2666 缝纫机针摆动机械手设计
2666 缝纫机针摆动机械手设计,缝纫机,摆动,机械手,设计
沈阳理工大学学士学位论文I摘 要工业机械手是六十年代发展起来的一门新技术。是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。它是一种按一定程序,能自动搬运和操作的机械装置,并且能够代替人们的部分劳动,具有人的部分功能,而又没有人工操作的一些弱点。工业机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。第二类是需要人工操作的,称为操作机。第三类是专用机械手,主要附属于自动机床或自动线上,用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”,工作程序一般是固定的,因此是专用的。工业机械手也便属于此类,近几年来工业机械手发展很快。本次毕业设计就是在用于对缝纫机针的抛光,在抛光自动线上用摆动机械手,这一传送设备来代替人工的劳作。工业机械手应用较多,发展较快。现在的机械手都具有了某种传感能力,触觉功能即是在机械手上安装反馈控制装置。更主要的是将机械手和柔性制造系统和柔性制造单元相结合,能根本上机械制造系统的人工操作状态。从经济方面看,工业机械手能够提高生产率,保证产品质量,降低废品率,提高基本装置的载荷能力;从技术方面看,操作机的使用与小批量生产中增长的产品质量及自动化生产有关。在大批生产中自动化程度最高,但在小批量生产中自动化程度次之。 综上所述,有效地应用机械手, 是发展机械工业的必然趋势。关键词: 机械手;液压驱动 ;自动线 ;柔性系统沈阳理工大学学士学位论文IIAbstractThe industry manipulator is a new technology developed in the sixties. It is a new technology appearing in modern automatic controlled field, and has already become an important component in the production system of modern machine-building. It is one kind according to certain procedure , the mechanical device that can be carried and operated automatically, and the part that can replace people works, have some functions of peoples, and there are not some manually operated weaknesses .The industry manipulator is generally divided into three kinds. The first kind does not need the manually operated manipulator in common use . The second kind needs to be manually operated, is called the operating machine. The third kind is a special-purpose manipulator, affiliate on the automatic lathe or the transfer machine mainly, used to solve the upper and lower material of lathe and work piece to convey. This kind of manipulator is called Mechanical Hand abroad, the working routine is generally regular, so it is special-purpose. The industry manipulator belongs to this kind of too, the industry manipulator has been developed quickly in recent years. This graduation project is used in the polishing to the sewing machine needle , use the swing manipulator on the polishing transfer machine, this conveyance equipment comes to replace artificial work. In the mechanical manufacturing industry abroad, the industry The industry manipulator is used more, it is very fast to develop. Present manipulator all have a certain sensing ability , the sense of touch function is to install and feedback the control device on hand in machinery . The mainer one is combining flexible manufacturing system and flexible manufacturing unit with the manipulator, artificial operation state of the manufacture system that can be essentially mechanical. By the look of economy, the industry manipulator can boost productivity , guarantee product quality, reduce the rejection rate , the loaded ability to raise basic device ; By the look of technology, the use of the operating machine has related to the fact that it is small product quality and automation increasing are produced while producing in batches. The automatic degree is the highest in