自动上下料机械手.ppt
注塑机上下料机械手
内容摘要：本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。
同时，设计了机械手的夹持式手部结构;设计了机械手的手臂结构。
设计出了机械手的液动系统，绘制了机械手液压系统工作原理图。
利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：机械手，液动，可编程序控制器(PLC)Abstract ：In this paper, hands on mechanical design of an overall program to determine the coordinates of the robot type and degree of freedom to determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, the design of the mechanical hand gripping the hand-type structure; designed robot arm structure. Designed hydraulic manipulator system manipulator drawn schematic diagram of hydraulic system.The use of programmable logic controller to control the robot, select the appropriate PLC model, based on workflow manipulator developed a PLC control program, the mechanical hand to draw timing diagrams and ladder work and preparation that can be controller programmed control procedures.Key words: mechanical hand, hydraulic, programmable logic controller (PLC)第1章绪论工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
自动上下料机械手设计
对于通用型的机械手臂，它的程序可以进行变量,而且动作也极其灵敏，机械手臂 也活动灵活,还是采用的单独的控制系统。对于这样的机械手臂,它的优点十分的明显, 不但精度十分的高,适用一般所用的类型，而且它的工作范围也极其的广，像这样的机 械手臂，它比较适用于那些生产加工时总来回变换不同工件的生产企业，而且加工的 量也是很小的那种。
(1)可以在恶劣的环境下进行工作，而对人不利的一些因素在它身上都可以忽略， 这也就使得该机械手臂有更好的发挥场所，不局限于一些人为的因素。
(2)该机械手经久耐用，坚固耐用，对于那些比较单一的工作，可以免去人力而换 成机械手臂去代替操作，达到节约人力物力的作用。
2.记忆再现型工业机械手
对于这种具有具有存储记忆功能的机械手臂，他是通过人由转动实验装置,通过 一些由记忆记录设备进行记录,例如磁带，如此一来,这个机械手臂就会按照这个模式 一遍遍的去重复这个动作,去重复的生产。
这也是使用极其普遍的一个,它所用到的驱动机子一般都是电液伺服类型,这 种和前面的相比较,它具有更多的自由度，如此一来,对于一些需要多轴操作的工件它 都能够单独的完成其操作。
第2章工业机械手的设计方案7
第2.1节 工业机械手的组成7
第2.2节规格参数7
第2.3节 设计路线与方案8
第3章机械手各部分的计算与分析9
第3.1节 手部计算与分析9
第3.2节 腕部计算与分析16
第3.3节臂部计算与分析21
第3.4节 机身计算与分析31
第4章液压系统32
第4.1节液压缸32
第4.2节 计算和选择液压元件34
在现如今科技发展迅猛的句式下，机械和电子的使用相当频繁，而且也越来越高 端，并且涉及到生活的许多方面,对于机械手臂，在制造行业也运用的很多。机械手臂 的最初提出基于汽车半轴，包括了它的设计原理和思路,并且汽车的半轴的特点,有很 深的利用价值。
上下料机械手设计
上下料机械手设计(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1 绪论选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强[1]。
当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。
而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。
设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。
本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。
目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。
基于PLC的自动上下料机械手设计
中图分类号：ＴＰ２４１
文献标识码：Ｂ
机械手是工业生产发展中的必然产物，它能按照规定要 求输送工件或握持工具进行操作，可为企业生产降低成本的 同时提高生产效率。随着科技的发展，机械手的应用领域越来 越广泛，特别是在工业自动化生产线上应用尤为突出。例如在 单机自动化的基础上，采用自动机械手装置输送工件，可使一 些单机连接成自动生产线。本文所阐述的自动上下料机械手， 是根据苏州奥普康科技有限公司的生产线实际情况，将注射 机和老化烘箱通过该设备连接成自动生产线。
经现场运行调试，该自动上下料机械手运行良好，达到了 设计要求。客户使用后反映，该设备运行稳定性好，可靠性高， 投入生产线后，大大减少了企业劳动力成本，提高了生产效率。
参考文献：
［１］ 吴鸿平．基于 ＰＬＣ 的清花生产 线 自 动 控 制 系 统 ［Ｊ］． 机 电 设 备 ，
２００４，（６）：３４－３６
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［５］ 熊幸明，曹才开． 一种工业机械手的 ＰＬＣ 控制［Ｊ］．微计算机信息，
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［６］ 张慧鹏，刘小琴，等． 基于 ＰＬＣ 控制的工业机械手［Ｊ］． 机械管理开
发，２００９，２４（４）：４５－４６．
（下转第 ７４ 页）
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Equipment Manufactring Technology No.9，2010
在准确测量出铂电阻的阻值后，最后一步就是将铂电阻 的阻值转换为对应的温度值，可以很容易地采用查表法和线 性查值法相结合的方法，实现铂电阻的阻值与对应的温度值 的变换。
