并且成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。而可編程邏輯控制器(PLC)由于其具有的高可靠性、編程方便、易于使用和修改、易于擴(kuò)展和維護(hù)、環(huán)境要求低、體積小巧、安裝測(cè)試方便等性能在工業(yè)控制中有著廣泛的應(yīng)用。這種新技術(shù)發(fā)展很快逐漸形成一門(mén)新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手實(shí)物圖如下圖所示：機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為大家所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。因而，受到各先進(jìn)國(guó)家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)部門(mén)的重視。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展的需要。在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，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(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_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(jué)、視覺(jué)等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。此外，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)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(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得一定成績(jī)。視覺(jué)功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類(lèi)、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺(jué)功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺(jué)反饋控制裝置。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺(jué)作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過(guò)裝在手指內(nèi)的敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小?？傊?，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于更換工件，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。本機(jī)械手是針對(duì)故抓取鋸片實(shí)現(xiàn)鋸片的上料和下料的專(zhuān)用機(jī)械手，是將機(jī)械手與柔性制造系統(tǒng)和柔性制作單元相結(jié)合，使機(jī)械能與鋸片磨床系統(tǒng)相結(jié)合或與加工中心系統(tǒng)相結(jié)合，此機(jī)械手為典型的抓取薄片大面積的機(jī)械手，同類(lèi)機(jī)械手在國(guó)內(nèi)和國(guó)外都已有生產(chǎn)，但是多數(shù)同類(lèi)機(jī)械手為通用機(jī)械手，價(jià)格較昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)制，自由度大，但是針對(duì)中小型企業(yè)，企業(yè)人員在機(jī)械手的選型時(shí)考慮機(jī)械手要完成基本的功能的同時(shí)還極力追求在機(jī)械手價(jià)格低廉，故設(shè)計(jì)一只針對(duì)鋸片磨床機(jī)械手在鋸片生產(chǎn)行業(yè)是很有前景的。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)械手市場(chǎng)也起到了促進(jìn)的作用。1.3機(jī)械手的組成