large-scale production, but take second place in the small automatic degree while producing in batches. In sum , use the manipulator effectively, it is the inexorable trend which develops mechanical industry.Key phrase: Machine hand;The liquid presses to drive;Automatic line ;Flexible system沈阳理工大学学士学位论文III目 录中文摘要英文摘要绪论11 工业机械手的简介1.1 什么是工业机械手2 1.2 工业机械手的发展简史21.3 工业机械手的应用简况及应用的意义42 机械手的组成和分类2.1 机械手的组成72.1.1 执行机构72.1.2 驱动部分72.1.3 控制部分82.2 机械手的分类82.2.1 按用途分类82.2.2 按控制型式分类82.3 机械手的参数93 设计方案的拟订3.1 工业机械手总体设计原则103.2 机械手总体设计目的103.3 工艺要求113.4 机械手的管路配置113.5 电控系统的选择及定位方法124 缝纫机针摆动机械手慨况4.1 缝纫机针摆动机械手的用途134.2 规格参数134.3 配置及工作原理134.4 摆动机械手的组成部分14沈阳理工大学学士学位论文IV5 手臂俯仰部分机构的设计5.1 手臂的组成155.2 手臂的设计要求155.3 手臂摆动机构175.3.1 手臂上下摆动机构简介175.3.2 手臂上下摆动机构及缓冲186 手臂回转部分的设计6.1 手臂回转部分机构206.2 手臂回转时驱动力矩的计算206.3 回转油缸螺栓直径校核227 机械手手腕回转部分设计7.1 手腕的定义及作用247.2 手腕回转和夹持手部的机构247.3 夹紧力的计算257.4 腕部回转力矩的计算267.5 手腕部手指的设计要求267.5.1 手指的抓取机能277.5.2 手指的握力大小277.5.3 足够的夹紧距离278 液压系统的工作原理8.1 液压系统289 什么是自动线9.1 自动线的定义及特征309.2 自动线的类型309.3 自动生产线中的机械手3010 机械手的可靠性及经济效果10.1 机械手的可靠性3210.2 经济效果32结束语参考文献沈阳理工大学学士学位论文V附录英文原文35汉语翻译43- 1 -缝纫机针摆动机械手设计绪 论工业机械手是一种新型的自动化操作装置。它可以根据作业的要求,按照预先确定的程序搬运物体、装卸零件以及操持喷枪、焊把等工具去完成一定的作业。因此它可在繁重、高温和多粉尘等劳动条件较差的作业中,部分地代替人工操作。工业机械手首先在机床上应用是作为设备的一个附属装置,用以上下料。随着电子技术的发展已逐步成为一个独立的自动化装置,并扩大应用到铸造、加工、焊接、组装和喷漆等作业中。机械制造工业中笨重的体力劳动作业较多,迫切需要进行技术改造。而机械手的研制和应用将是改善生产劳动条件,提高产品质量和效率的有效手段之一。也是新技术革命的主要内容。这次的设计便是为了更快速的作业。而在缝纫机针抛光自动线上,用机械手来代替手工抛光的操作,缝纫机针在各摆动机械手指间,根据抛光工艺过程,依次调头、传递并进行抛光作业。通过摆动机械手在抛光自动线上的摆动,手臂回转、手腕回转与夹持运动来完成缝纫机针的上下料运动,以达到抛光作业的目的。- 2 -1 工业机械手的简介1.1 什么是工业机械手工业机械手是一种能按给定的程序或要求,自动地完成物件(如材料,工件,零件或工具等) 传送或操作作业的机械装置,它能部分地代替人的手工劳动.较高级型式的机械手,还能模拟人的手臂动作,完成较复杂的作业.在工业生产中出现的矛盾促使采用新的技术设备,即操作机(操作工具) 。机器,特别是机床的装卸,操作过程之间工件的传送,工件的储存和取出,焊接,锻造,压制,喷漆和其它许多工艺操作过程等,这些表面看来程序不复杂,通常不需要有特别技能的工人,但却要由人的手和手臂结合运动过程操作。工业机械手是自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要的组成部分。这种新技术发展很快,逐渐形成一门新兴的学科机械手工程。从以济方面看,工业机械手能够提高生产率,保证产品质量,降低废品率,提高基本装置的载荷能力。从技术方面看,操作机的使用与小批量生产中增长的产品质量及自动化生产有关。在大批生产者中自动化程度最高,在成批或小批量生产中自动化程度次之,例如数控机床,在辅助操作时自动化程度最差。1.2 工业机械手的发展简史机械手首先是从美国开始研制的。1958 年美国联合控制公司研制出了第一台机械手。它的结构是:机体上安装一回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。1962 年美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 Unimate(即万能自动) 。运动系统仿造坦克炮塔,臂可以回转、俯仰、伸缩,用液压驱动;控制系统用磁鼓作存贮装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立了万能自动公司,专门生产工业机械手。1962 年美国机械铸造公司也实验成功一种叫 Versatrar 机械手,愿意为灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转;臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展- 3 -的基础。1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 Unimateion-Vic-arm 型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于1 毫米。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自 1969 年从美国引进两种典型的机械手后,大力从事机械手的研究。目前,日本的机械手产量占世界首位。在日本使用机械手最多的是汽车行业,其次是电机、电器。工业机械手分为三代。第一代为:主要依靠人工控制,控制方式则为开环式,没有识别能力;改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听,想的能力;研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立地完成工作过程的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中的重要一环。