工業機械手液壓控制設計(五)

 
 
 圖4.1
AC=1200   CD=550
立柱主要實現手臂的上升與下降，選用滾珠絲桿的驅動機構，該結構的優點是轉動平穩可靠，傳動效率高，制造加工復雜，適合于形狀規則的大型工件做升降遠動的手臂結構
(1).立柱的計算：
如圖（4-1）CD為絲杠（Z軸上下即手臂的上升/下降）最大行程550mm
AC為手臂伸縮（R軸伸縮），最大行程400mm,由于R軸伸縮由液壓來控制，AC最小應為800mm，再夾緊缸，手爪等因素，設AC=1200mm
 其中B點為AC中點，假設手臂自重G為200N，作用在B點。
 AD=
          =
       =1320mm
 BD=
   =
   =814mm
 將作用在A、B兩點的力如圖分解，求R、R
 550/1320=200/ R          解得R=480N
 550/814=200/ R           解得R=296N
 求R、R對D點的翻轉變距
 M= R×（0〈 X 〉1320）
      = R×1320
      =480×1320
      =633600N.mm
  R與R對點總的翻轉變距為
 M=M+M=633600+240944=874544N.mm
 設計立柱的直徑：
     當手臂剛度很大，不發生變形時，可認為兩立柱承受大小相等的翻轉彎距。
 立柱的材料選用45鋼，其=190MPa（45鋼屬于常用材料應首先考慮）
 M=1/2M=1/2×874544N.mm=437272N.mm
 = M/Wz==286mm
 考慮到手臂在運動中平穩，乘以安全系數K=2
 d=2×28.6=57.2mm    取d=60mm
 (二)絲杠的選擇
    因為手臂的上升/下降（即Z軸上下）的最大運動速度為100mm/S
 絲杠轉速n=60V/S=60×100/10=600r/min
 絲杠導程選P=100mm
 等效負荷Fm=400×3=1200N   其中3為安全系數
 手臂作垂直升降運動時，除要克服慣性之外，還要克服摩擦力和臂部運動部件的重力，故乘以安全系數3
 初選絲杠：取Th=15000h
 根據工作條件查得：ft=1,fa=1,fw=2.5,  fh=1
 Cao=Fmfw/f f f (60Lh.nm/100)
    =1200×2.5/1×1×1（60×15000×600）
    =24429.8N
 選絲杠為4010-5
 為了減少停機時產生的沖擊，氣壓系統裝有速度控制機構或緩沖機構。
 氣驅動采用的不多。現在都用三相感應電動機作為動力，用大減速比減速器來驅動執行機構；直線運動則用電動機帶動絲杠螺母機構；有的采用直線電動機。通用機械手則考慮采用同一種形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應速度比較慢。
 機械驅動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機構實現規定的動作。它的優點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調整
 液壓驅動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現傳動。它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現直線運動；利用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現回轉運動。液壓驅動的優點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統復雜成本較高。
4.2.2 控制系統
 機械手控制系統的要素，包括工作順序、到達位置、動作時間和加速度等。
 控制系統可根據動作的要求，設計采用數字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據規定的程序，控制機械手進行工作。

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