以下結(jié)機(jī)械手由構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)——驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——控制系統(tǒng)——智能系統(tǒng)四部分組成。1.4機(jī)械手的分類(lèi)機(jī)械手一般分為三類(lèi)：第一類(lèi)是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類(lèi)是需要人工才做的，稱(chēng)為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類(lèi)是用專(zhuān)用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱(chēng)為“MechanicalHand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。在國(guó)外，目前主要是第一類(lèi)通用機(jī)械手，國(guó)外稱(chēng)為機(jī)器人。本課題所做的機(jī)械手是屬于第三類(lèi)機(jī)械手。1.5機(jī)械手的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)例。其他部門(mén)，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下：1.5.1提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)物料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。1.5.2改善勞動(dòng)條件，避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。1.5.3可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，機(jī)械手以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。由上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。2機(jī)械手總體設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析鋸片磨床機(jī)械手所要達(dá)到的功能：所設(shè)計(jì)的機(jī)械手是鋸片在鋸片磨床上或加工中心上加工時(shí)，完成鋸片的上料和下料。1.作業(yè)對(duì)象的分析：鋸片的尺寸（直徑250mm-500mm），厚4mm材料：合金鋼鋸片示意圖：2.機(jī)床尺寸及作業(yè)范圍的確定本機(jī)械手設(shè)計(jì)以加工中心工作臺(tái)尺寸為設(shè)計(jì)依據(jù)，該機(jī)械手設(shè)計(jì)成可拆卸式，即可安裝在加工中心上，也可安裝在鋸片磨床等其他類(lèi)似尺寸的機(jī)床實(shí)現(xiàn)鋸片的上下料加工中心工作臺(tái)示意圖如下圖所示：實(shí)地調(diào)查加工中心工作臺(tái)，其四個(gè)角落都可安裝機(jī)械手，機(jī)械手總體高度在850mm，砂輪離鋸片夾具的空間在50mm左右，即設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)上下移動(dòng)量要控制在30mm左右。鋸片夾具體離可安裝機(jī)械手的位置范圍在800mm左右。2.2總體方案擬定（1）方案一：考慮用一只機(jī)械手安裝在加工中心工作臺(tái)，靠前門(mén)位置的左或右角落。以靠門(mén)右角落為例，機(jī)械手要完成取料搬運(yùn)下料返回（等待加工完成）空運(yùn)轉(zhuǎn)取料搬運(yùn)下料返回。等待時(shí)間及空運(yùn)轉(zhuǎn)降低了工作效率，將鋸片分成三個(gè)區(qū)：未加工的鋸片放入毛坯區(qū)，正在加工的鋸片的工作區(qū)稱(chēng)為工作區(qū)，已加工的鋸片放入已加工區(qū)。若將三個(gè)區(qū)從左往右安排如圖所示，此設(shè)置直觀，不妨礙人員觀察檢驗(yàn)工作情況，但一只機(jī)械手的行程就加長(zhǎng)，整個(gè)送料過(guò)程穩(wěn)定性要求高，所驅(qū)動(dòng)的手臂也過(guò)長(zhǎng)，手臂要走很長(zhǎng)的直線路程，即要設(shè)計(jì)成直角坐標(biāo)型如圖，驅(qū)動(dòng)所需的力及驅(qū)動(dòng)方式都將變得困難。（2）方案二：考慮到上述方案中，機(jī)械手手臂過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，將機(jī)械手設(shè)計(jì)成圓柱坐標(biāo)型。其手臂長(zhǎng)度不變。