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機械手怎麼設計

發布時間:2024-01-26 13:36:15

1. 注塑機專用機械手都有哪些設計要點

注塑機專用機械手的設計要點:
一、手部
注塑機專用機械手的手部是用來直接抓取注塑製品的部件。由於注塑製品的形狀,大小,重量及表面特徵等方面存在著差異,因此注塑機械手的手部有多種形式,一般可分為夾持式和吸附式兩種。夾持式手部的主要形式為夾鉗式,常用於抓取不易破碎或變形的製品,它對所抓取的製品的形狀有較大的適應性。夾持式手部由手指,傳動機構和驅動裝置組成。
對於夾持式手部,進行設計選用時主要考慮以下幾點。
(1)手部應具有適應的夾緊力和驅動。
(2)手指應具有足夠的開關范圍。
(3)手指對製品應具有一定的夾持精度。
(4)手部對製品應具有一定的適應能力,且要求手部能耐受注塑製品剛從模腔中取出時的高溫及腐蝕性。
二、驅動系統
注塑用機械手的驅動系統一般可分為氣壓驅動和電力驅動等兩類,也可以根據工作要求採用上述兩種類型的組合系統來完成驅動。
在設計選用驅動系統時應注意以下幾點。
(1)根據機械手的負載量來確定驅動系統的類型,一般來說,重負載的可選擇電力驅動系統,輕負載的可選擇氣壓驅動系統。
(2)對於作點位控制的注塑機械手多採用氣壓驅動系統。
(3)對於需要採用伺服控制的機械手多採用電力驅動系統。
三、控制系統
注塑用機械手的所有動作都在控制系統的指揮下完成,尤其是機械手與注塑機的協調工作關系,更是要依賴控制系統來達到。在控制系統的指揮下,機械手按照預定的工作程序完成各個動作,從而將注塑生產出的製品從模具中取出並傳送到指定地點或下一個生產工序中,並向模腔中噴灑脫模劑。在設計時,應根據注塑機的性能,機械手的作業條件和要求,製品的形狀和重量等來確定控制系統。
一般來說,設計或選用控制系統應遵循以下一些要點。
(1)應確保機械手有足夠的定位精度;
(2)應注意機械手與注塑機的動作配合協調,確保機械手抓取製品離開模具後,注塑機和機械手能夠各自繼續進行動作,從而減少時間浪費;
(3)應注意控制機械手的運行速度,即要使機械手能夠滿足注塑成型最短周期的要求,有要考慮是否會產生慣性沖擊和振動;
(4)應考慮控制系統的費用與實際工作要求之前的平衡關系。
自由度:通常把傳送機構的運動稱為傳送機構的自由度。人從手指到肩部共有27個自由度。而如將機械手的手臂也製成這樣多的自由度,既困難又不必要。從力學的角度分析,物件在空間只有6個自由度。因此為抓取和傳送在空間不同位置和方位物件,傳送機構也應具有6個自由度。常用的機械手傳送機構的自由度還多為少於6個的。一般的專用機械手只有2~4個自由度,而通用機械手則多數為3~6個自由度(這里所說的自由度數目,均不包括手指的抓取動作)。
機械手的每一個自由度是由其操作機的獨立驅動關節來實現的。所以在應用中,關節和自由度在表達機械手的運動靈活性方面是意義相通的。又由於關節在實際構造上是由回轉或移動的軸來完成的,所以又習慣稱之為軸。因此,就有了6自由度、6關節或6軸機械手的命名方法。它們都說明這一機械手的操作有6個獨立驅動的關節結構,能在其工作空間中實現抓取物件的任意位置和姿態。
四、工作步驟:
注塑用機械手在抓取製品及噴灑脫模劑時一般採用如下的工作步驟:機械手手臂下降並引發注塑機開模-注塑機頂出注塑製品並向機械手發出。
頂出信號—機械手伸入模腔中抓取製品-機械手向模腔噴灑脫模劑—機械手上升離開模腔—機械手向注塑機發出閉模信號並引發注塑機閉模—。
機械手移動到指定位置處放下製品—機械手回復到原位準備進行下一次動作。

