工业生产中气动机械手的设计

一
、
由度 的 特 殊 需求 ， 在 进 行 本 款气 动 机 械 手 的设 计 时 ， 增 加 了 一 个 手 臂上下摆动的装 置 ， 从而提升了手臂上下摆动 的自由度 ， 使机械手 的适用 性 与 通用 性 更强 ， 更能 弥补 手 臂 升 降 、 伸缩 过 程 中行 程 小 、 手 臂 摆动 不 到位 的缺 陷 。 ２ ． ２手 部 结构 设 计 为 了使本 款 机 械 手 在生 产 中的通 用 性 更 强 ，在 进 行 设 计 时 ， 将 本款机械手的手部结构设计成可更换式 的， 有利于在生产 中根据实 际 需要 进 行 结构 更 换 。 设 计 成 夹持 式 和 气压 吸 盘 式这 两 种结 构 可 进 行互换 。其 中夹持式手部结构主要 由手爪和传力机构组成 ， 能够有 效 的进 行 物 品 的抓 取 ， 尤 其 对 棒 料物 品 ， 具 有更 好 的作用 。 ２ ． ３手 腕 结构 的设计 在进行本款气动机械手的手腕结构的设计 时 ， 要考虑其 回转设 计， 根据作业需求 ， 设计 了一款适合的回转气缸用来调 整或改变水 平工件 的方位， 使本款气动机械手能够适应复杂 的动作要求 。在进 行 本款 气 动机 械 手 的设 计 时 ， 还 充 分 的考 虑 到 了机 械手 的 自由度 需 求， 设置 了合理的手腕结构 的 自由度 ， 使之能够符合工业 生产的加 工件的加工工艺的需求和加工件 的精度需求。 同时 ， 在 进行 设 计 时 为 了使 之 能 够符 合 生 产 加 工 的通 用 性 的 需 求， 回转 气 缸 在 设 计 时 充 分考 虑 到 其 结 构 的紧 凑 性 ， 尤 其 是 进 行 了 严 格 的 密 封设 计 ， 满 足 机 械手 手 腕 回转 运 动 的需 求 ， 且 使 回 转 角 度 小于 ３ ６ ０ 度， 达到工业生产对气动机械手 的需求。 ２ ． ４手臂结构设计 气 动机 械 手 的手 臂 运 动 主要 是 通 过 气 压驱 动 来 进 行 的 ， 在 工 业 生产的加工工作 中，主要通过手臂的伸缩运动来进行具体操作 ， 在 日常的工业 生产工作 中， 经常出现手臂绕轴线转动 的现象 ， 为了避 免这种现象 的出现 ， 在进 行本款气动机械手设计时 ， 设计 了相应的 导向装置 ， 增加手臂的实用性 ， 采用 了单导向杆 ， 这种导 向杆符合本 设计 的具体要求和生产需求 ，能够减少弯曲力矩对活塞杆的作用 ， 从 而达 到增 加 机 械 手手 臂 刚性 的作用 。 ３ 结束 语 本款气动机械手的设计在按用途分类上属 于通用 机械手的一 种。 与专业机械手相 比， 灵活性更强 ， 更符合多变 的工业生产需求 ， 尤其是在复杂多变 的作业环境下 ， 仍能够进行 良好的作业 ， 在生产 成本上 ， 本 款 机 械 手 造价 低 、 制 作 成 本低 ， 节 省 了 工 业 的生 产 成 本 ， 而 且 自 由度 高 、 精度高 ， 能 够 满 足 日益提 高 的工 业 生产 对 机 械 手 的 需求。
２ ０ １ ５ 年第 ３ ４期 ｌ 科 搜 剧 耕 与 用
工业 生产 中气动机械 手 的设 计
李 晶茹
（ 沈阳飞机 工业（ 集 团） 有 限公 司， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ８ ５ ０ ） 摘 要： 伴随着科学技 术的不断发展和市场竞争 的加剧 ， 我 国的工业生产进入到 了一个更加严峻的环境之 中。尤其是在改革开 放之 后 ， 在 市场机 制 的 调 节下 ， 对 工 业 生 产技 术 和 生 产 能 力的 要 求越 来越 高 。