鋸片的三個(gè)區(qū)分布在以機(jī)械手安裝的位置為中心，手臂為半徑的弧線上如圖所示：注：工作臺(tái)可以左右前后移動(dòng)。這種設(shè)計(jì)雖然解決了機(jī)械手的行程過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，整只機(jī)械手占據(jù)空間范圍小，但是鋸片的已加工區(qū)分布在靠門(mén)位置，不利于人員觀察，一只機(jī)械手即要完成（毛坯區(qū)）上料（工作區(qū)）下料（空運(yùn)轉(zhuǎn)至毛坯區(qū)）等待（空運(yùn)轉(zhuǎn)至工作區(qū)）上料（已加工區(qū)）下料，機(jī)械手路程來(lái)回復(fù)雜，機(jī)械手位置精度要求變高所驅(qū)動(dòng)各種運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件變多，控制方式也將變的復(fù)雜。（3）方案三：考慮到上述兩個(gè)方案的利弊，我們考慮用兩只機(jī)械手分布在加工中心兩個(gè)角落，一只機(jī)械手負(fù)責(zé)上料，另一只機(jī)械手負(fù)責(zé)下料，機(jī)械手分工明確。兩只機(jī)械手都分別安裝在工作臺(tái)后部的左角落和右角落。鋸片的三個(gè)區(qū)分部在工件臺(tái)中心如圖所示，上料機(jī)械手要完成（毛坯區(qū)）上料（運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn)（工作區(qū)）下料空載返回。下料機(jī)械手要完成空載回轉(zhuǎn)（工作區(qū)）取料（運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn)（已加工區(qū)）下料為使機(jī)械手提高效率，上料機(jī)械手收到下料手取物料時(shí)的信號(hào)就啟動(dòng)，兩只機(jī)械手時(shí)間相互嵌套，降低總運(yùn)行時(shí)間。第三個(gè)方案兩只機(jī)械手分工明確，每只機(jī)械手都有上料與下料的過(guò)程，兩只機(jī)械手可以做成相同的機(jī)械本體，只要對(duì)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)過(guò)程的控制進(jìn)行變化，就會(huì)產(chǎn)生不同的效果。本機(jī)械手采用PCL對(duì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，編寫(xiě)相應(yīng)的控制程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手相應(yīng)的功能。對(duì)比各個(gè)方案，采用方案三。最終確定鋸片磨床機(jī)械手的總體方案：采用圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度一般，適于搬運(yùn)作業(yè)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。采用兩個(gè)自由度（Z軸上下，θ回轉(zhuǎn)）即能達(dá)到要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，易驅(qū)動(dòng)控制。2.3機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)機(jī)械手所要到達(dá)的性能參數(shù)：最大質(zhì)量6.123kg最小質(zhì)量為1.53kg最大負(fù)荷重量60N回轉(zhuǎn)速度ω=30°/sθ軸最大運(yùn)動(dòng)范圍60°Z軸最大運(yùn)動(dòng)范圍30mm自由度：2個(gè)自由度3鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計(jì)3.1末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手末端的執(zhí)行器是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來(lái)設(shè)計(jì)的。本機(jī)械手要抓取直徑為250mm-500mm，厚度4mm，重為60N的鋸片盤(pán)。為抓取鋸片，末端執(zhí)行器提出三個(gè)方案。方案一：夾鉗式取料夾鉗式取料通過(guò)手指的開(kāi)合動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的夾持。手指是直接與工件接觸的部件。手部的取料和卸料就是通過(guò)手指的開(kāi)張與閉合實(shí)現(xiàn)的。