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机械手怎么设计

发布时间:2024-01-26 13:36:15

1. 注塑机专用机械手都有哪些设计要点

注塑机专用机械手的设计要点:
一、手部
注塑机专用机械手的手部是用来直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形状,大小,重量及表面特征等方面存在着差异,因此注塑机械手的手部有多种形式,一般可分为夹持式和吸附式两种。夹持式手部的主要形式为夹钳式,常用于抓取不易破碎或变形的制品,它对所抓取的制品的形状有较大的适应性。夹持式手部由手指,传动机构和驱动装置组成。
对于夹持式手部,进行设计选用时主要考虑以下几点。
(1)手部应具有适应的夹紧力和驱动。
(2)手指应具有足够的开关范围。
(3)手指对制品应具有一定的夹持精度。
(4)手部对制品应具有一定的适应能力,且要求手部能耐受注塑制品刚从模腔中取出时的高温及腐蚀性。
二、驱动系统
注塑用机械手的驱动系统一般可分为气压驱动和电力驱动等两类,也可以根据工作要求采用上述两种类型的组合系统来完成驱动。
在设计选用驱动系统时应注意以下几点。
(1)根据机械手的负载量来确定驱动系统的类型,一般来说,重负载的可选择电力驱动系统,轻负载的可选择气压驱动系统。
(2)对于作点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。
(3)对于需要采用伺服控制的机械手多采用电力驱动系统。
三、控制系统
注塑用机械手的所有动作都在控制系统的指挥下完成,尤其是机械手与注塑机的协调工作关系,更是要依赖控制系统来达到。在控制系统的指挥下,机械手按照预定的工作程序完成各个动作,从而将注塑生产出的制品从模具中取出并传送到指定地点或下一个生产工序中,并向模腔中喷洒脱模剂。在设计时,应根据注塑机的性能,机械手的作业条件和要求,制品的形状和重量等来确定控制系统。
一般来说,设计或选用控制系统应遵循以下一些要点。
(1)应确保机械手有足够的定位精度;
(2)应注意机械手与注塑机的动作配合协调,确保机械手抓取制品离开模具后,注塑机和机械手能够各自继续进行动作,从而减少时间浪费;
(3)应注意控制机械手的运行速度,即要使机械手能够满足注塑成型最短周期的要求,有要考虑是否会产生惯性冲击和振动;
(4)应考虑控制系统的费用与实际工作要求之前的平衡关系。
自由度:通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度,既困难又不必要。从力学的角度分析,物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件,传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(这里所说的自由度数目,均不包括手指的抓取动作)。
机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中,关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的,所以又习惯称之为轴。因此,就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构,能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。
四、工作步骤:
注塑用机械手在抓取制品及喷洒脱模剂时一般采用如下的工作步骤:机械手手臂下降并引发注塑机开模-注塑机顶出注塑制品并向机械手发出。
顶出信号—机械手伸入模腔中抓取制品-机械手向模腔喷洒脱模剂—机械手上升离开模腔—机械手向注塑机发出闭模信号并引发注塑机闭模—。
机械手移动到指定位置处放下制品—机械手回复到原位准备进行下一次动作。

2. 注塑机专用机械手的设计要点

机械手在注塑行业中应用的特别广泛,机械手的连续操作功能解决了生产中人力的回一大答不足,同时也能更好的控制产品生产效率和质量,注塑机机械手在生产制作中设计的要点有哪些呢?
1,机械手要有适当的夹紧力:手部工作时,应具有适当夹紧力,以确保夹持稳定可靠,变形小且不损坏棒料的已加工表面。对于刚性较差的棒料夹紧力大小应该设计得可以调节,对于本机应考虑采用自锁安全装置。
2,机械手指有足够的开闭范围:工作时,一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手臂手指开闭范围,可用开闭角和手指夹紧端长度表示。且与工件形状、尺寸等因素有关。若环境许可,开闭范围大些较好。
3,机械手结构力求简单,重量轻,体积小:手臂处于腕部最前端,工作时运动状态多变,其结构,重量和体积直接影响整个机械手的结构,抓重,定位精度,运动速度等性能。所以设计时需要求以上特点。
4,手指应有一定的强度和刚度。
5,其他方面的要求: 对于夹紧机械手,根据工件的形状为圆形棒料,因此最常采用的是外卡式两指钳爪,夹紧方式用常闭式弹簧夹紧。松开时,用单作用式液压缸。此种结构较为简单,制造方便。

