【課程設計】非標機械設計——機械手設計


目前,制造業的機械手的種類繁多,關于分類的標準,在國內并無統一的一個說法,但按其使用方式、驅動方式等來分類大致如下:

一、按使用方式分類
機械手可分為專用機械手和通用機械手

1、專用機械手
它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結構簡單、使用可靠和造價低等特點,適用于大批量的自動化生產,如自動機床、自動線的上、下料機械手和“加口工中心”附屬的自動換刀機械手。

【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖1

2、通用機械手
它是一種具有獨立控制系統的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。在規格性能范圍內,其動作程序是可變的,通過調整可在不同場合使用,驅動系統和控制系統是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強,適用于不斷變換生產品種的中小批量自動化的生產。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以 “開一關”式控制定位,只能是點位控制: 伺服型具有伺服系統定位控制系統,可以是點位的,也可以實現連續軌跡控制,一般的伺服型通用機械手屬于數控類型。

【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖2

二、按驅動方式分

1、 液壓傳動機械手

是以液壓的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩、結構緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格,不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響,且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅動系統,可實現連續軌跡控制,使機械手的通用性擴大,但是電液伺服閥的制造精度高,油液過濾要求嚴格,成本高。

2、 氣壓傳動機械手

是以壓縮空氣的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是:使用極為方便,輸出力小,氣動動作迅速,結構簡單,成本低。但是,由于空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩定性較差,沖擊大,而且氣源壓力較低,抓重一般在30公斤以下,在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結構大,所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環境中進行工作。

例如無桿氣缸的使用就使得這種類型的機械手在結構處理上和機械傳動機械手有極大的相似特點,所不同的是,這種類型的機械手只能實現兩個點的位置控制,且抓重力很小。

【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖3

3、機械傳動機械手

即由機械傳動機構(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、直線導軌、絲桿等)驅動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手,其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠,動作頻率大,但結構較大,動作程序不可變。它常被用于工作主機的上、下料。

這種類型的機械手是目前使用最為廣泛的一種,我們根據使用的具體特點有以下兩個大類:

1)齒輪、齒條加直線導軌組合。

【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖4


【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖5

2)線性模組組合。


【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖6
【課程設計】非標機械設計——機械手設計的圖7

4、電力傳動機械手

即有特殊結構的感應電機、直線電機或功率步進電機直接驅動執行機構運動的機械手,因為不需要中間的轉換機構,故機械結構簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長,維護和使用方便。此類機械手目前還不多,但有發展前途。

就我個人而言,我使用和設計最多的是專用機械傳動機械手,也就是配合數控加工機床使用的,利用齒輪、齒條、直線導軌組合傳動的機械手,這種類型的機械手的設計,我會在后續的文章中詳細介紹。

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