４ 实验结果
采用本文的铂电阻测量方法，用在热量表的温度测量中 （ＰＴ１０００ 铂电阻）进行实验。对热量表用标准电阻箱在 ０℃和 １００℃进行高低点校准后，接 ＰＴ１０００ 铂电阻对实际的恒温槽 进行多个温度点的测量。根据对多块表的实测统计，２５℃时， 在测量范围内（０～９５ ℃），热量表温度测量的总体误差为 ± ０．１５ ℃。
气动通用上下料机械手设计PPT
直线运动:如伸缩、升降、横移运动
基本运动
回转运动:如水平回转、左右摆动运动
手臂运动
直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)
复合运动
两直线运动的组合(即平面运动)
两回转运动的组合(即空间曲面运动)。
• 手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需 要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还 能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启 动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。 • 导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、 燕尾槽等导向型式。 • 4、立柱 • 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回 转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立 往通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即 称为可移式立柱。 • 5、行走机构 • 当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可 在机座上安装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机 运动。滚轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运 动则应另外增设机械传动装置。
• •
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4、电力传动机械手 即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机 构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中 直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手 目前还不多，但有发展前途。 (三)按控制方式分 1、点位控制 它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置， 不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的 复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 2、连续轨迹控制 它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个 移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广， 但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制[4]。 1.3 国内外发展状况 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势: (1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和 维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至 97年的65万美元。 (2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减 速机、
自动上下料机械手.ppt
机械手结构构示意图
其中A缸为抓取机构的松紧缸，A缸活塞后退时抓紧工件，A缸活塞前进 时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，C缸为机械手升降缸。D缸为立柱回转 缸，该气缸为齿轮齿条缸，把活塞的直线运动改变为立柱的旋转运动， 从而实现立柱的回转。
机械手系统工作流程
气动回路图
机械手的手指、手腕、手臂的运动示意图
现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几 个缺点：
• • • • • • • • • 1、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、泄露损失等 2、工作时受温度变化影响较大。 3、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 4、液压元件价格较高。 鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优 点： 1、介质提取和处理方便。 2、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。 3、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可以建 立起所需要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。 4、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅 件材料和加工精度要求，制造容易，成本较低。
国内外相关情况
• 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： • 1工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作 和维修）； • 2机械结构向模块化、可重构化发展； • 3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标 准化、网络化、器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结 构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性； • 4多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用； • 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，起步较晚， 技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离； • 但在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、 控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分 机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。