随着工业机械手(机器人)研究制造和应用的扩大,国际性学术交流活动十分活跃,欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。国际工业机械手会议 ISIR 决定每年召开一次会议,讨论和研究机械手的发展和应用问题。现在专用机械手以过几十年的发展,如今已进入以通用机械手为标志的时代.由于通用机械手的应用和发展,进而促进了智能机器人的研制.智能机器人涉及的知识内容,不仅包括一般的机械,液压,气动等基础知识,而且还应用一些电子技术,电视技术,通讯技术,计算技术,无线电控制,仿生学和假肢工艺等,因此它是一项综合性较强的新技术.目前国内外对发展这一技术革新都有很重视。几十年来, 这项技术革新的研究和发展一直比较活跃,设计在不断地修改,品种在不断地增加,应用领域在不断地扩大。早在四十年代, 随着原子能工业的发展,已出现了模拟关节式的第一代机械手。五十 六十年代即制成了传送和装卸工伯的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。一九六八一九七 0 年,又相继把通用机械手用于汽车身的点焊和冲压生产自动线上,亦即使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。七十年机械手可以说是处于技术发展阶段。根据部分统计,机械手的大致情况如下:目前圆柱坐标式的较多;插销板或凸轮程序的较多;机械式手指抓取方式的较多;存贮步数为 1049 的较多;液压驱动的较多;臂力小于 30 公斤的较多;手臂 4 个自由度的较多;作业空间为 110 米立方的较多;线速度小于 1000 毫米/ 秒的较多 ;角速度小于 180 度/秒的较多;定位精度小于 3 毫米的较多。从控制方式来看,点位控制占- 4 -90%左右,而连续轨迹控制占 10%左右。国外自一九七 0 年以来, 已召开过几次国际机械手会议(几乎每年召开一次) 。有的国家(如日本)还成立了机器人协会。机械工业中,应用机械手的主要目的,一是解决生产过程自动化,二是改善劳动条件,降低劳动强度,提高劳动生产率和降低产品成本。因此要求机械手成本低,品种多样化,零件,部件系列化,通用化,标准化,性能稳定可靠。(1) 降低机械手的成本为了扩大机械手的使用范围,必须降低机械手的成本。据统计,机械手电气控制装置所占成本的比重较大。如六十年代有的机械手其电控装置的成本占全部成本的 75%,现在已下降到 35%。(2) 品种多样化为了适应不同工作的需要,就使机械手的品种多样化,用机械手代替更多的人的手工劳动,进而实现生产过程的自动化。特别是那些工作比较单一,重复性很大而工作条件又较差和劳动量较大的工种(如热加工) ,更就注意设计和使用各种类型的机械手。(3) 零件,部件系列化,通用化,标准化,为了加速扩大机械手的应用领域,应尽量缩短其设计和制造的周期。这样, 就要求机械手的某种零件(如手指的指型等) ,部件(如手部,臂间等) ,系列化,通用化,标准化。然后,即可根据具体工作的需要,将这些零件,部件(或再相应地增加一些其它零件,部件)进行组合,组成所需要的机械手。当然,这样的机械手还应保证组合 方便,一旦工作变更时,就能迅速而顺利地生新组合。(4) 产品性能应准确可靠机械手重要技术指标之一,就是其性能应稳定可靠。可此,要求设计合理,元件稳定,制造精确。目前,在国外广泛应用的“再现式”通用机械手,虽然一般也都具有记忆装置,但其程序都是预先编好的,或在其工作之前由人,领动一次,而后机械手即可按领动的工作内容自行正确地完成再现协作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话,那么现在处于研制阶段的智能机器人就是第三代了。1.3 工业机械手的应用简况及应用的意义在现代工业中,生产过程的机械化,自动化已成为突出的主题。程控机床、数控- 5 -机床、加工中心等自动化机械有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但是还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。据资料介绍,美国生产的全部工业零件中,有 75%是小批量生产;金属加工生产的批量中有四分之三在50 件以下,零件真正在机床上加工时间仅占零件生产时间的 5%。从这里可看出,装卸、搬运等工序机械化的迫切性,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。从一些资料上可见:美国偏重于毛坯生产,日本偏重于机械加工。随着机械手技术的发展,应用的对象还会有所变化。下面是在国内机械工业应用机械手的简况,以及国外机械工业发展和应用简况。一:热加工方面的应用,机械手在铸造、熔炼方面的应用,国内已研制成功压铸机上下料机械手,上下箱、合箱、浇注机械手,以及铸件表面清理机械手等。有些工厂还将机械手和造型机配合组成铸造生产自动线,彻底改变了铸造生产的面貌。国外对电炉炼钢过程中采用机械手进行大量的研究。二:冷加工方面,冷加工机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具的安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用,成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用,成为机床、设备上下工序联接的重要手段。国内机械工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料,减轻工人劳动强度。如在轴类、螺栓、气阀等零件的加工机床上配置了机械手,代替人工上下料。在三通阀体、轴瓦、平斜铁、柴油机摇臂加工自动线上采用单臂、双臂圆柱式机械手,成为联接工序、运送工件的重要设备。并在连杆粗加工自动线上采用数控机械手,这样它不仅担负自动线上机床工件的装卸、运输,并能发出指令指挥全线工作。三:拆装修方面,拆装修是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一,促进了机械手的发展。现今随着科学技术的发展,机械手也越来越多地被应用.在机械工业中,铸,锻,焊,铆,冲压,热处理,机械加工,装配,检验,喷漆,电镀等工和都有应用于的实例.其它部门,如轻工业,建筑业,国防工业等工作中也均有所应用.在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下:(1)可以提高生产过程的自动化程度.应用机械手,有利于实现材料的传送,装卸,刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本.(2)可以改善劳动条件,避免人身事故.在高温,高压,低温,低压,有灰尘,噪声,臭味,有放射性或有其它毒性污染以及工作空- 6 -间狭窄等场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的.