自动上料机械手

绪论

在现代工业自动化生产领域里，材料的搬运、机床的上下料、整机的装配等是十分重要的工作环节，而实现这些环节的自动化将大大提高生产效率，减少成本。用自动化机械代替人的工作可以减少事故的发生。工业机械手就是为了实现这些环节的自动化而设计的。

自动化上下料装置是散乱的中小型工件毛坯经过定向机构实现定向排列，然后顺次地由上、下料机构把它送到机床或工作位置去，并把工件取走。如工件教大，形状复杂，很难实现自动定向，则往往通过人工定位后，再有上下料机构送到工作地点去。

在成批大量生产中，尤其要求在生产率很高，机动工时很短的情况下，单纯的上下料装置很难满足要求，机械手就是在上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置。开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化。随着应用范围不断扩大，现已用来操作工具和完成一定工作，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高生产效率。

目前我国研制使用的工业机械手大多数是属于专用机械手，仅有少量的通用机械手。由于通用机械手改变工作程序比较方便，特别适用于多品种、小批量的生产。

通用机械手在工业生产中的应用只有二十来年的历史。这些装置在国外得到相当重视，到七十年代，其品种和数量都有很大的发展，并且研制出了各种具有感觉器官的工业机器人。

我所设计的是生产线用上料机械手。是为精锻机设计的配套自动送取锻料设备。属于圆柱坐标式，全液压驱动机械手，具有手臂升降，收缩，回转和手腕回转4个自由度，执行机构由手部,手腕，手臂伸缩机构，手臂升降机构，手臂回转机构组成。它开始工作是被加热的坯料由运输车送2到上料位置后，自动上料机械手3将热坯料搬运到立式精锻机1上锻打，其成品锻件由下料机械手4从立式精锻机上取下并送到转换机械手5上，

90成水平位置，由炳烷切割装置6将两端切齐，切割完毕，转换机械手先把锻件翻转

87，将锻件水平放置到下料运输装置7上，运送到车间转换机械手的手臂再水平回转

外面的料仓库进行冷却。自动上料机械手3在此精锻生产线上可以完成取料、喂料和变换工位等动作。其配置如图。

自动上料机械手配置示意图

1工业机械手的概述

1．1、工业机械手的分类

工业机械手目前在国内是专用机械手和通用机械手的统称。

专用机械手是指附属于主机、动作程序固定，一般没有独立控制系统，只做专门用途的自动抓取或操作装置。

通用机械手（国外泛称工业机器人）是指程序可变的、独立的、自动化的抓取或操作装置。

目前多机械手尚无明确的分类标准，全国各地区尚未统一，我们按目前应用比较多的两方面进行分类：

（一）按搬运的工件重量（或称臂力）分类

1．小型的——臂力在1公斤以下；

2．中型的——臂力在1~30公斤以内：

3．大型的——臂力在30公斤以上。

目前大多数的工业机械手其搬运重量为中型的。

（二）按机能分类

1．简易型通用机械手

有固定程序和可变程序两种。固定程序由挡块或凸轮转鼓控制；可变程序用插销板来给定程序。

这种机械手多为气动或液压驱动，结构简单，成本较低，改变程序较容易。只适用于程序较简单的点位控制，实现重复性操作作为一般单机服务的搬运工作也完全够。目前这种机械手的数量最多。

2．示教再现型通用机械手

这种机械手由人工通过示教装置领动一遍，或者预先操作给定一遍，称为示教。它由磁鼓（或磁带、磁芯）把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序，重复地进行循环动作。

这种机械手多为电液伺服控制。与前者比较，这种机械手可有较多的自由度，有可能实现连续轨迹控制，能进行程序较复杂的作业，通用性较大。

3．具有视觉、触觉的通用机械手

这种机械手由电子计算机控制，装有电视摄像管和传感器等，因而具有视觉、热感、触觉等。

1.2、工业机械手的组成

工业机械手的结构有简单的也有复杂的。但从结构形式分析，主要有执行机构、驱动机构、位置检测装置和控制系统等组成。

（一）执行机构

它包括手部、腕部、臂部、立柱和基体等构件组成：

1．手部——是夹持工件的构件。它由手爪和夹紧装置两部分组成。手爪有夹紧和松开动作。夹持式手爪的形式和人的手指相仿。另外还有真空和电磁吸盘（相当于手爪），用来吸取表面光滑的零件或薄板。有的手爪还可以夹持一些专用工具，如喷枪、扳手、焊接工具等。

2．腕部——是联接手部和臂部的构件，起支撑手部的作用。它可以有俯仰、左右摆动和回转三个运动。特殊情况下可以增加一个横向移动。有的机械手没有手腕动作。

3．臂部——是支撑手部、腕部的构件。机械手的臂部是为了取代人的手臂而研究设计的，但是它却达不到象人手臂的灵巧和适应功能。因此，只有把结构简化，把运动轨迹分为沿三坐标轴线方向往复移动和绕三坐标轴线进行回转。一般手臂具有前后伸缩、左右回转、上下升降或上下摆动等几个运动。根据需要可选其中一个、二个或三个运动。

4．立柱——是支撑手臂等构件的。一般机械手的立柱为固定不动的，也有的因工作需要立柱作横向移动，此种称可移动式立柱。

5．行走机构——机械手要求完成较远距离的操作时，可增加滚轮、轨道等行走机构。

（二）驱动系统

驱动系统是驱动臂部、腕部、手部的动力源。它有气动、液压、电力和机械式等四中形式，由直线缸、回转缸、各种阀、管及管接头等组成。

（三）控制系统

控制系统是机械手的重要组成部分，它是支配机械手按规定程序、行程和速度进行运动的装置。它必须保存或记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序，到达位置和时间信息）。机械手工作时根据这些信息对机械手的执行机构按程序发出控制指令，必要时还可以多机械手的动作进行监测，当动作错误或发生故障时可发出警告信号。

（四）行程位置检测装置

行程位置检测装置的作用是控制机械手每个运动的运动位置，或将运动系统的位置