机械手PPT2(1)
4
机械手的组成
•
机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分 和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由 气动缸驱动。主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配 形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。 人们根据应用工况的要求，选择相应功能和参数的模块， 像积木一样随意的组合，这是一种先进的设计思想，代表 气动技术今后的发展方向，也将始终贯穿着机械手的发展 及实用性模块化拼装的气动机械手比组合导向装置更具有 灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系 统装置，使机械手运动自如。由于采用了模块化拼装结构， 可组成立柱型气动机械手、门架型气动机械手及滑块型气 动机械手，及其它各种类型的机械手。这些模块化机械手 组装方便，动作灵活，具有较高的定位精度，但工作空间 比较小，主要应用于一般的送料自动线上。气动机械手具 有三个自由度，即水平(Z)方向自由度、垂直(Y)方向自由 度和旋转自由度，并可以采用多种灵活的控制方案。
8
机械手流程图
• 根据分析可得出机械手的工作流程图， 如下图所示。
9
实现要求功能需要如下条件（1）
•
•
(1)底座与横梁之间需要旋转盘，旋转盘的驱动由电机 来完成，普通电机转速较高，需要考虑安装减速机，在这 种频繁启动制动的场合下，选用低速电机会更方便。 • (2)横梁在普通情况下，长度是固定的，如果工作台不 进行调整，横梁长度可永远不变。课题任务也未作横梁要 求，但在实际应用中，可能出现工作台距离调整的情况， 为增加机械手的通用性，本设计中在横梁上安装了执行气 缸，可使用手动按钮调整横梁长度。 • (3)竖直方向上是频繁上下工作的机构，可选用电机传 动的齿轮齿条啮合机构，也可选用执行气缸，后者是新技 术更经济、环保、噪音低，也更符合课题要求。
冲压生产线上下料机械手端拾器自动化设计[1]_图文_百度文库.
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同济大学中德学院硕士学位论文冲压生产线上下料机械手端拾器自动化设计姓名:王鹏申请学位级别:硕士专业:机械制造及其自动化指导教师:樊留群20080501摘要摘要在轿车车身零部件冲压生产线上,零部件的输送是通过一种安装在上下料机械手上的由杆件和吸盘组成的抓取机构即端拾器(Tooling来完成的。
目前, 端拾器的设计工作是由工程师直接在生产线上通过目测估计和手动调节来进行,其过程非常的繁琐,往往需要经验丰富的工程师在现场反复地进行调试装配,而端拾器的设计效率往往直接影响到新车型的投产。
此外,在端拾器搬运零部件的过程中,对零部件不合理的夹持,即不合理的端拾器吸盘布置会导致零部件的扰动与变形,引起其尺寸及形状上的变化, 进而影响到零部件的加工质量。
针对这两个问题,本课题以上海大众现有的CATIA V5R14软件系统为基础, 在建立Bilsing等公司提供的端拾器所用零部件的三维零件库的基础上,根据大众冲压生产线16线的具体情况以及该冲压线端拾器的特点,在三维环境中, 利用VB并结合其他相关软件,对CATIA V5进行二次开发,设计出适合该冲压线的端拾器自动化设计程序。
另外,利用软件Adams,在端拾器吸盘优化布置方面做一些初步的探索和研究,即对端拾器动力学特性进行分析并根据分析结果对其结构进行调整,以及提出实际建立端拾器吸盘工作状况校核测试台的设想, 包括测试台的组成和功能以及相应的测试步骤。
本文首先介绍了本课题研究的背景以及相关技术基础的情况,接着讲解了CATIA V5二次开发所涉及到的相关知识:CATIA V5二次开发的方式,开发的步骤以及开发中数据库应用等。
主体由三部分组成,即端拾器主结构的虚拟装配, 连接臂的自动化安装以及端拾器结构优化,详细地说明了系统实现的流程,步骤以及相关关键技术。
最后,对本课题进行了总结并讨论了下一步工作的方向和内容。
关键词:端拾器,CATIA V5,自动化设计,Adams,测试台AbstractABSTRACTIn the press Line parts of the Bodywork are transported by the SO-called Tooling, which is assembled on the Load/UIlload mechanical hands and consist of some poles and cups.Nowadays Engineers have to design the Tooling directly in the press Line by Eyeballingand manual Adjusting.Tllis whole Process is very complicated and experienced Engineer is needed on site to try to adjust and assemble the Tooling time after time.The Efficiency of Tooling Design can directly influence the Launch of new type of product.In addition,if in the Process of transport Tooling clamps the parts in a inappropriate Way,namely the Layout of cups is not optimized,the parts will be contorted and oscillatory,which will lead to the Change of the Shape and Size of the parts,SO that the Quality of the parts will also be influenced.Aimed at the first Problem,in the 3D Circumstance produced by Computer this Project developed a Program System for automatic