砂箱搬運(yùn)機(jī)械手_本科論文.doc

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1、濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1前言1.1機(jī)械手的組成及分類1.1.1機(jī)械手的組成機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。(1)手部與工件直接接觸，一般為回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型。根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用空氣吸盤(主要適用于吸冷的光滑表面)和電磁吸盤。(2)腕部連接手部和臂部，可以調(diào)節(jié)被抓物體的方位，擴(kuò)大機(jī)械手的作用范圍，使機(jī)械手更加靈巧，適應(yīng)更多需要。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。腕部采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì)就可以基本滿足工作要去。當(dāng)采用回轉(zhuǎn)液壓(氣)缸作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)可以使腕部在270°范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)。(3)臂部此部件是機(jī)械手的握持部件。作用是支撐腕部

2、和臂部使之運(yùn)動(dòng)?？梢詫⑹植刻量臻g運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。臂部一般具有手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)三個(gè)自由度。手臂的運(yùn)動(dòng)通常通過(guò)液壓缸或者氣缸和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。(4)行走機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)尚未應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)。1.1.2機(jī)械手的分類機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。(1)液壓機(jī)械手主要由夾緊缸、伸縮缸、升降缸、回轉(zhuǎn)缸構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)夾緊、平動(dòng)、俯仰、回轉(zhuǎn)這四個(gè)自由度動(dòng)作，靈活性較強(qiáng)。氣動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。它的主要特點(diǎn)是以氣體作為動(dòng)

3、力源，輸出力小，動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但由于空氣可壓縮，故而實(shí)際工作時(shí)穩(wěn)定性較差，不可以重載，適用于高速、輕載的工作環(huán)境。電動(dòng)機(jī)械手是采用特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。中間沒(méi)有轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故而機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)速度快，行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。(2)專用機(jī)械手是附屬于主機(jī)的、具有固定程序且無(wú)法獨(dú)立控制的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手的動(dòng)作少，所工作的對(duì)象單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠且造價(jià)低，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。-22-濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)通用機(jī)械手具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，程序可變，通過(guò)調(diào)整可在多種環(huán)境下工作。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于小批量

4、自動(dòng)化生產(chǎn)。通用機(jī)械手又可以分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種。(3)點(diǎn)位控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間中點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中點(diǎn)的位置。當(dāng)所要控制的點(diǎn)較多時(shí)電氣控制系統(tǒng)將比較復(fù)雜。連續(xù)軌跡控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間中任意曲線，它的點(diǎn)是無(wú)限的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，適用范圍較廣。但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜，須有計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。1.2物料搬運(yùn)1.2.1物料搬運(yùn)的原則(1)規(guī)劃原則：規(guī)劃物料搬運(yùn)的全部來(lái)達(dá)到高效率。(2)系統(tǒng)原則：使各種搬運(yùn)活動(dòng)整合到包括供貨商、進(jìn)貨、儲(chǔ)運(yùn)、生產(chǎn)、包裝、倉(cāng)儲(chǔ)管理和顧客等的整體操作系統(tǒng)。(3)物料流程原則：物料搬運(yùn)流程的作業(yè)順序與設(shè)備布置的最佳化。(4)重

5、力原則：盡量利用重力搬運(yùn)物料來(lái)節(jié)省能源。(5)空間利用原則：使建筑物的空間最充分利用。(6)單位尺次原則：使單位載重的重量最大化。(7)機(jī)械化原則：使搬運(yùn)過(guò)程盡量機(jī)械化。(8)自動(dòng)化原則：從生產(chǎn)到搬運(yùn)到儲(chǔ)存的自動(dòng)化。(9)適應(yīng)性原則：采用能夠適應(yīng)各種工作環(huán)境的方法及設(shè)備，除非是為達(dá)到特殊目的必須使用的。(10)標(biāo)準(zhǔn)化原則：搬運(yùn)方法及搬運(yùn)設(shè)備的類型和尺次的標(biāo)準(zhǔn)化。(11)簡(jiǎn)化原則：使用減少、消除或整合不必要的搬運(yùn)和移送設(shè)備來(lái)簡(jiǎn)化搬運(yùn)。(12)過(guò)時(shí)作廢原則：當(dāng)發(fā)現(xiàn)效率更高的搬運(yùn)方法和搬運(yùn)設(shè)備時(shí)，應(yīng)及時(shí)淘汰過(guò)時(shí)的方法和設(shè)備。1.2.2選擇物料搬運(yùn)設(shè)備的考慮因素(1)設(shè)備的技術(shù)性能。(2

6、)設(shè)備的可靠性。(3)工作環(huán)境的適應(yīng)性。(4)經(jīng)濟(jì)因素。(5)可操作性與使用性。(6)能耗因素。(7)與物料的適配程度。(8)物料的運(yùn)動(dòng)方式。-22-濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.3機(jī)械手的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)1.3.1機(jī)械手的應(yīng)用機(jī)械手雖然現(xiàn)在還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲倦、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大很多等特點(diǎn)。因此，機(jī)械手已經(jīng)受到許多部門的重視，并越來(lái)月廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。比如：機(jī)床加工工件的裝卸，尤其是在自動(dòng)化機(jī)床、組合機(jī)床中的實(shí)用較為普遍；在裝配作業(yè)中廣泛應(yīng)用，在電子行業(yè)中可以應(yīng)用到電路板的裝配，在機(jī)械行業(yè)中可以應(yīng)用的零部件的組裝；它可以在艱苦的、單

7、調(diào)重復(fù)的環(huán)境中工作，替代人的勞動(dòng)；它可以在危險(xiǎn)的環(huán)境中工作；還可以在軍事工程及生物醫(yī)藥工程方面輔助進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。1.3.2機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)(1)重復(fù)高精度精度是指機(jī)械手能夠達(dá)到指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指若動(dòng)作的重復(fù)次數(shù)較多，機(jī)械手能夠達(dá)到同樣位置的精確程度。重復(fù)精度的重要性大于精度，如果一個(gè)機(jī)械手的定位不夠精準(zhǔn)，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差值，并且該誤差可以預(yù)測(cè)，因此就可以通過(guò)編程來(lái)校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它的大小可以通過(guò)重