3. 机械原理课程设计 热镦挤送料机械手

图3.1 机械手的外观

设计二自由度关节式热镦挤送料机械手,由电动机驱动,夹送圆柱形镦料,往40吨镦头机送料。以方案A为例,它的动作顺序是:手指夹料,手臂上摆15º,手臂水平回转120º,手臂下摆15º,手指张开放料。手臂再上摆,水平反转,下摆,同时手指张开,准备夹料。主要要求完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。图3.1为机械手的外观图。技术参数见表3.1。

3.2 功能分解[5]

夹料机构:靠平面连杆机构做间歇的直线往复运动

送料机构:送料机构由2种动作的组合,一是间歇的回转运动,二是做上下摆动。

夹料机构:通过凸轮对手臂上平面连杆机构的控制来调整手指间的间隙从而达到对物料的夹紧和松开。

送料机构:当料被抓紧后,通过凸轮对连杆一端的位置的改变进行对杆的摆角进行调整,从而实现对物料的拿起和放下的动作。手臂的回转通过回转机构进行实现。

3.3 选用机构

夹料机构与摆动机构:根据动作要求,由表2.1设计实例库A3、A1={a31,a41,a42,a11,a51},由于机构要具有停歇功能,且要进行运动变换,故选择直动从动件盘形凸轮。

送料机构2:由表2.1设计实例库A2={a14,a24,a34,a44,a54},由工艺动作可得,该机构选用齿轮机构a14。

3.4 机构组合

为使机构能够顺利工作,采用串联和并联结合的结构组合,其中A1为夹料机构,A2为摆动机构,A3为回转机构。如图3.2所示:

A3

A1

A2

图3.2 机构组合图

3.4.1 机构运动简图

方案一:

图3.3 传动方案一

方案二:

图3.4 传动方案二

3.4.2 方案评价

方案一:该机器依靠两盘状凸轮及连杆机构实现手指的张合与手臂的上下摆动。而圆柱凸轮的旋转带动链轮回转从而实现手臂的回转。这种虽然方案简单易行,但结构较大,链传动是挠性的拉拽,难于定位;而且链条及链轮布置在水平面内,链条不宜过长。定位精度不能保证,故不宜采用此方案。

方案二:该方案在手指的动作和手臂的仰俯方面与方案一采取同种设计,在手臂的回转上采用了不同机构,它通过轴上的圆柱形凸轮12来带动齿条13的运动,通过齿条来实现齿轮6和7的运动从而完成手臂的回转。此方案结构简单,各运动部件之间的运动都易于实现,不会出现干涉现象。由于传动链较短,累积误差也不会太大,从而可以满足

3.5 传动设计

3.5.1 传动比计算

已知电动机的转速为1440r/min,送料频率为15次/min即i总=1440/15=96

3.5.2 运动循环设计

机械手的动作顺序:

手指夹料——手臂上摆15°——手臂回转120°——手臂下摆15°——手指松开——手臂上摆15°——手臂反转120°——手臂下摆15°

机械手工作的频率为15次/min,T=4s。轴转一次要完成一个循环,转角分配如表3.3所示:

表3.3 转角分配表

2.5.3凸轮设计[6][7]

1) 手指凸轮设计:由连杆机构(如图3.5所示)可计算出凸轮尺寸。杆AC=200mm,AB=90mm,ED=215mm。此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基圆半径r=35mm,摆杆为70mm。

图3.5 手指连杆机构

取基圆半径r=35,由作图法得到凸轮如图3.6所示:

图3.6 手指凸轮

2) 手臂凸轮设计:由连杆机构(如图3.7所示)可计算出凸轮尺寸。杆AC=684mm,AB=580mm,ED=150mm。此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基圆半径r=65mm,摆杆为50mm。