若用夾鉗式取料手抓取直徑250mm-500mm的重為60N的鋸片盤(pán)。夾鉗手指張開(kāi)范圍很大（如圖所示），夾鉗手指的開(kāi)合范圍必定要選取可調(diào)裝置，由于鋸片是圓盤(pán)形狀，用兩個(gè)夾鉗手指取圓盤(pán)時(shí)，必定重心不穩(wěn)，即要設(shè)計(jì)三個(gè)手指均勻分布，取料與卸料才可靠。三個(gè)手指同時(shí)開(kāi)合，增加了驅(qū)動(dòng)的難度，設(shè)計(jì)三個(gè)手指增加了末端執(zhí)行器的復(fù)雜程度。三個(gè)手指的末端執(zhí)行器還要設(shè)計(jì)可調(diào)裝置，此手爪結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，若要用夾鉗式取料手取鋸片圓盤(pán)，要設(shè)計(jì)開(kāi)合范圍在120度的手指，設(shè)計(jì)三個(gè)開(kāi)合手指保證取料可靠。所需夾緊力為：，Q：被加持物體的重量；f：手指接觸面的摩擦系數(shù)。在計(jì)算手爪驅(qū)動(dòng)力時(shí)，除了要考慮被夾持的重力外，還要考慮夾持物在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生慣性力、振動(dòng)等因素。實(shí)際上的驅(qū)動(dòng)力為：，其中：:安全系數(shù)，一般取；:工作條件系數(shù)，一般?。籉：理論驅(qū)動(dòng)力；η：手爪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，一般取0.85~0.9。三個(gè)取料手指的長(zhǎng)度L＞3250，取料手指的重量太重，驅(qū)動(dòng)手手指開(kāi)合難度加大，手指是向下懸空，取料時(shí)，抓取物體，除了要抓取物體，還要克服自身手指的重力。所以?shī)A鉗式取料手的方案不合適。方案二：磁吸式吸附手磁吸式吸附手是用接通和切斷電磁鐵電流的方法來(lái)吸，放具有磁性的物體。吸取鋸片圓盤(pán)時(shí)，為使鋸片在運(yùn)送中可靠，選取三個(gè)電磁吸盤(pán)吸住鋸片。電磁吸盤(pán)可以吸取不同直徑規(guī)格的圓盤(pán)，只要求得吸取圓盤(pán)所需的電磁吸力即可，選用公式，以提取最大負(fù)荷重量60N計(jì)算得所需的吸力。若直徑小500mm的圓盤(pán)，其重量也小于60N。在吸取其他規(guī)格的鋸片時(shí)吸力有剩余，吸盤(pán)可能會(huì)吸附其他金屬材料的東西。若吸力剩余量又可以吸附一個(gè)鋸片盤(pán)，那么一次吸附就吸附了兩個(gè)鋸片。吸物取料時(shí)，鋸片毛坯盤(pán)是一個(gè)疊放在未加工區(qū)，磁吸式取料手吸力控制不好，就會(huì)引起一次吸取物料會(huì)吸取多盤(pán)鋸片毛坯。卸料時(shí)，磁吸式取料手從加工區(qū)域?qū)⒁槐P(pán)已加工的鋸片吸取放入已加工區(qū)，若吸力剩余較多，還未將鋸片卸下，其他已加工好的鋸片都會(huì)從已加工區(qū)下方，吸到機(jī)械手。由于鋸片的尺寸規(guī)格在變，對(duì)于吸力的控制比較難，所以選取磁吸式取料手的方案也是不合適的。方案三：氣吸式吸附手氣吸式吸附手是由吸盤(pán)，吸盤(pán)架及氣路系統(tǒng)組成。氣吸式吸附機(jī)械手的原理是：當(dāng)吸盤(pán)內(nèi)抽成負(fù)壓時(shí)，吸盤(pán)外部的大氣壓力將把吸盤(pán)靜靜地壓在被吸物體上。吸盤(pán)的吸力是由吸盤(pán)皮碗的內(nèi)、外壓力造成的。應(yīng)用氣吸式吸附手的特點(diǎn)是：鋸片的端面有略微的內(nèi)凹，鋸片的重量屬于輕型物料，采用橡膠材料的吸盤(pán)，通過(guò)橡膠的緩沖壓力壓向鋸片端面，能迅速使吸盤(pán)內(nèi)腔與鋸片端面形成封閉空間，一旦形成密閉空間后，對(duì)吸盤(pán)進(jìn)行抽氣，使吸盤(pán)內(nèi)腔達(dá)到所需的負(fù)壓，提起物料。這種方法即簡(jiǎn)單又方便。通過(guò)試驗(yàn)，選取橡膠吸盤(pán)吸取略帶內(nèi)凹的端面能形成密封空間，采用三個(gè)50mm直徑的吸盤(pán)足以提起60N的鋸片，通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證所選吸盤(pán)的可靠性。要吸取直徑為250mm-500mm，厚4mm的鋸片圓盤(pán)（中間有直徑50mm孔作為磨床上磨削定位孔）。為使60N的鋸片在運(yùn)送中可靠，初選三個(gè)直徑為50的吸盤(pán)。吸盤(pán)的吸力公式為,吸盤(pán)的吸力F要大于被吸附物體的重力。選吸盤(pán)吸力F＞60N,F取70N。