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主动上下料机器手臂设想

发布时间:2018/10/16 点击量:

  TIMESAGRICULTURAL MACHINERY 第43 Vol.43No.8 2016 Aug.2016主动上下料机器手臂设想 (湖北职业手艺学院湖北孝感 432000) 要:目前,我国的造造业正正在敏捷成幼,越来越多的资金流向造造业,越来越多的厂商插手到造造业。本机器手次要与数控铣床组合最终构成出产线,真隐加工历程(上料、加工、下料)的主动化、无人化。本设想可以或许使用到加工 工场车间,满够数控机床以及加工核心的加工历程安装、卸载加工工件的要求,主而减轻工人劳动强度,节约加工辅 助时间,提超出跨越产效率战出产力。 环节词:上下料;机器手设想;主动化 中图分类号:TP241 文献标识码:A 文章编号:2095-980X(2016)08-0038-02 Design Automaticup-down material Manipulator CHEN Zhi-xiong (Hubei Vocational TechnicalCollege,Xiaogan,Hubei 432000,China) Abstract:At presentmanufacturing industry developingrapidlymore moremoney moremanufacturer take part manufacturing.Theunmanned automaticimplementation process (feedingprocessingcutting) mainlycombining CNCmilling machine productionline.This design can processingfactory workshopto meet processingcenter NCmachineso reducelabor intensitysave processing auxiliary time, improve production efficiency productivity.Key words:up-down material;manipulator design;automation 收稿日期:2016-07-14 作者简介:陈志雄(1965-),男,湖北汉川人,大学本科,副传授,次要 钻研标的目的:机器设想、数控加工。 机器手布局设想(1)总体设想。正在本次设想中,设想要求搬运的加工工 件的品质达 8kg,幼度达95mm,同时正在事情中必要餍足 种活动需求,此中手臂的伸胀战立柱起落为两个直线活动,另一个为机身的反转展转活动。分析思量,机器手自正在度数 3,站标情势取舍圆柱站标情势,即一个动弹自正在度两个挪动自正在度。文章针对机器手的腰部、手抓以及液 压体系这三个主要部门进行细致设想。 (2)机器手腰座布局设想。工业机器手腰座是指圆柱 站标机器手、球站标机械手及关节型机器手的反转展转基座。 腰座反转展转的驱动情势要么是电机通过减速机构来真隐, 要么是通过摆动液压缸或液压马达来真隐。思量到正常 电机都不克不及间接驱动,同时转速以及扭矩的具体要求比 较多,为了低落本钱,机身回起色构这里也采用液压马达 驱动。腰座具体布局如图1 所示。 腰座布局图(3)机器手手爪的布局设想。机器手结尾施行器俗称 机器手手爪,是安装正在机器手手腕上用来进行某种操作或 功课的附加安装。楔块杠杆式手爪、滑槽式手爪、连杆杠杆 式手爪、齿轮齿条式手爪、平行杠杆式手爪。本次设想取舍 的是齿轮齿条布局手爪。即通度日塞杆的直线活动与齿 轮式手指啮合,转化为手指的张合活动。 (4)机器手液压驱动体系。液压体系正在机器手中所起 的感化是通过电—— —液转换元件把节造信号进行功率放 大,对液压动力机构进行标的目的、位置、战速率的节造,进而 节造机器手手臂按给定的活动纪律动作。液压动力机构 大都环境下采用直线液压缸或摆动马达,持续反转展转的液 压马达用得很少。正在工业机械人中,中、小功率的液压驱动 体系用节省调速的为多,大功率的用容积调速体系。节省 调速体系,动态特征好,可是效率低。容积调速体系,动态 特征不如前者,但效率高。机械人液压驱动体系包罗法式 节造战伺服节造两类。 能真隐摆动的驱动体系有良多,如电机驱动、马达驱 动、齿轮齿条机构、摆动气缸等。步进电机驱动能真隐精 确节造,能真隐精准的机身摆动,但节造比力坚苦,且容易 遭到外界的滋扰。最次要的是笔者所设想的机器手都是 用液压体系,若是动弹部门使用电机,会添加本钱,违背隐 代设想的准绳。齿轮齿条驱动也能真隐机身的扭转,但齿 轮齿条也要有驱动部门,如电机、马达等,这也比力庞大。 