而应用机械手即可部分或全部人替人安全地完成作业,使劳动条件得以改善.在一些简单,重复,特别是较笨重的操作中,以机械手人代替人手进行工作,可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故.(3)可以减少人力,并便于有节奏地生产就用机械手代替人手进行工作, 这是直接减少人力的一个侧面 ,同时由于应用机械手可以连续地工作,这是减少人力的另一个侧面.因此,在自动化机床和综合加工自动线上,目前几乎都设有机械手,以减少人力和更准确地控制生产的节拍,便于有节奏地进行生产.综上所述,有效地应用机械手, 是发展机械工业的必然趋势.- 7 -2 机械手的组成、分类2.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统三大部分组成。2.1.1 执行机构执行机构包括手部,腕部,臂部,立柱,和基体等构件组成:(1) 手部(或称抓取机构)手部是夹持工件的构件。它由手爪和夹紧装置两部分组成。手爪有夹紧和松开动作。夹持式手爪的形式与人的手指相仿。主要起抓取和放置物件的作用。机械手手部的构造系模仿人的手指,分为无关节、固定关节和自由关节三种,手指的数量又可分为二指、三指、四指等,其中以二指用得最多。(2) 腕部是联接手部和臂部的构件,起支撑手部的作用。它可以有俯仰,左右摆动和回转三个运动。特殊情况可以增加一个横向移动。有的机械手没有手腕动作。(3) 臂部是支撑手部,腕部的构件。机械手的臂部是为取代人的手臂而研究设计的,但它却达不到象人臂的灵巧和适应功能。因此,只有把结构简化,把运动轨迹分为沿三坐标轴线方向往复移动和绕三坐标轴线进行回转。(4) 立柱是支撑手臂等构件的。一般机械手的立柱为固定不动的,也有的因工作需要立柱作横向移动,此种称可移动式立柱。2.1.2 驱动部分 驱动部分是驱动臂部,腕部,手部的动力源,常用的有液压,气压,电力和机械式等四种形式。(1) 液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸,油马达加齿轮、齿条实现直线运动;利用摆动油缸、油马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小,出力大,动作平缓,可无级变速,自锁方便并能在中间位置停止。缺点是需配置压力源,系统复杂,成本较高。- 8 -(2) 气压驱动所采用的元件为气压缸、气压达、气阀等,一般采用 46 个大气压,个别的达到 810 个大气压。它的优点是气源方便,维护简单,成本低。缺点是出力小,体积大。由于空气的可压缩性大,很难实现中间位置的停止,只能用于点位控制,而且润滑性较差,气压系统容易生锈。(3) 电气驱动采用的不多,电气驱动的优点是动力源简单;维护、使用方便。驱动机构和控制系统可以采用同一型式的动力,出力比较大;缺点是控制响应速度比较慢。(4) 机械驱动只用于动作固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠,工作速度高,成本低,缺点是不易于调整。2.1.3 控制部分 控制部分是机械手动作的指挥系统,由它来控制动作的顺序(程序) ,位置和时间(甚至速度与加速度)等。机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种,目前以点位控制的占 98%以上。控制系统可根据动作的要求,设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存贮,然后再根据规定的程序,控制机械手进行工作。2.2 机械手的分类2.2.1 按用途分类1. 专用机械手:专用机械手是专一为一定设备服务的,简单、实用,目前在生产中运用比较广泛。它一般只能完成一、二种特定的作业。如用来抓取和传送工件。它的工作程序是固定的,也可根据需要编制程序控制,以获得多种工作程序,适用多种作业的需要。2. 通用机械手:通用机械手是在专用机械手的基础上发展起来的。它能对不同的物件完成多种动作,具有相当的通用性。它是一种能独立工作的自动化装置。它的动作程序可以按照工作需要来改变,大都是采用顺序控制系统。通用机械手又分简易型、示教型、示教再现型和智能机械手、操作式机械手等几种。工业机械手便属于通用机械手。2.2.2 按控制型式分类1. 点位控制型机械手:点位控制型机械手的运动轨迹是空间两个点之间的联接。控制- 9 -点数愈多,性能愈好。它基本能满足于各种要求,结构简单。绝大部分机械手是点位控制型。2. 连续轨迹控制型机械手:这种机械手的运动轨迹是空间的任意连续曲线,它在三维空间中作极其复杂的动作,工作性能完善,但控制部分比较复杂。控制方式分开关式和伺服式两种。2.3 机械手的参数机械手的参数有规格参数和基本参数以及其他参数。规格参数有:1. 主参数:抓重(臂力)额定抓取重量或称额定负荷,单位为公斤。2. 自由度数目和坐标型式:整机、手臂及腕部共有几个自由度。3. 定位方式:固定机械挡块,可调机械挡块,行程开关,电位器及其他各种位置设定和检测装置;各自由度设定的位置数目或位置信息用量(多少点) ;点位控制或连续轨迹控制。4. 驱动方式:液压、气压、电动和机械基本参数有行程;速度;定位精度;程序编制方法和程序容量;受信、发信数目;控制系统动力。其他参数有驱动源;手抓部分;轮廓尺寸;重量。- 10 -3 设计方案的拟定3.1 工业机械手总体设计的原则总体设计的任务,包括进行机械手的运动设计,确定主要工作参数,选择驱动系统和电控系统,整机结构设计,最后绘出方案草图,总体设计之后要进行各部件的强度,刚度,驱动力的计算。运动设计及确定主要参数:运动设计是结构设计的基础,它包括选用机械手的运动形式和确定自由度数。通用机械手是为了满足不同的生产上的要求,通常是 56 个自由度,采用作业范围较大的园柱坐标和求坐标的运动形式。专用机械手一般运动简单只要 23 个自由度就能满足特定的工艺要求。专用机械手的运动设计应根据生产条件满足条件的与动形式,力求合理。最少的自由度数,达到机械手机构最简单。机械手的运动取决于生产工艺,主机和料道的空间位置和工件在料道上的方位。专用机械手的运动设计要求采用多种方案进行比较的方法,对自由度数,运动路程的长短,定位点数目等全面分析。自由度数少,运动路程短,定位点少可使用的机械手结构简单。运动速度低,机械手的运动易稳定,定位准确。设计的具体步骤如下:(1) 按生产条件和要求选定工艺操作路线。(2) 根据工艺操作路线选择最合适的臂部运动形式。(3) 将机械手的运动分解为各个独立的自由度。(4) 画出机械手运动简图,进行方案比较。确定主要参数:抓取重量是机械手设计的重要措施,在用机械手抓取重量就是工件的重量。通用机械手的抓取重量是在规定的运动速度下,能抓取的工件重量的最大值,它是根据通用机械手使用范围来确定的。