其中：大氣壓力P：內(nèi)腔壓力:安全系數(shù)，一般??；:工作條件系數(shù)，一般?。?姿態(tài)系數(shù)，當(dāng)吸附表面處于水平位置時(shí)取；S：吸盤(pán)負(fù)壓腔再工件表面積上的吸附面積吸物時(shí)，吸盤(pán)內(nèi)要產(chǎn)生負(fù)壓。負(fù)壓的產(chǎn)生方法有：（1）擠壓排氣式吸盤(pán)。該種方式是靠外力將吸盤(pán)皮碗壓向被吸物體表面，吸盤(pán)內(nèi)腔空氣被擠壓出去，形成吸盤(pán)內(nèi)腔負(fù)壓，吸盤(pán)從而吸住物體。這種方式形成吸力不大，而且不可靠。這種吸盤(pán)適用于日常生活中的吸盤(pán)掛鈞，靠力將吸盤(pán)吸在瓷磚上，但對(duì)于我們機(jī)械手的末端執(zhí)行器，吸取鋸片一定要可靠，而且這種吸盤(pán)要靠外力控制，鋸片規(guī)格很多，重量不等，設(shè)置及控制較困難。（2）真空泵排氣式吸盤(pán)。真空排氣吸盤(pán)是利用真空泵將盤(pán)內(nèi)空氣抽出，形成吸盤(pán)內(nèi)腔負(fù)壓，吸盤(pán)吸住物體。當(dāng)控制閥將與大氣連通時(shí)，吸盤(pán)失去吸力，被吸附物體靠自重，脫離吸盤(pán)。所以若選取真空泵排氣式吸盤(pán)，就要在洗盤(pán)外連接一個(gè)真空泵，這個(gè)真空泵的作用就是將吸盤(pán)內(nèi)空氣抽出，使盤(pán)內(nèi)真空度達(dá)到所需的真空度。由于選取三個(gè)吸盤(pán)吸取鋸片時(shí)所需的真空度達(dá)真空度以絕對(duì)壓力P表示真空度=大氣壓力-絕對(duì)壓力負(fù)壓為由鋸片最大質(zhì)量為6.123公斤（kg），吸盤(pán)直徑約為50mm，數(shù)量為三個(gè)，為吸取質(zhì)量為6.123公斤的鋸片選用真空泵的極限真空度要求小于。（3）氣流負(fù)壓式：工作原理為控制閥將來(lái)自氣泵的壓縮空氣接通至噴嘴，壓縮空氣通過(guò)噴嘴形成高速射流，吸盤(pán)腔內(nèi)的空氣被帶走形成負(fù)壓，吸盤(pán)吸住物體，雖然這樣方式真空度很高，吸物很可靠，但是價(jià)格昂貴，對(duì)于只吸取質(zhì)量為6.123公斤鋸片的機(jī)械手，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性，初步確定末端執(zhí)行器：真空泵排氣式吸附手。原理圖如下圖所示：將三個(gè)吸盤(pán)接同一管路，當(dāng)取物料時(shí)，真空泵抽氣時(shí)三個(gè)吸盤(pán)內(nèi)同時(shí)形成負(fù)壓。在物料運(yùn)送過(guò)程中真空泵達(dá)到極限壓力，這樣就不須要安裝保壓閥。在物料的取料過(guò)程中，一種方法是將真空泵放氣，使吸盤(pán)腔內(nèi)的氣壓值達(dá)到與大氣壓一致時(shí)，物料就由自身重力作用卸下。另一種方法是為使吸盤(pán)內(nèi)的大氣壓值與大氣壓一致，可以在吸盤(pán)與真空泵的連接處設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)口裝置在下料過(guò)程中，將這個(gè)裝置開(kāi)口使管內(nèi)與管外連通，這樣吸盤(pán)內(nèi)也就有與外界同樣的大氣壓。這個(gè)裝置由控制系統(tǒng)控制，當(dāng)機(jī)械手在進(jìn)行上料與運(yùn)送過(guò)程中，這個(gè)裝置一直是關(guān)著的，沒(méi)有與大氣相連。當(dāng)接到下料的信號(hào)時(shí)，這個(gè)裝置打開(kāi)與大氣相連，使物料卸下，其安裝位置如圖所示由于真空泵選型要根據(jù)吸盤(pán)所達(dá)到的真空度，真空泵的價(jià)格相對(duì)較高，并且考慮到我們?cè)O(shè)計(jì)所需的真空度并不高，利用真空泵不經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)一種的裝置用活塞對(duì)密閉容器抽氣達(dá)到所需真空度，這種設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能達(dá)到本機(jī)械手吸取鋸片的要求。原理圖為：3.2機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)械手采用圓柱型坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，其簡(jiǎn)圖如圖所示：機(jī)械手采用圓柱形坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械手手臂長(zhǎng)800mm左右，手臂上下移動(dòng)范圍僅30mm，若整只手臂上下移動(dòng)如圖c，800mm長(zhǎng)的手臂、物料重量，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量都需要驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)，勢(shì)必增加該運(yùn)動(dòng)部件的負(fù)擔(dān)，圖a上下運(yùn)動(dòng)部件（移動(dòng)副）更增加了回轉(zhuǎn)副部件的重量，圖a亦不合理。