機械手電氣設(shè)計說明書

1、設(shè)計的任務(wù)（1） 、基本情況介紹 機械手結(jié)構(gòu)、動作與控制要求 機械手在專用機床及自動生產(chǎn)線上應(yīng)用十分廣泛，主要用于搬動或裝卸零件的重復(fù)動作，以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。本設(shè)計中的機械手采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)。各動作由液壓驅(qū)動，并右電磁閥控制。動作順序及各動作時間的間隔采用按時間原則控制的電氣控制系統(tǒng)。機械手的結(jié)構(gòu)如圖8-13所示，主要由手指1、手腕2、小臂3、和大臂5等幾部分組成。料架6為旋轉(zhuǎn)式，由料盤和棘輪機構(gòu)組成。每轉(zhuǎn)動一定角度（由工件數(shù)決定）以保證待加工零件4對準機械手。 機械手各動作與相應(yīng)電磁閥動作關(guān)系如表8-4所示。 以鏜孔專用機床加工零件的上料、下料為例，機械手的動作順序是：由原始位置將以加工好的工

2、件卸下，放回料架，等料架轉(zhuǎn)過一定角后，再將未加工零件拿起，送到加工位置，等待鏜孔加工結(jié)束，再將加工完畢工件放回料架，如此重復(fù)循環(huán)。 圖8-13 機械手的外形及其與料架的配置1- 手部 2-手腕 3-小臂 4-工件 5-大臂 6料架(2) 、拖動情況介紹 具體動作順序是：原始位置（裝好工件等待加工位置，其狀態(tài)是大手臂豎立，小手臂伸出并處于水平位置，手腕很橫移向右，手指松開）手指夾緊（抓住卡盤上的工件）松卡盤手腕左移（從卡盤上卸下已加工好的工件）小手臂上擺大手臂下擺手指松開（工件放回料架）小手臂收縮料架轉(zhuǎn)位小手臂伸出手指夾緊（抓住未加工零件）大手臂上擺（取送零件）小手臂下擺手腕右移（將工件裝到機床

3、的主軸卡盤中）卡盤收緊手指松開，等待加工。表 8-4 電磁閥狀態(tài)表YV1 YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV9YV10YV11手指的夾緊與放松夾緊+放松+手腕橫向移動（左右移動）左移+右移+小臂的伸縮伸+縮+小臂上下擺動上擺+下擺+大臂上下擺動上擺+下擺+根據(jù)表8-4及各動作中機械的狀態(tài)，便可自行列出各動作中對YV1-YV11線圈的通電要求。（3） 、設(shè)計要求1）加工中上料、下料各動作采用自動循環(huán)。2）各動作之間應(yīng)有一定的延（由時間繼電器調(diào)定）。3）機械手各部分應(yīng)能單獨動作，以便于調(diào)整及維修。4）油泵電機（采用Y100L2-4.3KW）及各電磁閥運行狀態(tài)應(yīng)有指示。5）應(yīng)有必要的電氣

4、保護與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。二、設(shè)計過程（一）、總體方案選擇說明機械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。1按用途分 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種:1.1專用機械手 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大附屬，如自動機床、自動線的上、下料機械手和加工中心”批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手。1.2通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和格性能范圍

5、內(nèi)，其動作程序是可變的，控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制:伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以點位控制，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。2按驅(qū)動方式分2.1液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服

6、驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。2.2氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。2.3機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等)驅(qū)動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它主

7、要特點是運動準確可靠，動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。它常被用于工作主機的上、下料。2.4電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。按控制方式分3.1點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。3.2連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為

8、無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制4。 本設(shè)計中的機械手采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，并右電磁閥控制。動作順序及各動作時間的間隔采用按時間原則控制的電氣控制系統(tǒng)。 原始位置（裝好工件等待加工位置，其狀態(tài)是大手臂豎立，小手臂伸出并處于水平位置，手腕很橫移向右，手指松開）手指夾緊（抓住卡盤上的工件）松卡盤手腕左移（從卡盤上卸下已加工好的工件）小手臂上擺大手臂下擺手指松開（工件放回料架）小手臂收縮料架轉(zhuǎn)位小手臂伸出手指夾緊（抓住未加工零件）大手臂上擺（取送零件）小手臂下擺手腕右移（將工件裝到機床的主軸卡盤中）卡盤

9、收緊手指松開，等待加工。（2） 、控制方式選擇 根據(jù)要求選擇用電氣控制，由油泵電機（采用Y100L2-4.3KW）驅(qū)動，繼電器，時間繼電器，限位開關(guān)控制。（三）、設(shè)計電氣原理圖電氣控制設(shè)計圖及繼電器控制 機械手電氣控制系統(tǒng)工作流程圖 小臂上擺手腕左移手指夾緊初始位置大臂下擺手腕右移 手指松開小臂下擺大臂上擺小臂收縮小臂伸出手指夾緊繼電器控制 YV1 手指夾緊 YV2 手指放松 YV3 手腕左移 YV4 手腕右移 YV5 小臂伸出 YV6 小臂收縮 YV7 小臂上擺 YV8 小臂下擺 YV9 大臂上擺 YV10 大臂下擺限位開關(guān) SQ0 手指夾緊限位開關(guān) SQ1 手指放松限位開關(guān) SQ2 手腕左

10、移限位開關(guān) SQ3 手腕右移限位開關(guān) SQ4 小臂伸出限位開關(guān) SQ5 小臂收縮限位開關(guān) SQ6 小臂上擺限位開關(guān) SQ7 小臂下擺限位開關(guān) SQ8 大臂上擺限位開關(guān) SQ9 大臂下擺限位開關(guān)輸出原件邏輯表達式時序邏輯狀態(tài)表如下1、 主電路設(shè)計 見附錄12、 控制電路設(shè)計見附錄23、按設(shè)計要求檢查各動作程序，各種保護聯(lián)鎖等全部符合要求，繪制電氣控制縱原理圖 三、設(shè)計小結(jié) 此次電氣機械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計讓我重新研究電氣的控制技術(shù)，并且自學(xué)電氣CAD，從以前的略懂到現(xiàn)在比較深入了解工業(yè)電氣控制的一些環(huán)節(jié)和設(shè)備，并且比較全面的將所學(xué)的電氣控制和電力拖動方面的知識運用于設(shè)計當中。整個機械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計分