摆动气缸是气压元件,不适合本设想。而液压马达就相当 于摆动液压缸,能很好的真隐机身的摆动且有很强的动 38 2015 2016年第4期2016 (上接第37页)间,思量对自动支架进行优化。由于添加底 座品质能提高全体模态,推论出正在底座品质稳定的条件 下,减轻自动支架的分量也能够添加全体模态,因而正在方 案二的根本上把自动支架的资料由铸铁变为铸铝件。CAE 仿真阐发成果为右悬置支架组合一阶模态最低的Z 224Hz提拔至340Hz。如图11 所示。 图11 第三轮优化后右悬置Z 向组合模态 (4)优化方案验证。颠末以上对右悬置支架进行了三 轮优化设想及CAE 仿真阐发,对优化方案正在真车幼进行 测试,测试成果为正在全负荷工况下高转速段的较大轰鸣声 战振动征象消逝。 结语通过仿真阐发战真车试验验证,得出以下结论: (1)右悬置支架组合模态过低,会形成整车正在全负荷 工况高转速段发生较大二阶峰值分贝的乐音,若是整车发 舱过滤结果欠安,则会使车内搭客听到较大的轰鸣声。 (2)添加悬置支架底座的分量、正在支架亏弱位置添加 增强筋设想能够提高悬置支架底座的模态战悬置的组合 模态。 (3)正在悬置支架底座稳定的条件下,减轻自动支架的 分量能够提高悬置支架的组合模态。 [1]陈家瑞.汽车构造(下册)第五版[M].北京:人平易近交通出书社,2005.[2]杨武森,杨玉玲,宋树森.关于某动力总成悬置支架的优化设想 [J].汽车适用手艺,2014,(7):11-12,42. [3]胡蓉蓉,杨陈,袁爽,等.某策动机悬置支架的无限元阐发[J].隐代 造造手艺与配备,2015,225(2):1-2,11. 设想钻研 力,彻底餍足本设想的要求,最次要的是与其他液压元件 共统一路真隐一个全体,节造起来愈加便利,大大节流了 设想及造形成本,表隐了科技前进的要求。综上所述,本 次设想真隐机身摆动的元件取舍液压马达。具体到本设 计,正在阐发了具体事情要求后,分析思量各个要素。机器手 腰部的扭转活动必要必然的载荷动力,故采用液压摆动马 达驱动来真隐;由于采用液压施行缸来作程度手臂战垂直 手臂,故巨细臂均采用液压驱动。而手爪的张开战夹紧通 过液压柱塞缸活塞与两头齿轮战扇形齿轮共同来真隐,即 手爪正在柱塞缸推力感化下通度日塞杆端部齿条、两头齿轮 及扇形齿轮使手指张开战睁合。 机器手节造体系的设想2.1 体系总体方案 机器手的总体框图如图2 所示,通过传感器网络的信 号颠末放大处置传入单片机中,连到各个事先设定好法式 的引足上,由单片机来节造电磁阀的开合,主而真隐对液 压缸伸胀的节造,或间接节造液压马达。 机器手的伺服活动节造体系的体系框图2.2 电路设想 单片机的很多使用都必要进行人机对话,键盘是处理 计较机输入的简略手段;借此能够向计较机输入法式、置 数、迎达操作号令、节造法式的施行等等,人机交互接口采 用键盘体例,本体系中采用SPI 串行通讯接口分时复用方 式扩展键盘电路战显示电路。 (1)显示电路设想。显示部门采用共阴LED 数码管, 可对行程开关形态、操作数等进行显示。显示时采用串行 个DPY7-SEGDP数码管。使用了型号为 74HC138 型号的译码器,可接管3 位二进造加权地点输 入。同时ULN2803 型功率放大芯片为数码管显示电路提 供了足够的功率。 (2)复位电路设想。复位电路的振荡启动按时器OST 感化或输入为低时,单片机将连结复位形态。复位时,单 片机形态被设定如下:振荡器事情或启动,包罗电源上升 启动或睡眠启动;I/O 节造寄放器设定为全“1”,使所有的 引足处于高阻形态(即输入态);法式计数器PC 设为 全“1”;形态寄放器 F3 的法式页面取舍位(最高 (3)晶体震动电路设想。石英晶体震动的三个端口别离与PIC 单片机的引足OSC1/CLKIN、OSC2/CLKOUT 以及 活动节造芯片LM629N 的CLK 引足相接。正在单片机采用 石英晶体振荡器时,所采用的电容器战发生的频次有所 分歧。电容值与大有益于震动的不变,但却会耽误起振时 间。文章选用高速(HS)振荡器,频次为8MHz,故PIC 令周期为0.5,响应电容取舍30PF。OSC1为单片机的振荡 信号输入端,这个端用于外部震动信号输入。 结语文章所设想的是一个三自正在度机器手,次要就是通过马 达动员机身的摆动战液压缸真隐机身的起降以及液压缸驱动 手臂伸胀。本次设想正在餍足体系工艺要求的条件下,将机器手 体系中相对独立的关键采用高性价比且相对简练的布局情势 战节造体系,采用模块化设想,大量采用尺度化、模块化的通 用德配件,主而使本钱大为低落,拥有显著的手艺经济性。 陈志雄:主动上下料机器手臂设想 39

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