必要时除规定出标准运动速度的抓取重量之外,可给出。3.2 工业机械手总体设计的目的- 11 -机械手总体设计的目的是根据生产的具体要求进行总体方案设计,以选择和确定其型式,基本参数,控制方式,驱动方式和结构形式。目前,工业机械手大部分还属于第一代,主要依靠人工进行控制;控制方式则为开环式,没有识别能力;改进的方向主要是降低成本。第二代机械手设有微型电子计算机控制系统,能把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。现在,都在加紧研制智能机器人也就是第三代机械手。3.3 工艺要求机械手是实现生产过程自动化,提高劳动生产率的一种有力工具。若要使用权一个生产过程自动化,需要对各种机械化,自动化装置进行综合的动手术和经济分析,确定使用机械手是否合适。设计人员要熟悉工艺要求,深入实际调查研究,吸取工人的合理化建议,参加具体工艺实践。一般的工艺要求有:(1) 生产工艺和各种机械设备由于 生产特点不同,对机械手提出的要求也不同。如全切机床和自动线,加热泪盈眶炉,压力机,铸造生产线,装焊生产线等机械设备对机械手的运动形式和范围,机型,安装位置,运动速度等提出的要求。此外,对于热加工工艺本身的特点,例如高温,粉尘,有害气体及高速频繁工作等,对机械手的设计提出了一些特殊的要求。又如在热处理和锻造时,机械手要深入炉内或直接抓取高温的工件,因此认真考虑防热及冷却问题是很重要的。(2) 输送料装置和储料装置决定了工件在上料前和下料后在空间所处的位置和状态。而这种位置和状态对机械手的结构形式的确定有直接的影响。帮在制定设计方案时,必须对这些要求给予充分的注意。(3) 工作现场的善对机械手的机型有直接的具体要求。若机械手用于机床上下料,而且场地许可,可选择地面固定式;若受场地面积限制,而且是固定程序的专用机械手,可把机械手放置在机械设备上;若需要扩大机械手运动范围或利用一台机械手进行多机床管理,则可选择地面轨道式或悬挂式。(4) 对机械手通用性的要求不同的生产特点对机械手通用性所提出的要求是不同的。在大量生产时,例如在组合机床自动线上,往往只需将机械手固定在一定位置进行一种工件的上下料,这时只需专用机械手便函可满足要求。在成批生产时,需要在某些设备上加工几种类似零- 12 -件,因而需要对工作顺序,位置及抓取机构有一定的可适应能力,这时需设计简易通用机械手来满足这种要求;在中小批生产时,机械手要在一定的范围内适应不同的工作要求,需要迅速而方便地变更工作程序和运动轨迹,有时甚至要进行电视遥控或者需要机械手本身具有相适应症的能力,这些就需要用通用机械手来满足这些要求。3.4 机械手的管路布置管路布置是结构设计的重要问题,机械手常用的管路为油路,气管,水管及电气线路,管路布置的基本要求是:牢固,整齐,便于维修。常用的管路布置方法为机械手常采用内部走管,多用缸壁和活塞杆钻孔通油,通气。在导向杆中装伸缩管通油,在立柱中钻孔安装回转配油盘等。机械手的机构形式不同内部走路的形式各异3.5 电控系统的选择及定位方法机械手电控系统有各种内型,除专用机械手外,多数要专门进行电控系统的设计,本次设计是专用机械手,采用的是电子程序控制。定位方法是确定机械手各个运动机构的起始位置和最终停止位置的方法,称为机械手的定位方法。机械手的定位方法分为以下几种:1 机械定位方式:这种方式是用固定挡扳与限位开关配给或机制动器定位。这种定位方式结构比叫简单,定位精度(重复定位精度)较高,用途较广。但机械磨损较快,因此使用寿命短。2 数控定位方式:它是以数字代表行程,即一定的数字代表一定的行程位置。当达到规定的数值时,便达到规定的位置,其定位精度不太高。3 用电位计设定位置和检测:采用这种定位方式,既可在固定的位置上进行定位,又可通过在需要的位置上增设电位计的方法增加定位点数,可实现多点定位。而本次设计的定位方式为:手臂回转的两端点位置(即 0180 度)用死挡铁定位;手臂俯仰的两面三刀端点位置用活塞与端盖相碰定位。手腕回转的两端点位置用动片和定片相碰定位。- 13 -4 缝纫机针摆动机械手的概况4.1 缝纫机针摆动机械手的用途 缝纫机针摆动机械手的用途是在缝纫机针的抛光自动线上,用四台机械手代替手工抛光的操作。4.2 规格参数抓针数量: 7080 只自由度数: 3 个座标型式: 类似球座标手臂回转范围: 0180 度手臂回转速度: 90 度/秒手臂俯仰范围: 030 度手腕回转范围: 0180 度定位方式: 手臂回转的两端点位置(即 0180 度)用死挡铁定位;手臂俯仰的两面三刀端点位置用活塞与端盖相碰定位。手腕回转的两端点位置用动片和定片相碰定位。缓冲方式: 手臂回转用单向可调节流缓冲阀和油缸端部缓冲;手臂信仰和手腕回转用油缸端部节流缓冲。驱动方式: 液压,它是在机械手中液压驱动是用的最多的方式。控制方式: 电子程序控制4.3 缝纫机针摆动机械手的配置及工作原理摆动机械手在抛光自动线上的配置是由震动式顺针机,上料工作台 ,机械手,抛光轮(四台)和装针斗(四台)组成。每台机械手分别由电子程序控制器根据机械手- 14 -动作要求所编制的程序,依次控制液压系统的电磁换向阀,从而使机械手进行各种动作。自动线操作过程如下:机械手 1 在上料位置,工人将要抛光的针整齐后送到待夹料位置,发讯启动,手 1 的手指将针夹住,然后手臂顺时针回转 90 度到抛光轮位置(此时抛光轮旋转并左右移动) ,手臂上下摆动一次,手腕 回转 180 度,手臂再上下摆动一次,手臂顺时针再回转 90 度,手 1 和手 2 同到换夹针位置,手 2 先将缝纫机针夹住再发讯号,手 1 手指才松开,并开始时复原动作,即手臂反时针回转 180 度,同时手腕反向回转 180 度,到达上料位置等待下个工作循环,手 2 重复着上述动作。缝纫机针就在各机械手间依次调头,传递,抛光,当手 4 抛光完了其手臂转到下料位置 时手指松开,将抛光好的针卸到装针斗中。至此,第一组抛光工序结束。如图 4.1 所示 图 4.1 全自动线工作原理图4.4 缝纫机针摆动机械手的组成部分该摆动机械手由手臂上下摆动部分,手臂回转部分,手腕回转及夹持式手部,单向可调节流缓冲阀,机械手运动方向控制阀和电气控制装置等组成。手臂上下摆动(即俯仰)系采用一只双作用油缸来实现。活塞杆上端连接在手臂上,连接点到手臂摆动点之间有一定距离,因此,当活塞杆上下运动时,手臂就形成个杠杆而上下摆动。手臂左右回转系采用回转油缸来实现。手臂回转有三个停止位置,即上料点, (起点) ,工作点,下料点(终点) 。三个停止位置的检测是通过永久磁铁和干黄管来达到的手腕回转是由回转油缸实现的。手指的夹紧动作是由一个单作用油缸通过活塞杆外夹式手部带动手指而夹紧缝纫机针的。手指夹紧程度可以调节。单向可调节流缓冲阀,- 15 -能实现手臂回转运动的缓冲。由油路分配板、二位四通电磁阀、二位三通电磁阀和三位四通电磁阀,组成机械手运动方向的控制装置。机械手的动作程序由电子程序控制器进行控制。5 机械手手臂俯仰部分的设计5.1 手臂的组成手臂是机械手的主要部分,它是支承手腕、手指和工件并使它们运动的机构。