浅析工业机械手的定位平稳性与运动缓冲.docx

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1、浅析工业机械手的定位平稳性与运动缓冲 工业机械手是工业生产的必定产物，它是一种仿照人体上肢的部分功能，根据预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中常常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采纳机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广袤的发展前途。 机械手主要由执行机构、驱动系统、

2、限制系统组成。 1.执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1.1手部 是机械手与工件接触的部件。由于与物体接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。由于本课题的工件是圆柱状棒料，所以采纳夹持式。由手指和传力机构所构成，手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务。 1.2手腕 是联接手部和手臂的部件，起调整或变更工件方位的作用。 1.3手臂 支承手腕和手部的部件，用以变更工件的空间位置。 1.4立柱 是支承手臂的部件。手臂的回转运动和升降运动均与立柱有亲密的联系。机械手的立柱通常为固定不动的。 1.5机座 是机械手的基础部分。机械手执行机构的各部件和

3、驱动系统均安装于机座上，故起支承和联接的作用。 2.驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。 3.限制系统 限制系统是机械手的指挥系统 ，它限制驱动系统，让执行机构按规定的要求进行工作，并检测其正确与否。一般常见的为电器与电子回路限制，计算机限制系统也不断增多。 工业机械手的分类可以按所担当的作业的特点、功能、驱动方式和限制方式分类。 4.依据所担当的作业的特点，工业机械手可分为以下三类 4.1担当搬运工作的机械手：这种机械手在主要工艺设备运行时，用来完成协助作业，如装卸毛坯、工件和工夹具。 4.2生产工业用机械手：可用于完

4、成工艺过程中的主要作业，如装配、焊接、涂漆、弯曲、切断等。 4.3通用工业机械手：其用途广泛，可以完成各种工艺作业。 5.按功能分类 5.1专用机械手 它是附属于主机的具有固定程序而无独立限制系统的机械装置。 专用机械手具有动作少，工作对象单一，结构简洁，好用牢靠和造价低等特点，适用于大批大量的自动化生产，如自动机床，自动线的上、下料机械手和“加工中心”附属的自动换刀机械手。 5.2通用机械手 又称工业机器人。它是一种具有独立限制系统的机械装置。具有程序可变、工作范围大、定位精度高、通用性强的特点，适用于不断变换品种的中小批量自动化的生产。 5.3示教再现机械手 采纳示教法编程的通用机械手。所

5、谓示教，即由人通过手动限制，“拎着”机械手做一遍操作示范，完成全部动作后，其储存装置即能记忆下来。机械手可按示范操作的程序行程进行重复的再现工作。 6.按驱动方式分 6.1液压传动机械手 6.2气压传动机械手 6.3机械传动机械手 7.按限制方式分 7.1固定程序机械手 限制系统是一个固定程序的限制器。程序简洁，程序数少，而且是固定的，行程可调但不能随意点定位。 7.2可编程序机械手 限制系统是一个可变程序限制器。其程序可按须要编排，行程能很便利变更。 机械手常用的定位方式主要是机械挡块定位。机械挡块定位是在行程终点设置机械挡块，当机械手经减速运行到终点时，紧靠挡块而定位。 若定位前已减速，定

6、位时驱动压力未撤除，在这种状况下，机械挡块定位能达到较高的重复精度。一般可高于0.5mm，若定位时关闭驱动油路而去掉工作压力，这时机械手可能被挡块碰回一个微小距离，因而定位精度变低。 机械手能否精确地工作，事实上是一个三维空间的定位问题，是若干线量和角量定位的组合。在很多较简洁状况下，单个量值可能是主要的。影响单个线量或角量定位误差的因素如下。 7.2.1定位方式 不同的定位方式影响因素不同。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因素有关。 7.2.2定位速度 定位速度对定位精度影响很大。这是因为定位速度不同时，必需耗散的运动部件的能量不同。通常，为减小定位误差应合理限制定

7、位速度，如提高缓冲装置的缓冲性能和缓冲效率，限制驱动系统使运动部件适时减速。 7.2.3精度 机械手的制造精度和安装调速精度对定位精度有干脆影响。 7.2.4刚度 机械手本身的结构刚度和接触刚度低时，因易产生振动，定位精度一般较低。 7.2.5运动件的重量 运动件的重量包括机械手本身的重量和被抓物的重量。运动件重量的改变对定位精度影响较大。通常，运动件重量增加时，定位精度降低。因此，设计时不仅要减小运动部件本身的重量，而且要考虑工作时抓重改变的影响。 7.2.6驱动源 液压、气压的压力波动及电压、油温、气温的波动都会影响机械手的重复定位精度。因此，采纳必要的稳压及调整油温措施。如用蓄能器稳定油

8、压，用加热器或冷却器限制油温，低速时，用温度、压力补偿流量限制阀限制。 7.2.7限制系统 开关限制、电液比例限制和伺服限制的位置限制精度是个不相同的。这不仅是因为各种限制元件的精度和灵敏度不同，而且也与位置反馈装置的有无有关。 机械手运动的缓冲装置分为内缓冲和外缓冲两种形式。内缓冲形式有油缸端部缓冲装置和缓冲回路等。外缓冲形式有弹性机械元件和液压缓冲器。内缓冲的优点是结构简洁，紧凑。但有时安置位置有限；外缓冲的优点是安置位置敏捷，简便，缓冲性能好调等，但结构较浩大。一般我们采纳的缓冲装置为油缸端部缓冲装置。 当活塞运动到距油缸端盖某一距离时能在活塞与端盖之间形成一个缓冲室。利用节流的原理使缓

9、冲室产生临时背压阻力，以使运动减速直至停止，而避开硬性冲击的装置，称为油缸端部缓冲装置。 在缓冲行程中，节流口恒定的，称为恒节流式油缸端部缓冲装置。 设计油缸端部恒节流缓冲装置时，amax、Pmax和Vr三个参数是受工作条件限制的。通常采纳的方法是先选定其中一个参数，然后校验其余两个参数。步骤如下：1、选择最大加速度。通常，amax值按机械手类型和结构特点选取，同时要考虑速度与载荷大小。对于重载低速机械手，- amax取5m/s2以下，对于轻载高速机械手，-amax取510 m/s2。 计算沿运动方向作用在活塞上的外力F。3、计算残余速度Vr。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页