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摘 要:隨著現(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)、氣動(dòng)伺服控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)機(jī)械手作為典型的機(jī)、電、氣一體化裝置，以其可靠、節(jié)能、價(jià)廉、簡單、維護(hù)方便、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，特別適用于汽車制造業(yè)、食品和藥品包裝行業(yè)、化工行業(yè)、精密儀器制造業(yè)和軍事工業(yè)等。作為機(jī)械手的一種，氣動(dòng)機(jī)械手的特點(diǎn)是以空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，以氣缸、氣馬達(dá)或其它氣動(dòng)裝置作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 本文論述了一種由四個(gè)自由度組成的吸盤式上下板料機(jī)械手,該機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)在X、Y、Z三坐標(biāo)方向上的移動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是真空吸盤，用來吸取工件，從而實(shí)現(xiàn)上下料過程。其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、性能可靠和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。作者首先介紹了機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。在此基礎(chǔ)上，選擇氣動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)移料上料的動(dòng)作，對基座、立柱、手臂、手部等模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。在機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中，根據(jù)設(shè)計(jì)出的機(jī)械手圖紙利用PRO/E軟件建立了機(jī)械手的虛擬樣機(jī)模型，確定各關(guān)節(jié)與末端執(zhí)行器的空間位置和姿態(tài)關(guān)系,并對機(jī)械手的虛擬樣機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。最后，根據(jù)對上料機(jī)械手功能的分析，采用PLC控制器實(shí)現(xiàn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。 關(guān)鍵詞：氣動(dòng)技術(shù)；氣動(dòng)機(jī)械手；PLC控制；真空吸盤；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目錄 摘要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 課題研究的背景-1 1.2 國內(nèi)外氣動(dòng)機(jī)械手研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用-2 1.2.1 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過程-2 1.2.2 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀-3 1.2.3 氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)-4 1.2.4 發(fā)展前景及方向-6 1.3 研究目的和意義-6 1.4 本課題的研究方法、主要內(nèi)容及擬解決的問題-7 1.4.1 本課題的研究方法-7 1.4.2 本課題的研究內(nèi)容-7 1.4.3 擬解決的問題-7 第2章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案-9 2.1 氣動(dòng)機(jī)械手的機(jī)械組成-9 2.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)-9 2.1.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)-10 2.1.3 控制系統(tǒng)分類-10 2.2 機(jī)械手的坐標(biāo)形式與自由度-10 2.3 模塊化設(shè)計(jì)-11 2.3.1 模塊劃分的一般原則-11 2.3.2 模塊設(shè)計(jì)的方法-12 2.3.3 模塊式機(jī)械手及組成-12 2.4 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)-13 2.5 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇-14 2.6 掛具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化-14 2.7 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表-15 第3章 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算-17 3.1 手部設(shè)計(jì)基本要求-17 3.2 選擇氣吸式手部的類型-17 3.3 真空元器件的設(shè)計(jì)-18 3.3.1真空吸盤的計(jì)算與選擇-18 3.3.2 真空發(fā)生器的計(jì)算與選擇-21 第4章 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算-25 4.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求-25 4.2 小臂部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算-26 4.3 大臂部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算-28 4.4 大臂部分與小臂部分之間關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算-29 第5章 立柱、支座部分的設(shè)計(jì)及計(jì)算-31 5.1機(jī)身設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題-31 5.2 總體的設(shè)計(jì)思路-31 5.2.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇-31 5.2.2聯(lián)軸器的選擇-33 5.3 支座部分（X軸方向）的設(shè)計(jì)-33 5.3.1絲杠的選擇與計(jì)算-33 5.3.2步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選用-35 5.3.3 聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算-37 5.4 立柱部分（Z軸方向）的設(shè)計(jì)-37 5.4.1絲杠的選擇與計(jì)算-37 5.4.2電機(jī)的選擇與計(jì)算-40 第六章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-43 6.1 氣動(dòng)元件選取及工作原理-43 6.1.1 氣源裝置-43 6.1.2 執(zhí)行元件-43 6.1.3 控制元件-43 6.1.4 輔助元件-45 6.2 氣動(dòng)回路的工作原理-45 第七章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-47 7.1 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)-47 7.2 控制要求-48 7.3 機(jī)械手動(dòng)作過程分析-48 7.4 硬件設(shè)計(jì)-48 7.4.1 PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟-48 7.4.2 控制系統(tǒng)PLC選型與I/O點(diǎn)確定-49 7.5 PLC外部接線圖-52 7.6 系統(tǒng)的控制面板的設(shè)計(jì)-53 第八章 總結(jié)與展望-55 參考文獻(xiàn)-56 致 謝-57 |