臂部一般有下列几部分组成:(1) 动作元件:如直线缸,回转缸,齿条齿轮,连杆凸轮等,它是驱动手臂运动的元件。动作元件与驱动相配合,就能实现手臂的各种运动。(2) 导向装置:手臂在静止状态,要承受由夹持工件重量所产生的弯曲力,以及由于载荷不平衡而产生的扭转力矩,在运动时又有一个惯性力。为保证手爪的正确位置和动作元件不受较大的弯曲力,手臂必须设置导向装置。(3) 臂:手臂上的动作元件,导向装置和其他装置都要安装在臂上,起支承,连接和承受外力的作用。所以要求手臂具有足够的刚性,以免承重后发生变形产生颤动。(4) 其他装置:如管路,冷嘲热讽却装置,位置检测机构等。5.2 手臂的设计要求臂部设计首先要实现所要求的运动,为了实现这些运动,需要满足下列几项基本要求。(1) 臂部应承载能力大,刚性好,自重轻手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和的定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形,手臂就要产生振动,或动作时工件卡死无法工作。为此,手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚性,各支承、连接杆的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需要- 16 -的驱动力根据上述要求,地设计手臂时,要对其进行挠度计算,其变形量应小于许可变形量。我们知道悬臂梁的挠度计算公式为:Y=QL3/3EJ5.1式中: Y挠度;E弹性模数;Q载荷;J惯性矩;L悬臂长。从上式可知,挠度与载荷,悬臂长成正比,而与弹性模数,惯性矩成反比。在 Q与 L 值已确定的情况下,只有增大 EJ 值,才能减少梁的弯曲变形,所以,为了提高刚度,从材质上考虑意义不大,主要应选用惯性矩大的梁。在截面积和单位重量基本相同的情况下,钢管,工字钢和槽钢的惯性矩要比无缝钢大得多,所以,机械手中常用无缝钢管作导向杆,用工字钢或槽钢作支撑板。这样既提高了手臂的刚度,又大大减轻了手臂的自重。(2) 手臂的运动速度要高,惯性要小机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的,但不宜盲目地追求高速度。手臂由静止状态达到正常的运动速度启动,以及由常减速到停止不动制动,速度的变化过程为速度特性曲线。手臂自重轻,其启动停止的平稳性就好。(3) 手臂动作要灵活要使手臂运动轻快灵活,手臂的结构必须紧凑小巧,或运动臂上加滚动轴承或采用滚珠导轨。对于悬臂式的机械手手臂上零部件的布置要合理,以减少回转升降支承中心的偏重力矩。不然,会引起手臂振动,严重时会使手臂与立柱卡住别坏。(4)位置精度要高机械手要获得较高的位置精度,除采用先进的控制方法外,在结构上还要注意以下几点:- 17 -1手臂的刚性好,偏重小,惯性力小,则位置精度就容易控制,所以设计手臂时要周密考虑和计算;2还要合理的选择机械手的坐标形式,一般说来,直角和圆柱坐标式机械手位置精度较高;关节式机械手的位置最难控制,精度差;3在手臂上加设定位装置和自动检测机构,来控制手臂运动的位置精度;还要减少或消除各传动,啮合件的间隙。(5)机械手的通用性要好,以适应多种作业的要求;工艺性要好。手臂要便于加工和安装;用于热加工机械手,还要考虑热辐射的影响,手臂要长些,使用权驱动部分远离热源,并装上冷却装置;用于作业区粉尘大的机械手,还要设置防尘装置等。上面这些要求,往往是互相影响和互相制约的,设计时应全面分析各方面因素,综合考虑。5.3 手臂摆动结构5.3.1 手臂上下摆动机构简介球坐标式的机械手臂部在垂直面内作上下摆动运动;圆柱坐标式的机械手臂部在垂直面内做上下升降运动。在机械手相同高度的情况下,球坐标式臂部的作业范围要大的多。所以,坐标形式为球坐标式。球坐标式的机械手,其臂部上下摆动机构,通常是用双作用油缸的活塞杆端部与联接圈用铰链连接,并通过连接圈与手臂固定联接油缸下端盖与油缸支座铰链联接。当压力油分别进到双作用油缸的上下两油腔时,使活塞上下运动,通过联接圈使手臂绕摆动支点做上下摆动。活塞上下运动到两端时,靠活塞两端的三角形节流槽和缸盖相碰而定位。确定油缸工作压力及工作面积。油缸的工作压力 p1,阻力 P 和油缸的内径 D 有以下关系:D= 5.2 21/4d式中:D油缸的直径P油缸阻力- 18 -p1油缸工作压力d活塞杆直径由上式可看出,D 和 p1 均为未知数,一个方程式不能求出两个未知数。此时,可根据人作压力与阻力的关系表初步定出油缸工作压力 p1。 当阻力小于 500 公斤时,油缸工作压力小于 8-5 公斤/平方厘米。当阻力在小于 500-1000 时,油缸工作压力在 15-25 公斤/平方厘米范围,阻力在小于 1000-2000 公斤时,油缸工作压力在小于 25-35 公斤/平方厘米范围。当阻力小于 2000-3000 公斤时,油缸工作压力在小于 35-45 公斤/平方厘米。当阻力小于 3000-5000 公斤时,油缸工作压力在小于 45-55 公斤/平方厘米。当阻力小于 5000-10000 公斤时,油缸的工作压力在小于 55-100 公斤/平方厘米。表 5.1 油缸工作压力与活塞杆直径的关系油缸工作压力p1(公斤/平方厘米)70推荐活塞杆直径 d(0.30.4)D (0.50.55)D (0.620.7)D 0.7D本课题是上下推动机械手臂,油缸所需最大推力约 500 公斤,油缸工作压力在1525 公斤/平方厘米范围,设本系统油缸最大工作压力为 23 公斤/平方厘米, 由式样 D= 21/4dp=60 mm 即油缸直径为 60mm由上表 5.1 可知,活塞直径 d=0.5D=30 mm5.3.2 手臂上下摆动机构及缓冲双作用油缸的活塞杆端部与联接圈用销钉连接,并通过联接圈与手臂固定联接,油缸下端盖与油缸支座销钉联接。- 19 -图 5.1 手臂上下摆动机构当压力油分别进到双作用油缸的上下两油腔时,使活塞上下运动,通过联接圈使手臂绕摆支点作上下摆动。活塞上下运动到两端时,靠活塞环两端的三角形节流槽和缸盖凹孔形成节流缓冲,并由活塞与缸盖相碰而定位。专用机械手及简易型通用机械手常用的缓冲方法,可大致分内缓冲和外缓冲两种。内缓冲是在驱动系统内设置缓冲环节,例如在油路中设置缓冲回路,缓冲元件,在油缸设置缓冲机构。大多数液压驱动的机械手采用内缓冲的方法。外缓冲是在驱动系统之外设置缓冲机构。固定行程的机械手多数采用油缸端部节流缓冲装置。其原理是在活塞的两端加工一定长度的凸台(即缓冲柱塞) ;在油缸两端盖上,相应地加工两凹槽,其间隙很小,有的还在凸台上做出锥形的三角槽或在端盖上钻一小孔节流。当活塞运动到凸台进入凹槽时,在油塞端部便形成一近乎封闭的缓冲油腔。活塞继续前进时,缓冲油腔中的压力升高,阻止活塞运动。这时油便从凸部间隙和三角节流槽或小孔挤出,达到活塞减速的目的。最后由于阻力增加,速度减慢,机械手在停止前的速度接近于零。