送料机械手的设计(7)

第6章 机械手的定位与平稳

6.1 常用的定位方式

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，定位时驱动压力未撤除，在这种情况下，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。

6.2 影响平稳性和定位精度的因素

机械手能否准确地工作，实际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。在许多较简单情况下，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]： （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。 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，必须耗散的运动部件的能量不同。通常，为减小定位误差应合理控制定位速度，如提高缓冲装置的缓冲性能和缓冲效率，控制驱动系统使运动部件适时减速。

（2）精度

机械手的制造精度和安装调速精度对定位精度有直接影响。 （3）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。

（4）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。

运动件重量的变化对定位精度影响较大。通常，运动件重量增加时，

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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变化的影响。 （5）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，采用必要的稳压及调节油温措施。如用蓄能器稳定油压，用加热器或冷却器控制油温，低速时，用温度、压力补偿流量控制阀控制。

（6）机械手运动的缓冲装置

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单，紧凑。但有时安置位置有限；外缓冲的优点是安置位置

灵活，简便，缓冲性能好调等，但结构较庞大。 （7）控制系统

开关控制、电液比例控制和伺服控制的位置控制精度是个不相同的。这不仅是因为各种控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。

本课题所采用的定位精度为机械挡块定位。

6.3 机械手的控制

控制系统是机械手的重要组成部分。在某种意义上讲，控制系统起着与人脑相似的作用。机械手的手部、腕部、臂部等的动作以及相关机械的协调动作都是通过控制系统来实现的。主要控制内容有动作的顺序，动作的位置与路径、动作的时间。

机械手要用来代替人完成某些操作，通常需要具有图6-1所示的机能。

实现上述各种机能的控制方式有多种多样。机械手的程序控制方式可分为两大类，即固定程序控制方式和可变程序控制方式。

本课题所用的是固定程序控制类别的机械式控制。

常用凸轮和杠杆机构来控制机械手的动作顺序、时间和速度。一般常与驱动机构并用，因此结构简单，维修方便，寿命较长，工作比较可靠。适用于控制程序步数少的专用机械手。

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控制机能 示教机能 动作控制机能 动作顺序控制 运动控制机能 操作机能 检测、识别机能 图6-1 机械手的控制机能

6.4 本章小结

本章对机械手的定位和稳定性进行了相关的分析，具体内容如下： （1）确定了机械手的常用的定位方式为机械挡块定位是在行程终点设置机械挡块；

（2） 对影响机械手定位和稳定性的因素进行了相关分析；

（3）机械手的缓冲装置进行了相关的研究，确定了相关的参数。

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结论

随着现代工业的发展以及自动生产线的需要，机械手的应用越来越广，送料机械手在一个生产环节中扮演着举足轻重的角色，因此本次对送料机械手的设计工作在机械手研制领域有着积极的意义。设计任务包括机械手的机械系统，液压驱动系统，控制系统三个组成部分的设计工作。

（1）介绍机械手的组成和分类，确定了机械手的主要参数及设计方案；

（2）对抓取机构的各零部件的参数进行计算，对液压元件进行选择，确定电机规格及机构的参数；

（3）对机身机座的电动机和减速器进行选择，并对螺栓设计和校核，确定其当量应力，剪切强度，弯曲强度；

（4）确定了机械手的定位方式为机械挡块定位；对影响机械手定位和稳定性的因素进行了相关分析。

本课题还存在以下的不足之处，需进一步完善：

如机身采用机座式，配线要求较高，应该综合考虑生产需求，降低生产成本。

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参考文献

[1] 徐灏．机械设计手册3.机械工业出版社，1991. [2] 徐灏．机械设计手册4.机械工业出版社，1991. [3] 徐灏．机械设计手册5.机械工业出版社，1991.

[4] 工业机械手编写组.工业机械手-机械结构上.上海科学技术出版

社,1992.

[5] 刘延俊，关浩，周德繁． 液压与气压传动．高等教育出版社，

2007：141-165

[6] 胡家秀． 机械设计基础.``中国劳动出版社，2008：13-34

[7] 鲁昌国，何冰强．机械制造技术．大连理工大学出版社，2009：72-124 [8] 曾令宜．AutoCAD 2006 工程绘图教程．高等教育出版社，2006：

57-168

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致谢

经历了一个学期的艰苦奋战之后，我终于完成了这次毕业设计。本次设计是我们在学完三年工科课程后进行的一次综合性的、系统性的、理论联系实际的设计活动，我认为自己从中获益匪浅。

通过这次设计使我的专业知识得到了巩固，设计能力有所提高。设计中我还使用了AUTOCAD，等电脑绘图软件，使我运用电脑绘图能力也得到了很大的提高。同时，也进一步加强了我严谨治学的良好习惯，这将为我以后的工程技术人员道路打下良好的基础。

在这次设计中，我得到了杨东宇老师的的悉心关怀和帮助。在此，向她致以深深的谢意。还要感谢我的同学和朋友，他们帮我解决了许多的难题，并为我的设计提出了许多的宝贵意见。

最后，衷心感谢在百忙之中抽出时间审阅本论文的专家、教授。由于本人知识水平有限，文中不免有不妥之处，敬请各位专家、教授不吝批评和指正

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