2. 注塑機專用機械手的設計要點

機械手在注塑行業中應用的特別廣泛,機械手的連續操作功能解決了生產中人力的回一大答不足,同時也能更好的控制產品生產效率和質量,注塑機機械手在生產製作中設計的要點有哪些呢?
1,機械手要有適當的夾緊力:手部工作時,應具有適當夾緊力,以確保夾持穩定可靠,變形小且不損壞棒料的已加工表面。對於剛性較差的棒料夾緊力大小應該設計得可以調節,對於本機應考慮採用自鎖安全裝置。
2,機械手指有足夠的開閉范圍:工作時,一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對於回轉型手臂手指開閉范圍,可用開閉角和手指夾緊端長度表示。且與工件形狀、尺寸等因素有關。若環境許可,開閉范圍大些較好。
3,機械手結構力求簡單,重量輕,體積小:手臂處於腕部最前端,工作時運動狀態多變,其結構,重量和體積直接影響整個機械手的結構,抓重,定位精度,運動速度等性能。所以設計時需要求以上特點。
4,手指應有一定的強度和剛度。
5,其他方面的要求: 對於夾緊機械手,根據工件的形狀為圓形棒料,因此最常採用的是外卡式兩指鉗爪,夾緊方式用常閉式彈簧夾緊。松開時,用單作用式液壓缸。此種結構較為簡單,製造方便。

3. 機械原理課程設計 熱鐓擠送料機械手

圖3.1 機械手的外觀

設計二自由度關節式熱鐓擠送料機械手,由電動機驅動,夾送圓柱形鐓料,往40噸鐓頭機送料。以方案A為例,它的動作順序是:手指夾料,手臂上擺15º,手臂水平回轉120º,手臂下擺15º,手指張開放料。手臂再上擺,水平反轉,下擺,同時手指張開,准備夾料。主要要求完成手臂上下擺動以及水平回轉的機械運動設計。圖3.1為機械手的外觀圖。技術參數見表3.1。

3.2 功能分解[5]

夾料機構:靠平面連桿機構做間歇的直線往復運動

送料機構:送料機構由2種動作的組合,一是間歇的回轉運動,二是做上下擺動。

夾料機構:通過凸輪對手臂上平面連桿機構的控制來調整手指間的間隙從而達到對物料的夾緊和松開。

送料機構:當料被抓緊後,通過凸輪對連桿一端的位置的改變進行對桿的擺角進行調整,從而實現對物料的拿起和放下的動作。手臂的回轉通過回轉機構進行實現。

3.3 選用機構

夾料機構與擺動機構:根據動作要求,由表2.1設計實例庫A3、A1={a31,a41,a42,a11,a51},由於機構要具有停歇功能,且要進行運動變換,故選擇直動從動件盤形凸輪。

送料機構2:由表2.1設計實例庫A2={a14,a24,a34,a44,a54},由工藝動作可得,該機構選用齒輪機構a14。

3.4 機構組合

為使機構能夠順利工作,採用串聯和並聯結合的結構組合,其中A1為夾料機構,A2為擺動機構,A3為回轉機構。如圖3.2所示:

A3

A1

A2

圖3.2 機構組合圖

3.4.1 機構運動簡圖

方案一:

圖3.3 傳動方案一

方案二:

圖3.4 傳動方案二

3.4.2 方案評價

方案一:該機器依靠兩盤狀凸輪及連桿機構實現手指的張合與手臂的上下擺動。而圓柱凸輪的旋轉帶動鏈輪回轉從而實現手臂的回轉。這種雖然方案簡單易行,但結構較大,鏈傳動是撓性的拉拽,難於定位;而且鏈條及鏈輪布置在水平面內,鏈條不宜過長。定位精度不能保證,故不宜採用此方案。

方案二:該方案在手指的動作和手臂的仰俯方面與方案一採取同種設計,在手臂的回轉上採用了不同機構,它通過軸上的圓柱形凸輪12來帶動齒條13的運動,通過齒條來實現齒輪6和7的運動從而完成手臂的回轉。此方案結構簡單,各運動部件之間的運動都易於實現,不會出現干涉現象。由於傳動鏈較短,累積誤差也不會太大,從而可以滿足

3.5 傳動設計

3.5.1 傳動比計算

已知電動機的轉速為1440r/min,送料頻率為15次/min即i總=1440/15=96

3.5.2 運動循環設計

機械手的動作順序:

手指夾料——手臂上擺15°——手臂回轉120°——手臂下擺15°——手指松開——手臂上擺15°——手臂反轉120°——手臂下擺15°

機械手工作的頻率為15次/min,T=4s。軸轉一次要完成一個循環,轉角分配如表3.3所示:

表3.3 轉角分配表

2.5.3凸輪設計[6][7]

1) 手指凸輪設計:由連桿機構(如圖3.5所示)可計算出凸輪尺寸。桿AC=200mm,AB=90mm,ED=215mm。此凸輪為擺動從動件盤狀凸輪。基圓半徑r=35mm,擺桿為70mm。

圖3.5 手指連桿機構

取基圓半徑r=35,由作圖法得到凸輪如圖3.6所示:

圖3.6 手指凸輪

2) 手臂凸輪設計:由連桿機構(如圖3.7所示)可計算出凸輪尺寸。桿AC=684mm,AB=580mm,ED=150mm。此凸輪為擺動從動件盤狀凸輪。基圓半徑r=65mm,擺桿為50mm。