这种缓冲装置结构简单,效果较好。但只能用于行程固定的情况下,在专业机械手中被广泛采用。端部缓冲的缺点是缓冲室小,节流间隙不能调整;由于缓冲室截面较小,用于缓冲的油量就小,所能吸收的冲击能量就小;由于节流间隙不可调,就不能控制适当的减速度;用端部缓冲,活塞的起动力变小,起动时间延长。- 20 -6 机械手手臂回转部分的设计6.1 手臂回转结构在这里表示了手臂回转单向可调节流缓冲阀和死挡铁定位等结构。手臂回转结构如下图所示。图 6.1 手臂回转结构在底板上固定连接着立柱,立柱上装有支撑座,油缸分配柱和回转套,三者彼此分别与回转套,转柱用螺钉连接,回转缸壳体与动片亦用螺钉连接。在转柱上支承着- 21 -配油盘和连接圈,转柱和配油盘间油孔对应情况如下,连接圈可绕 o 点摆回转油缸的定片与回转缸轴(两者用螺钉连接)通过十字联轴器与立柱连接。当压力油经立柱内的油路,油路分配器,经管路而进入回转油缸内,使回转缸壳体回转,并带动联接圈使手臂回转。6.2 手臂驱动力矩的计算根据手臂运动的不同,驱动力可分为两种情况来计算。1水平伸缩运动时,主要是克服摩擦阻力和惯性力P 驱 =F 摩 +F 惯 6.1式中 F 摩摩擦阻力,应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力、活塞与密封装置处的摩擦阻力F 惯 手臂在启动过程中的惯性力。其大小可按下式计算;6.2tgVG惯其中 G手臂移动部件的重量(公斤)g重力加速度 9.8(米/秒 2)启动或制动前后的速度差(米/秒)V起动或制动所需的时间(秒)t2手臂回转时产生的驱动力矩为:M=J=J/t=(J 1+J2) /t6.3式中:角加速度;起动或制动前后的角速度差;J臂部回转件对回转中心的转动力惯量;J1臂部零件对其重心的转动惯量;J2臂部零件作为其重心位置的质点对臂部回转中心的转动惯量。式中:J2=G/g 26.4回转半径;计算 J1 时,可把形状复杂的零件划分为几个简单的几何形状来计算。在有关书中- 22 -可分别查出其 J1 的计算公式。现列几种几何体 J1 的计算公式:圆柱体 J1=m(L2+3R2)/126.5圆盘 J1=m R2/2 6.6长方体 J1=m(a2+b2) 6.7根据实际要求 ,将臂部简化为直径为 100 毫米的圆柱体。=0.785 rad/st=1 sJ1=m(L2+3R2)/12=0.2219X60(602+3X102)/12=4327.05 cm4J2= G/g 2=0.221960502/9.8=3396.43 cm4J= J1 +J2=7723.48 cm4所以 M=J=J/t=(J 1+J2) /t=7723.48X0.785/1=6062.93 KN.cm=M/W式中:M手臂回转时产生的惯性力矩W抗扭截面系数其上 W=3.14D3/16=3.14103/16=196.25= M/W=6062.93/196.25=30.89 MPa=35 MPa可知 手臂在回转时符合设计的要求从上述公式可知,减少惯性力矩,可采取下列措施:1 减少手臂运动件的重量,如采用铝合金等轻质材料;2 减少手臂运动件的轮廓尺寸,使手臂结构紧凑小巧;3 减少回转半径,在安排机械手动作顺序时,一般是先缩回再回转或尽可能在较小前伸位置下进行回转动作。4 驱动系统中加设缓冲装置。6.3 回转油缸缸盖固定螺栓直径校核 回转油缸缸盖固定螺栓在工作过程中同时承受拉应力和扭应力,其螺栓直径可- 23 -下式校核d 6.82.5zkFF 为油缸负载约 F200NZ 为固定螺栓个数 Z8k 为螺纹拧紧系数 k=1.12-1.5 取 K1.3 = s/(1.2-2.5), s为材料的屈服点 640/1.3=492.3 Mpa所以 d= 0.33cm=3.3mm2.5zkF设计中采用的螺栓直径 d=6mm 3.3mm满足强度要求 。活塞杆稳定性校核对受压的活塞杆来说,一般其直径 d 应不小于长度 l 的 1/15.即此处 d=20mm l=80mm即 d/D=20/80=0.25 不小于 1/15稳定性符合要求。- 24 -7 机械手手腕回转与夹持手部的设计7.1 手腕的定义及作用手腕是连接手指和手臂的结构,它使手指能从不同的角度夹紧和松开工件,以增加机械手的灵活性,手腕的运动和特点是手腕可作回转、上下弯曲(摆动)和左右摆动三个动作,即三个自由度。用得较多的就是通过手腕的回转运动,而上下摆动可以通过手臂来实现,这就简化了手腕的结构。手腕的三个自由度是用来调整该工件(或工具)的方向用的。由于手腕是装在手臂的前端,所以手腕动作精度是综合的定位精度,它直接受手臂的定位精度和刚度的影响。手腕和手臂的动作关系是:手臂的三个自由度是用来使工件(或工具)做上下、左右或前后往复移动和定位用的,而手腕的三个自由度是用来调整工件的方向用的。手腕的动作虽不多,但是它要求结构极其紧凑。在具有足够力量的情况下,重量尽可能要轻,手指的夹紧机构往往要与手腕机构同时考虑。手腕回转 90 度,可采用摆动油缸,该油缸的转轴又可兼做手指夹紧油缸之用,这种复合结构布置紧凑,重量轻。在设计手腕部件时,要求结构简单、紧凑、小巧。手腕动作的动力源要从手臂内- 25 -部通过,使手腕在摆动时,油缸不至于扭转。并要求能随时根据工件需要更换手爪,以扩大机械手的应用范围。7.2 手腕回转和夹持式手部的结构如下图所示为手腕回转和夹持式手部的结构。手臂支承着手腕回转油缸和手部。手腕回转半径缸的壳体通过端盖与手臂用螺钉联接,回转缸动片与转轴因定联接,通过转轴右端的牙嵌式联轴器把运动传给夹紧油缸和夹紧缸顶盖,致使手部和手指及橡皮垫子共同回转。当压力油经油管经过二位四通(手腕回转用)与二位三通(手指夹紧用)两个电磁换向阀和油管流到转柱和配油盘,其中油孔用油管接到手臂上油孔,将压力油通到手腕回转油缸内,使手腕回转 180 度。该油缸采用端部单向节流缓冲,定片和动片相碰定位。配油盘上的油孔,用油管接到手臂上的油孔处,将压力油通到手部的夹紧油缸的左腔,推动带圆锥的活塞杆 ,使钳口板座绕可调座上轴销摆动,使手指边同橡皮垫夹紧缝纫机针。夹紧缸活塞杆靠弹簧复位,并和弹簧共同作用下使手指松开图 7.1 手腕回转和夹持式手部的结构7.3 夹紧力的计算为了把工件夹牢,两个摆动的手指对工件的夹紧力的可按下式计算:N=K1K2K3G 7.1 式中:- 26 -K1安全系数一般取 1.22;K2工作情况系数,主要考虑惯性力的影响。它可以近似按下式估算,其中 g是重力加速度;K3方位系数;G被抓取工件的重量 又:Pdy=2Nbd7.2所以:N=(P/2b)dy/d 当该手爪水平夹紧重量为 G 的工件时,根据工件的力平衡条件 R2=R1+G, 可以看出了上下两面手爪,对工件的夹紧力并不相等,而且随夹紧缸的驱动力 P 增加而增大,但 R1 和 R2 的差值永远为工件的重量。使 R1=0,R2=G 是夹紧缸驱动力最小的情况,这时最小驱动力 P 可以由下述方法求出。