图3.7 手臂连杆机构

取基圆半径r=65mm,由作图法得到手臂凸轮如图3.8所示:

图3.8 手臂凸轮

3)圆柱形凸轮设计:

XD=2*3.14*30=188.4mm;

升程h=56.72mm;

圆柱半径rP=30mm;

由作图法得到圆柱凸轮如图3.9所示:

图3.9 圆柱凸轮

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

4. 机械臂的设计要求有哪些

1.手臂要承载能力大,刚性好,重量轻。

手臂的刚性直接影响手臂抓取工件时的平稳性、移动速度和定位精度。如果刚性差,会造成手臂在垂直面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形,手臂会振动,或者工件在移动时被卡住无法工作。为此,手臂一般采用刚性好的导杆来增加手臂的刚性,各支撑和连接件的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需的驱动力。

2.手臂的移动速度要合适,惯性要小。

机械手的移动速度一般根据产品的生产节奏来确定,但一味追求高速度是不可取的。当手臂从静止状态达到正常运动速度时开始,手臂停止时停止。速度变化过程就是速度特性曲线。手臂自重越轻,其起停的稳定性越好。

3、手臂动作要灵活。

手臂结构要紧凑,这样手臂动作才能轻快灵活。在动臂上增加滚动轴承或采用滚珠导轨也能使动臂轻快平稳地运动。此外,对于悬臂机械手,还需要考虑部件在臂上的布置,即计算部件移动到旋转、升降和支撑中心时臂的偏重力矩。偏重扭矩对手臂运动非常不利。扭矩受力过大会造成手臂振动,举的时候会有低头的现象,也会影响动作的灵活性。严重的情况下,手臂和立柱会被卡住。因此,在设计力臂时,尽量使力臂的重心通过转动中心,或尽可能靠近转动中心,以减少偏转力矩。对于两臂同时操作的机械手,两臂的排列应尽可能对称于中心,以达到平衡。

4.位置精度高。

为了获得机械手的高位置精度,除了采用先进的控制方法外,在结构上还应注意以下问题:

(1)机械手的刚度、重量力矩、惯性力和缓冲作用直接影响手臂的位置精度。

(2)增加设定装置和行程检测机构。

(3)合理选择机械手的坐标形式。该矩形机械手定位精度高,结构和运动简单,误差小。旋转运动引起的误差是放大时的尺寸误差。拐角位置固定时,手臂伸得越长,误差越大。由于关节式机械手结构复杂,手端的定位由各关节的相互角度决定,其误差是累积误差,因此其精度较差,位置精度更难保证。

5. 机械式机械手的设计

械手主要由抄手部和运动机袭构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。

机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

建议去个论谈学习。

6. 二次元机械手设计的5个要点是什么

模具制造的高精度,高技术要求,那在设计时,应该注意以下5个要点:
1、控系统及运动件的分量——各种操控元件的精度和灵敏度不一样,并且也与方位反应设备的有无有关。而运动件的分量包括二次元机械手自身的分量和被抓物的分量。
2.精度刚度——二次元机械手自身的构造刚度和触摸刚度低时,因易发生振荡,定位精度一般较低。
3.定位方法——不一样的定位方法影响要素不一样。如机械挡块定位时,定位精度与挡块的刚度和碰接挡块时的速度等要素有关。
4.定位速度——二次元机械手定位速度对定位精度影响很大。这是由于定位速度不一样时,有必要耗散的运动部件的能量不一样。一般,为减小定位差错应合理操控定位速度,如进步缓冲设备的缓冲功能和缓冲功率,操控驱动系统使运动部件当令减速。
5.驱动源——液压、气压的压力动摇及电压、油温、气温的动摇都会影响二次元机械手的重复定位精度。因而,选用必要的稳压及调理油温办法。如用蓄能器稳定油压,用加热器或冷却器操控油温,低速时,用温度、压力抵偿流量操控阀操控。

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7. 机械臂设计如何确定臂长,底盘,如何计算的

设计思路先确定几臂,再确定工作范围,确定最大的工作负载然后力矩分析。

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