圖b上下移動(dòng)副設(shè)置在手臂末端，其承擔(dān)僅物料和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便可行。手臂部分長(zhǎng)約800mm，為減輕機(jī)械手自身重量，采用直徑60mm，厚5mm的無(wú)縫鋼管。手臂末端移動(dòng)副上下行程僅為30mm，采用行程為30mm的小型氣缸即可。3.3機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于機(jī)械手采用圓柱型坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)，腰座是機(jī)械手第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，它承載了機(jī)械手的全部重量。腰座的設(shè)計(jì)要求:腰座要有足夠大的安裝基面，以保證機(jī)械手工作穩(wěn)定，腰座要承載機(jī)械手全部重量和載荷并傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，機(jī)械手的基座、軸的設(shè)計(jì)及軸承的選擇要保證其足夠的強(qiáng)度和剛度。腰座是機(jī)械手第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候盡量減少傳動(dòng)鏈，減少機(jī)械能損耗。腰部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要便于安裝調(diào)整。裝配時(shí)要保證各部件間的相互位置精度。腰部的設(shè)計(jì)詳見(jiàn)裝配圖4機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分4.1方案的確定機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以采用液壓、氣壓、電力驅(qū)動(dòng)。其中以液壓氣動(dòng)用的最多，占90%以上，電動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動(dòng)平緩，可無(wú)級(jí)變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。氣壓驅(qū)動(dòng)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(gè)大氣壓，個(gè)別的達(dá)到8-10個(gè)大氣壓。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤(rùn)滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)。電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動(dòng)則用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動(dòng)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(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)單，維護(hù)，使用方便。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動(dòng)力，出力比較大；缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠，速度高，成本低；缺點(diǎn)是不易調(diào)整。本機(jī)械手設(shè)計(jì)含有兩個(gè)自由度，分別由Z軸上下移動(dòng)副和腰軸的轉(zhuǎn)動(dòng)副組成（1）而由第二章設(shè)計(jì)的機(jī)械手末端執(zhí)行器采用負(fù)壓氣吸附式手，吸附手與密封缸相連，對(duì)密封缸進(jìn)行抽氣使密封缸內(nèi)達(dá)到所需真空度，就能使吸附手吸起物料，由上述計(jì)算得，驅(qū)動(dòng)密封缸抽氣的驅(qū)動(dòng)力為F=100N。