根据虚位移原理有:Pdy=R1d+R 2d7.3将 R1=0,R2=G 代入,求得: P=Gbd/dy 代入上式求得: N=Pdy/2b=1/2G.。7.4 腕部回转力矩的计算腕部回转时,需要克服以下几种阻力。腕部回转支承处的磨擦阻力矩 M1克服由于工件重心偏置,所需的力矩 M2;克服起动惯性,所需要的力矩 M3手腕回转所需力矩应当等于上述三项之和:M=M1+M2+M37.4如果当手腕回转部分的转动惯量不是很大时,手腕起动过程所产生的惯性力矩也不大,为了简化计算可以将计算的 M1,M2 适当放大,而省略掉 M3,这时手腕回转所需的力矩可近似写为:M=1.1(M1+M2) 7.5根据实际,手爪,手爪驱动油缸及回转油缸转动件等为一个等效为圆柱体,高为500mm,直径为 45mm,其重量为 G=20N摩擦阻力矩 M1=0.1M起动过程所转过的角度 =180- 27 -等速转动角速度 =150/秒M3=0.0175(J+J1) 2/2J=GR2/2g=200.02252/(29.8)=0.00052 Kgm27.6工件近似看成长方体J1=m(a2+b2)=(0.03 2+0.152)=0.0225+0.0009=0.0234 Kgm 27.7M3=0.0175(0.0234+0.00052)1502/360=0.026 NmM=M1+M2+M3因为:M 2=0 ; M1=0.1MM=0.1M+0.026M=0.0289 Nm可知满足要求7.5 对手部的要求7.5.1 手指的抓取机能是由被抓取物件和手指决定的被子抓紧取物件的大小,形状,重量,材质和受外力的约束程度及运动(抓紧取运动的物件)情况,决定了手指的大小,形状,个数,种类,配置和动作,而这些又决定了手指头的抓取机能(即该手指能抓紧取的极限尺寸;手指对物件的约束和握紧程度;抓取精度定位精度等) 。7.5.2 手指握力的大小要适宜握力过大, 则需要较大的动力源和结构,不经济,并可能损坏物件;握力过小,由于物件的自生以及传送过程中的惯性力和振动等而抓不住物件。在通常情况下,所需要的握力是物件重量的 23 倍。机械手的手指握力应当是可调的。但由于专用机械手常用于 批量较大,物件比较单一的场合,因此,只要有适宜的握力,虽不可调,也还是可以的。7.5.3 要有足够的夹紧距离无论哪种类型的手部,抓取物件时,要使用权物件能够顺利地进入手指;而放置物件时,物件又应易于摆脱手指的约束。因此要有足够的夹紧和脱开距离。夹紧后,物件的重心就应尽量接近手腕的对称轴线,以保证物件对手腕的偏生力矩最小。各构件要有足够的刚度和强度,而自重要轻;结构简单,修理方便;动作迅- 28 -速,灵活,准确。8 液压系统工作原理8.1 液压控制液压是机械手的一种主要控制形式。机械手的运动速度和操作是根据油的流量与压力来确定,因而只要控制油的流量与压力,就可以控制手的运动速度和操作力,油压力一般在 5-140 公斤/厘米 2范围内,最大臂力可达 160 公斤以上。液压元件主要有方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。1 方向控制阀能引导或阻止液流通过某选定的通道,它只起开关作用,而不能调节流量和压力。它通常是两通、三通和四通型,可以采用手工或机械传动、气动和电动进行操作。2 压力控制阀用于调节油路压力,可分为溢流阀和减压阀两类,可以是单级(直接作用式)也可以是两级(复合式) 。溢流阀是常闭的,达到最大压力时才开启,将多余流量从旁路流掉,以保持调定的压力。减压阀常开的,它的关闭是为了对管道中液流进行节制,以保持某一最低压力。此外,与减压阀结构近似的压力控制阀,还有安全阀或过载溢流阀,背压阀,卸荷阀,分载阀,降压阀以及冲击抑止阀等。3 流量控制阀用来调节油路中的流量,其结构形式也很多。从简单的两通针阀、- 29 -球阀、闸门阀直至固定式和可调节式带压力补偿的流量控制阀等。分流阀减速阀也是流量控制阀的一种特殊形式。而此次由于抛光自动线有四只机械手,故液压系统由四个完全相同的分支系统组成。每个分支系统以 SY1,SY2,SY3,SY4 表示,如图所示。图 8.1 液压系统工作图表 8.1 机械手的动作程序和电磁铁的动作顺序电 磁 铁序号 动作名称1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT1 手指夹紧 + - - - - -2 手臂右转 90 度 + + - - - -3 手臂向下 + - + - - -4 手臂向上 + - - - - -5 手腕翻转 180 度 + - - + - -6 手臂向下 + - + + - -7 手臂向上 + - - + - -8 手臂右转 90 度,加抛光膏 + + - + - +9 手指松开 - - - + - -10 手臂左转 90 度 - - - + + -11 手臂左转 90 度,手腕反转 180 度 - - - - + - 30 -具体工作情况如下:1. 压力油从油箱出来进入滤油器,通过定量泵,再流过单向阀,此时二位四通电磁换向阀的电磁铁 1 得电使手指夹紧;2. 随后,三位四通电磁换向阀的电磁铁 2 得电,手臂右转 90 度;3. 此时,二位四通电磁换向阀的电磁铁 3 得电,手臂向下摆动;4. 在电磁铁失电后手臂就向上摆动;5. 在当二位四通电磁换向阀的电磁铁 4 得电时,手腕就回转 180 度;6. 再交重复动作,使二位四通电磁换向阀的电磁铁 3 得电,手臂向下摆动;7. 在电磁铁失电后手臂就向上摆动;8. 三位四通电磁换向阀的电磁铁 2 得电,使手臂再右转 90 度,并且二位四通电磁换向阀的电磁铁 6 得电,是为了加抛光膏;9 . 在此以上,二位四通电磁换向阀的电磁铁 1 一直得电,在这时失电手指松开;10. 三位四通电磁换向阀的电磁铁 5 得电,手臂左转 90 度;11. 二位四通电磁换向阀的电磁铁 4,此时失电手腕反转 180 度;三位四通电磁换向阀的电磁铁 5 得电,手臂再左转 90 度。9 什么是自动线9.1 自动线的定义及特征自动线是:在一个自动机床的系统中,使毛坯或半成品以一定的节拍,按工艺顺序自动地经过各个工位,完成预定的工艺过程,最后成为工艺要求的制成品。则这种用运输设备联合起来的自动机床系统与其他各种设备的有机组合体。也称为自动生产线。自动生产线的特征为:除了在工艺上具有流水生产的一般特征以外,它具有自己的特点。如在自动线中,各工序的基本工艺操作和辅助操作以及工件在工序间的运输,都是不需要工人运输而是自动进行的;全线具有统一的自动操纵系统;它比流水线具有更严格的生产节奏等等。9.2 自动线的类型自动线可以按不同的特征进行分类。- 31 -1 根据组成自动线的机床类型可分为:通用机床自动线,专用机床自动线,组合机床自动线等。2 根据工作性质可分为:切削加工自动线,装配自动线,热处理自动线等。3 按照工件分:旋转体零件(轴类,盘类,环类零件)自动线,一般都有采用机械手在机床之间传送工件;加式箱体
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