Design of Tooling in computer. ThisSystem is based on CATIA V5R14System of SVW and 3D standard Parts Data Bank which Was founded by using the Material supplied by“Bilsing’’and other companies.Its key technology is using VB and other Software to develop CATIA. This Project also carries out some primary Exploration and Research in the Aspect of optimization of Cups’Layout.It is concerned、Ⅳith the Analysis of dynamic Characteristics of Tooling and the Adjustment of the Tooling’S Structure based on the Result of Analysis.As the Software“Adams”has some Limitation,the Result of Analysis is not SO accurate.So this Project plans to set up a real Test Table,and this Dissertation introduces not only the components and the Function of this Table but alSO the Test Process.Firstly this Dissertation introduce.s the Background and some related Technology of this Project.And then it explains the involved Knowledge of CATIA V5further Development,which includesMethod and Process of Development and Use of Data Bank.The main Body of the Dissertation iS consisted of three Parts:virtual AssemblyAbstractof main Structure,automatic Assembly of the connected Pole and Optimization of the Structure.It introduces the Flow,the Process and the related key Technology about how to establish such a System in detail.In the end this Dissertation also summarizes the whole aroject and points out the Orientation of the next Step.Key Words:Tooling,CATIA V5,Automatic Design,Adams,Test学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定, 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的FO,昂U本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。
数控机床上下料机械手
数控机床上下料机械手设计专业：机械设计制造及其自动化班级：10专升本姓名：张超目录绪言1 数控机床上下料机械手设计介绍7 1.1 设计目的7 1.2 国内外研究现状和趋势71.3 设计原则82 设计方案的论证10 2.1 机械手的总体设计102.1.1 机械手总体结构的类102.1.2 设计具体采用方案12 2.2 机械手腰座结构的设计122.2.1 机械手腰座结构的设计要求132.2.2 设计具体采用方案13 2.3 机械手手臂结构的设计142.3.1 机械手手臂的设计要求162.3.2 设计具体采用方案16 2.4 工业机器人腕部的结构172.4.1 机器人手腕结构的设计要求182.4.2 设计具体采用方案18 2.5 机械手末端执行器（手爪）的结构设计192.5.1 机械手末端执行器的设计要求202.5.2 机器人夹持器的运动和驱动方式212.5.3 机器人夹持器的典型结构222.5.4 设计具体采用方案22 2.6 机械手的机械传动机构的设计232.6.1 工业机器人传动机构设计应注意的问题232.6.2 工业机器人常用的传动机构形式272.6.3 设计具体采用方案28 2.7 机械手驱动系统的设计282.7.1 机器人各类驱动系统的特点292.7.2 工业机器人驱动系统的选择原则292.7.3 机器人液压驱动系统312.7.4 机器人气动驱动系统332.7.5 机器人电动驱动系统362.7.6 设计具体采用方案36 2.8机器人手臂的平衡机构设计372.8.1 机器人平衡机构的形式372.8.2 设计具体采用的方案383 理论分析和设计计算38 3.1 液压传动系统设计计算383.1.1 确定液压系统基本方案393.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路393.1.3 液压源系统的设计403.1.4 绘制液压系统图413.1.5 确定液压系统的主要参数463.1.6 计算和选择液压元件483.1.7 液压系统性能的验算48 3.2 电机选型有关参数计算483.2.1 有关参数的计算513.2.2 电机型号的选择524 机械手控制系统的设计52 4.1 机械手控制系统硬件设计4.1.1 机械手工艺过程与控制要求524.1.2 机械手的作业流程534.1.3 机械手操作面板布置544.1.4 控制器的选型554.1.5 控制系统原理分析564.1.6 PLC外部接线设计574.1.7 I/O地址分配58 4.2 机械手控制系统软件设计594.2.1机械手控制主程序流程图594.2.2机械手控制程序设计595 技术经济分析61结论致谢参考文献附录1附录2摘要通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科两年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。
瑞士Gudel公司自动化产品自动上下料简介-PPT课件
History Mission Facts Components Modules Robotics Systems Services
部件 模块 机械手 机器人 系统
世界各地的工厂
GÜDEL瑞士工厂
GÜDEL德国工厂
GÜDEL美国工厂
GÜDEL韩国工厂
GÜDELቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度工厂
History Mission Facts Components Modules Robotics Systems Services
部件 模块 机械手 机器人 系统
。
2019年度 销售额: 140 EURO(Mio.) 2019年度雇员数:842
History Mission Facts Components Modules Robotics Systems Services
部件 模块 机械手 机器人 系统
公司早期
1954 1960 1980 Alfred Güdel 在瑞士 Langenthal 创建 GUDEL 公司 在线性传输领域确立产品 开发线性传送系列产品
History Mission Facts Components Modules Robotics Systems Services
部件 模块 机械手 机器人 系统
机械手&机器人在项目中的应用(缸体线)
• 北京现代
•
• •
东风雪铁龙
东风康敏斯 上汽股份SAIC
工业机器人课件-实训任务5.5 上下料工作站之机器人本体控制
（一）绘制控制流程图
实训任务5.5 上下料工作站之机器人本体控制
三、任务实施
（二）全局变量定义
“100.prg” 26 Def Inte M_HdCmd1 '''' 抓手1控制 27 Def Inte M_HdCl1 '''' 抓手1闭合检测 28 Def Inte M_HdOp1 '''' 抓手1张开检测 29 Def Inte M_HdCmd2 '''' 抓手2控制 30 Def Inte M_HdCl2 '''' 抓手2闭合检测 31 Def Inte M_HdOp2 '''' 抓手2张开检测 32 Def Inte M_Put1 '''' 抓手1已套入毛坯标志 33 Def Inte M_Get2 '''' 抓手2已抓取成品标志
知识。
实训任务5.5 上下料工作站之机器人本体控制
二、相关知识与能力要求
2.能力要求
① 会绘制控制流程图，并根据控制流程图编写多任务插槽控制相关 的程序；
② 会在线连接机器人控制器； ③ 会设置任务插槽的参数； ④ 会调试机器人程序； ⑤ 会操作控制器启动机器人程序。
实训任务5.5 上下料工作站之机器人本体控制
实训任务5.5 上下料工作站之机器人本体控制
三、任务实施
（四）下载状态、供料、机器人本体、挤压机等控制程序 （五）创建主任务程序文件SMain55.prg
由于机器人本体的控制发生在插槽4中的程序文件 SCarry55.prg内，默认具备机器控制权的插槽1中没有控制机器人 本体的程序语句。
液压-自动上下料机械手设计
第1章绪论1.1 工业机械手概况工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。
但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。
如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。
影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。
目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。
发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。
世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。
在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。
随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。
机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。
上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。
例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。
自动上下料机械手设计
自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。
机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。
本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。
关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。
机械手自动.ppt
6.5分析机械手的工作过程和控制要求
• 6.5.1机械结构 • 6.5.2 工作过程
左上位
低位
延时
高位
原位
下降
夹紧
上升
右移
启
右
动
位
左件
高位
延时
低位
停止
左移
上升
松开
下降
图6-25 机械手控制流程图
6.5.3 控制要求
• 编程实例
• 控制工艺要求为：按下启动钮SB，电机 M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1 后，电机M反转，台车后退；小车后退 碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转， 台车停车5s后，第二次前进，碰到限位 开关XSQ3，再次后退；当后退再次碰到 限位开关SQ2时，台车停止。
6.2.6.4 运用状态编程思想说明建立SFC图的方法
6.3.2 可编程控制器控制系统设计的内容、 步骤
系统设计的主要内容 系统设计的基本步骤
• 6.3.3 可编程控制器控制系统的硬件设计 • PLC型号的选择 • I/O模块的选择与分配 • 电气图的绘制与安全回路
• 6.3.4可编程控制器控制系统的程序设计 • 程序设计的方法比较 • 程序结构设计
八、 STL触点右边不能紧跟着使用入栈（MPS）指令。
九、 需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可 使用5500～5899停电保持状态继电器。
6.2.6 单流程状态转移图的编程
• 单流程
• 所谓单流程就是指状态转移只能有一种 顺序，没有其他的可能有单流程构成的 状态转移图就叫做单流程状态转移图。
•
单周期运行（半自动），在原点位置按动启动按钮，自动运行一
自动化上下料装置 PPT课件
状特点难于自动定向排列的工件
产率很高、工序时间很短的工件
曲轴、连杆或单件工序时间长工件 紧固件、轴承、仪表、五金等
分析组成料仓式上料装置的各种基本结构 工件的各种定向方法和料斗的结构
08.04.2020
武汉理工大学机电学院
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料仓式上料装置