用氣壓驅(qū)動(dòng)輸出力不大在（10-40KN）但在此工作過(guò)程中足以達(dá)到要求，若采用液壓控制，還需設(shè)置回收油的油箱和管道，需要經(jīng)常維護(hù)。（2）Z軸上下移動(dòng)副要帶動(dòng)機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)（真空吸盤(pán)及吸盤(pán)架）與物量的總重量及考慮其他摩擦因素的影響，移動(dòng)副向上拉動(dòng)重物所需要的力要，取F=80保證物料上升可靠，采用氣缸驅(qū)動(dòng)也足以達(dá)到要求，而且與上述驅(qū)動(dòng)密封缸抽氣的驅(qū)動(dòng)裝置采用同一個(gè)氣源發(fā)生氣方便簡(jiǎn)易，工作介質(zhì)（空氣）易獲得，用后排入空氣中不會(huì)造成污染。（3）腰軸的轉(zhuǎn)動(dòng)副，機(jī)械手要求要順時(shí)針擺動(dòng)60°和逆時(shí)針擺動(dòng)60°，轉(zhuǎn)動(dòng)副要克服機(jī)械手手臂擺動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，機(jī)械手手臂采用φ60，臂厚5mm的無(wú)縫鋼管，重量大約在4.5kg，末端執(zhí)行器與驅(qū)動(dòng)其上下移動(dòng)的氣缸再加上物料的重量，再乘安全系數(shù)后F=100N，如圖所示：機(jī)械手手臂平均轉(zhuǎn)速ω=30°/s，在0.3S內(nèi)加速，則加速度考慮其他振動(dòng)和安全等因素選取回轉(zhuǎn)副所需克服的轉(zhuǎn)矩。機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)平均速度ω=30°/s，擺動(dòng)范圍為60°，加速過(guò)程約為0.6秒。由于前兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方式都采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，考慮到氣動(dòng)方式中擺動(dòng)氣缸能驅(qū)動(dòng)20Nm的轉(zhuǎn)矩，擺動(dòng)氣缸亦采用與氣缸相同的氣源發(fā)生器，降低成本，縮小空間。若采用電力控制，電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速還需用齒輪或鏈輪、絲杠將轉(zhuǎn)速降低才能與腰軸相連接，帶動(dòng)腰軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣勢(shì)必增加成本，電機(jī)與擺動(dòng)氣缸相比，擺動(dòng)氣缸占優(yōu)勢(shì)，所以機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)一傳動(dòng)系統(tǒng)采用氣動(dòng)控制以鋸片磨床機(jī)械手上料氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖為例：4.2氣缸的選擇4.2.1密閉氣缸1的選擇密閉氣缸是通過(guò)管路與真空吸盤(pán)相連，為使真空吸盤(pán)吸起物料的重量，真空吸盤(pán)腔內(nèi)真空度要求達(dá)-。密閉氣缸的選擇必須考慮到連接管路泄露損失及氣缸抽氣時(shí)所需克服的摩擦損失給定一個(gè)安全系數(shù)k=1.5。則密閉氣缸所需達(dá)到的真空度為即密閉氣缸腔內(nèi)氣缸為：真空度=腔內(nèi)絕對(duì)壓力—大氣壓力腔內(nèi)絕對(duì)壓力=真空度+大氣壓力=溫度不變時(shí)，氣體壓力與比容成反比即設(shè)為大氣壓力，為密封氣缸內(nèi)初始的氣體量，為密閉氣缸抽氣后所達(dá)到的腔內(nèi)絕對(duì)壓力，為抽氣后所達(dá)到的體積：三個(gè)真空吸盤(pán)內(nèi)腔體積約為3，導(dǎo)管內(nèi)徑約為5mm，長(zhǎng)為900mm左右，導(dǎo)管內(nèi)腔體積約為18即，考慮管路泄露及連接處的密封不良等問(wèn)題。取50，=80。