在 工 业 生 产 中 ， 机 械 手 起 到 了重要 的作 用 ， 机 械 手 有 着人 力 所 不 能达 到 的功 用 ， 其灵 活性 、 耐 久性 、 实用性 更 高。在 工 业 生产 中， 机械 手 能 够 长 时 间从 事生 产加 工工 作 ， 对提 高工 业 的 生产 效 率有 重 要 的作 用 。 由此 可 以看 出， 其在 工 业 生产 中被 广 泛 应 用不 无 道理 。工业 机械 手 与 其他 机 械 手相 比具 有一 定 的特 殊性 ， 文章 简要介绍 了机械手的组成和种类， 在 此基础上 ， 主要进行 了气动机械 手的设计研 究和分析 ， 希望能够为今后的气动机 械 手 设 计 工作 提 供 一 些借 鉴 ， 仅供参考。 关键词 ： 机械 手臂 ； 极 限位 置； 导向管
１机 械手
设计符合需求的气动机械手， 需要对机械手的组成和种类进行 分析 ， 了解他们的具体结构 ， 这样才能设计 出结构合理、 功用适合的 气 动机 械 手 。 １ ． １机 械 手 的组 成 由于机械手属于一种简易的工业机器人 ， 其操作与使用具有一 定的特殊性。根据机械手 的特点与功用 ， 一般的机械手 由三部分组 成。（ １ ） 手 部 。机 械 手 的手 部 是 其 直接 进 行 工作 的部 位 ， 对材质 、 质 量、 形状等都有一定的具体要求 ， 尤其是在具体 的作业要求的影响 下， 被抓 取 工 件 的大 小 、 形 状 等对 机 械 手手 部 影 响 较 大 ， 在 日常 的工 业生 产 作 业 中 ， 常见 的 有托 持 型 、 夹持 型 等 。 （ ２ ） 运动 控 制部 。 机 械 手 是一 种 动 态 的生 产 加 工工 具 。 运 动 控 制部 是 控制 机 械 手手 部工 作 的 直接部位 ， 旋转 、 摆 动、 伸缩 、 升降、 移动等动作 ， 协调机械手手部进行作业 。 机械手 的运 动方 式 具 有一 定 的 自由度 ， 自由度 是影 响机 械手 灵 活 性 的重 要 参 考 因素 ， 自由度越高 ， 设计越复杂 ， 灵活度与适用性也就越符合操作需 求。（ ３ ） 控制 系统。控制系统是通过电机的控制来实现的 ， 可以指定 机 械手 完 成 特定 的 操 作需 求 。 ｉ ． ２机 械 手 的种 类 机 械 手有 两 种 不 同 的分类 方 式 。下 面来 做 简要 的介 绍 ： １ ． ２ ． １按用途进行分类 专 用 机 械 手 。专 用 机 械 手 一 般 用 于 对 机 械 手 工 作 时 的 要 求 单 操作简单固定 的作业 ， 适合生产量大的 自动化生产。 其在工作中 无法 自主 的通 过 电机 控制 操作 系统 。 通用机械手。 通用机械手的操作灵 活， 可适应多种作业 。 其控制 系统灵活 ， 可根据不 同的作业需求进行调整 。 在使用 的过程中， 适合 小批 量 的 自动 化 的 生产 。通 用机 械 手 比专 用 机 械 手 的造 价 高 ， 但 是 其精确度更高、 通用性更强 。 １ ． ２ ． ２按 驱 动 方式 分 类 液压传动机械手 。 主要工作原理是通过液压压力进行机械手的 运 动控 制 部 的操 作 ， 对 液压 技 术 的要 求 比较 高 。 在使 用 的 过程 中 ， 手 部抓取物品可达一百公斤 以上 ， 且操作的灵活性高 。 气压 传 动 机 械手 。 是 利 用 压力 进 行机 械 手 的机 构 执行 操作 。这 种机 械 手 具有 结 构 简单 、 成 本 低 的特 点 。 机 械 传 动 机 械 手 。是 利 用 机 械 结 构 进 行 操 作 驱 动 执 行 的 机 械 手， 其工作方式是通过动力机械来执行的 ， 结构较复杂。 电力 传动 机 械 手 。是 通过 电机 进 行 驱动 控 制 的 机械 手 ， 结 构 简 单， 操作 方 便 。