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基于PLC的气动机械手手部结构设计优化方案

文章来源:上海芮立自动化设备有限公司 日期:2015-01-05

  气动技术是实现工业自动化的重要手段。气压传动的介质来自于空气,环境污染小,工程容易实现,所以其言传动四一种易于推广普及的实现丁业自动化的应用技术。气动技术在机械、化工、电子、电气、纺织、食品、包装、印刷、轻工、汽车等各个制造行业,尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了广泛的应用,极大地提高了制造业的生产效率和产品质量。气动系统的应用,引起了世界各国产业界的普遍重视,气动行业已成为工业国家发展速度最快的行业之一。

  可编程控制技器(PLC)是以微处理器为基础,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型、通用的自动控制装置,他具有机构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点,近年来在T业生产过程的自动控制中得到了越来越广泛的应用。

  1 系统组成

  整个系统分为控制系统、驱动系统和执行系统三大部分,系统组成如图1所示。
        图1 系统组成框图

  2 机械手手部结构设计分析

  2.1 机械手概述

  (1)坐标形式所设计的机械手具有两个自由度,摩擦轮具有一个自由度,故采用直角坐标形式。如图2所示,机械手的两个自由度分别是手臂的水平移动和手臂的伸缩运动,即沿X轴方向的移动和沿Z轴的伸缩;摩擦轮的自由度即沿Z轴的伸缩运动。
        图2 机械手的坐标形式

  (2)工作过程对于上下料机械手,其工作是在最短的时间内抓取、抬升、移动、放炮弹至检测平台,经检测后,再迅速地抓取、抬升、移动、放炮弹至存放处,然后回到原位,执行下一次操作。

  (3)工作范围机械手手臂在水平方向移动的总行程为600mm,在垂直方向的伸缩行程为125mm,由于在手臂伸出时,摩擦轮与工件的距离为35mm,所以,摩擦轮的伸缩行程为160mm。

  2.2 机械手手部结构设计

  机械手的手部是机械手上承担抓取工件的机构,由于被抓取物件(炮弹)的形状近似于圆台,所以,其手爪采用特殊的v字型结构,即手爪的内表面设计成与圆台斜度相同的斜面,即保证了抓取的稳定又不会因“线接触”而影响炮弹的表面质量。机械手手部的驱动装置采用齿轮齿条杠杆式结构,因为其结构简单,传动可靠,特别是采用无关节的手指形式,使抓取误差更小,定心精度更高。具体结构见图3,其中,机械手外罩通过螺母紧同存气缸缸体上,活塞杆利用自身的螺纹与齿条联接,手爪通过螺钉与扇形齿轮联接,扇形齿轮通过圆柱销与外罩联接,即通过活塞杆的往复运动实现了手爪的张开与闭合。由于销与扇形齿轮的联接属于间隙配合,所以它们之间存在剪切危险,经过校核,其剪切应力满足要求。
         图3 机械手手部结构图

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