為使吸盤(pán)快速吸取物料，抽氣行程則需取的小些，由公式，氣缸內(nèi)徑則需取的大些，內(nèi)徑取40mm則氣缸行程S取42mm選擇國(guó)產(chǎn)氣缸QGBⅡ系列氣缸，安裝方式選擇腳架式選擇型號(hào)為QGBⅡ4050MS，查得活塞桿直徑為16mm活塞桿上所需的拉力為4.2.2氣缸2的選擇氣缸2是帶動(dòng)密封氣缸抽氣的驅(qū)動(dòng)氣缸，抽氣時(shí)密封氣缸1活塞桿上所需要的拉力為，氣缸2選擇雙向作用氣缸，根據(jù)力平衡原理對(duì)有桿缸的腔內(nèi)通入氣體，活塞桿右行，活塞桿產(chǎn)生拉力F，拉力F還需考慮氣缸工作時(shí)的總阻力，氣源的工作壓力P為0.5，取0.3，d/D取0.3則氣缸2內(nèi)徑氣缸內(nèi)徑取32，活塞桿行程取42選擇國(guó)產(chǎn)氣缸QGAⅡ系列氣缸，安裝方式選擇腳架式選擇型號(hào)為QGAⅡ3263MS，活塞桿直徑為12mm4.2.3伸縮氣缸3的選擇伸縮氣缸3是實(shí)現(xiàn)機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)的功能，主要是由氣體對(duì)活塞桿腔通入氣體，使活塞帶動(dòng)重物向上做功，而下降時(shí)，主要是靠重物自身重力和氣體通入無(wú)桿腔共同作用做功?；钊麠U上受到的負(fù)載為鋸片真空吸盤(pán)與真空吸盤(pán)架、管路等的重力，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)需要克服負(fù)載的重力，還需克服活塞桿自身重力及摩擦力，活塞桿上的拉力約為70N，確定氣缸內(nèi)徑?；钊蛏线\(yùn)動(dòng)時(shí)：其中G：載荷為70NP：氣缸工作壓力選0.5MPa:載荷率取0.5估定活塞桿直徑可取d/D=0.3所以選擇氣缸內(nèi)徑由于伸縮氣缸的活塞桿移動(dòng)范圍受機(jī)床空間限制，活塞桿的移動(dòng)量在30mm左右。所以選擇行程時(shí)，多加10-20mm的行程余量，即氣缸行程為50mm。由于伸縮氣缸要安裝在機(jī)械手手臂上，氣缸的活塞起到使重物上升、下降的作用，氣缸只能倒置安裝在角鐵上，角鐵通過(guò)焊接與機(jī)械手手臂相連。所以氣缸只能采用固定式的后法蘭（MF2）式，倒懸掛安裝在角鐵上。綜上述因素的考慮，需選擇小型的氣型、短行程、氣缸內(nèi)徑，后法蘭安裝式，與普通氣缸相比薄型氣缸，缸徑選為Ф40mm，行程為50mm4.2.4氣缸4的選擇氣缸4是擺動(dòng)氣缸是實(shí)現(xiàn)機(jī)械手腰座的左右擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手臂擺動(dòng)，擺動(dòng)氣缸4主要是提供轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)手臂的擺動(dòng)。機(jī)械手手臂是總長(zhǎng)為800mm，除角鐵部分長(zhǎng)為760mm，厚為5mm的無(wú)縫鋼管，可視為均質(zhì)細(xì)桿，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，機(jī)械手手臂質(zhì)量為4.5kg。機(jī)械手手臂末端的負(fù)載由氣缸3的重力和鋸片、真空吸盤(pán)、真空吸盤(pán)架、管路連接件的重量，手臂末端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以視為質(zhì)量為的剛體對(duì)軸Z的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原理圖為：機(jī)械手手臂平均轉(zhuǎn)速ω=30°/s，在0.3S內(nèi)加速，則加速度所以擺動(dòng)氣缸選型時(shí)，，選擇QGB1系列葉片擺動(dòng)氣馬達(dá)QGB2-75轉(zhuǎn)矩為33Nm5基于PLC對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隨著微處理器、計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制的各個(gè)方面。作為工業(yè)應(yīng)該的微處理器PLC，與傳統(tǒng)的電氣控制相比，有著無(wú)比的優(yōu)越性：①靈活，控制條件的改變，可以和輕松地通過(guò)程序而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在工程改造中可以節(jié)約大量的時(shí)間和硬件成本；②可靠性非常高，抗干擾能力強(qiáng)，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中繼和時(shí)繼，由于觸點(diǎn)接觸不良而容易引發(fā)事故，PLC用軟觸點(diǎn)代替了硬觸點(diǎn)，完全消除了由于中間觸點(diǎn)所引發(fā)的事故；③接線簡(jiǎn)單，由于PLC的中間控制環(huán)節(jié)完全有軟件實(shí)現(xiàn)，接線工作主要是輸入和輸出部分；④體積大大減小，PLC省出了大量的控制繼電器，因此許多控制柜的體積由于使用PLC而使體積比原來(lái)小很多。為使鋸片磨床機(jī)械手