圖3.7 手臂連桿機構

取基圓半徑r=65mm,由作圖法得到手臂凸輪如圖3.8所示:

圖3.8 手臂凸輪

3)圓柱形凸輪設計:

XD=2*3.14*30=188.4mm;

升程h=56.72mm;

圓柱半徑rP=30mm;

由作圖法得到圓柱凸輪如圖3.9所示:

圖3.9 圓柱凸輪

參考: http://xiajuxiong2008.blog.163.com/blog/static/11158719200855105035456/#comment=fks_

4. 機械臂的設計要求有哪些

1.手臂要承載能力大,剛性好,重量輕。

手臂的剛性直接影響手臂抓取工件時的平穩性、移動速度和定位精度。如果剛性差,會造成手臂在垂直面內的彎曲變形和水平面內的側向扭轉變形,手臂會振動,或者工件在移動時被卡住無法工作。為此,手臂一般採用剛性好的導桿來增加手臂的剛性,各支撐和連接件的剛性也要有一定的要求,以保證能承受所需的驅動力。

2.手臂的移動速度要合適,慣性要小。

機械手的移動速度一般根據產品的生產節奏來確定,但一味追求高速度是不可取的。當手臂從靜止狀態達到正常運動速度時開始,手臂停止時停止。速度變化過程就是速度特性曲線。手臂自重越輕,其起停的穩定性越好。

3、手臂動作要靈活。

手臂結構要緊湊,這樣手臂動作才能輕快靈活。在動臂上增加滾動軸承或採用滾珠導軌也能使動臂輕快平穩地運動。此外,對於懸臂機械手,還需要考慮部件在臂上的布置,即計算部件移動到旋轉、升降和支撐中心時臂的偏重力矩。偏重扭矩對手臂運動非常不利。扭矩受力過大會造成手臂振動,舉的時候會有低頭的現象,也會影響動作的靈活性。嚴重的情況下,手臂和立柱會被卡住。因此,在設計力臂時,盡量使力臂的重心通過轉動中心,或盡可能靠近轉動中心,以減少偏轉力矩。對於兩臂同時操作的機械手,兩臂的排列應盡可能對稱於中心,以達到平衡。

4.位置精度高。

為了獲得機械手的高位置精度,除了採用先進的控制方法外,在結構上還應注意以下問題:

(1)機械手的剛度、重量力矩、慣性力和緩沖作用直接影響手臂的位置精度。

(2)增加設定裝置和行程檢測機構。

(3)合理選擇機械手的坐標形式。該矩形機械手定位精度高,結構和運動簡單,誤差小。旋轉運動引起的誤差是放大時的尺寸誤差。拐角位置固定時,手臂伸得越長,誤差越大。由於關節式機械手結構復雜,手端的定位由各關節的相互角度決定,其誤差是累積誤差,因此其精度較差,位置精度更難保證。

5. 機械式機械手的設計

械手主要由抄手部和運動機襲構組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件,根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構,使手部完成各種轉動(擺動)、移動或復合運動來實現規定的動作,改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式,稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多,機械手的靈活性越大,通用性越廣,其結構也越復雜。一般專用機械手有2~3個自由度。

機械手的種類,按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手;按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種;按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。

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6. 二次元機械手設計的5個要點是什麼

模具製造的高精度,高技術要求,那在設計時,應該注意以下5個要點:
1、控系統及運動件的分量——各種操控元件的精度和靈敏度不一樣,並且也與方位反應設備的有無有關。而運動件的分量包括二次元機械手自身的分量和被抓物的分量。
2.精度剛度——二次元機械手自身的構造剛度和觸摸剛度低時,因易發生振盪,定位精度一般較低。
3.定位方法——不一樣的定位方法影響要素不一樣。如機械擋塊定位時,定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時的速度等要素有關。
4.定位速度——二次元機械手定位速度對定位精度影響很大。這是由於定位速度不一樣時,有必要耗散的運動部件的能量不一樣。一般,為減小定位差錯應合理操控定位速度,如進步緩沖設備的緩沖功能和緩沖功率,操控驅動系統使運動部件當令減速。
5.驅動源——液壓、氣壓的壓力動搖及電壓、油溫、氣溫的動搖都會影響二次元機械手的重復定位精度。因而,選用必要的穩壓及調理油溫辦法。如用蓄能器穩定油壓,用加熱器或冷卻器操控油溫,低速時,用溫度、壓力抵償流量操控閥操控。

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7. 機械臂設計如何確定臂長,底盤,如何計算的

設計思路先確定幾臂,再確定工作范圍,確定最大的工作負載然後力矩分析。

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