料仓
贮存工件
料仓 输料器 隔料器 上料机构 卸料机构
根据加工零件的形状特征、贮存量的大小、上料机构的配合 方式——有不同的结构形式
将人工整理好的零件（已定向状态）贮 将零件杂乱地（未定向状态）贮存于
存于贮料器后进行供料的装置
贮料器后，能使零件自动定向进行供
料的装置
特点 工件靠人工定向排列，然后靠机构自动 工件成批地倒入料斗，从定向排列到
送装到夹具
送装至夹具地点全部自动完成
实用 范围
用于产量大，但因重量、尺寸及几何形 形状简单、重量不大、批量很大、生
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料仓式上料装置
料仓
贮存工件
料仓 输料器 隔料器 上料机构 卸料机构
斗式料仓
工件在斗式料仓中整齐排列堆积时，常常会在内部相互挤压而形成拱 桥，使下面的工件送出后，上部的工件被卡住不能下落。
——设置搅拌器，破坏拱桥。
齿形搅拌器 杠杆式搅拌器 菱形搅拌器 凸块搅拌器 电磁振动器
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自动上下料装置的类型和特点 料仓式上料装置 料斗装置及自动定向方法 装卸料机械手
08.04.2020
武汉理工大学机电学院
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自动上下料装置的类型和特点
工作内容
将工件自动地安装到机床夹具上 加工后从夹具上卸下工件
重要部分 自动上料过程所用的各种机构和装置
自动上下料机械手
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。
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——数控机床上下料装置设 计
班级：机自1207 项目小组成员和分工：
组长
气动选定方案 气动设计 机械部分设计
卢琨
卢琨 马晓阳 李浩
项目指导老师：郭力
设计依据
• 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危 及重体力劳动场合机器所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强 度，另一方面可以大大提高劳动生产率。在机械行业中，机械手 越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬 运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。 目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元 FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个 柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置， 结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其 工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水 平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产 水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进 行机械手的研究设计具有重要意义。
手腕结构设计 • 考虑到机械手的通应性，同时由于被抓取工件时水平放 置，因此手腕必须有回转才满足工作的要求。因此，手 腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气 缸。 手臂结构设计 • 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度，即手臂 的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降式通 过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手 臂的各种动作由气缸实现。
国内外相关情况
• 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： • 1工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作 和维修）； • 2机械结构向模块化、可重构化发展； • 3工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标 准化、网络化、器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结 构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性； • 4多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用； • 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，起步较晚， 技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离； • 但在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、 控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分 机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。
设计目的
目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人 工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险 性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效 率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机 械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实 际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人 工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合 最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
Байду номын сангаас
机械手结构构示意图
其中A缸为抓取机构的松紧缸，A缸活塞后退时抓紧工件，A缸活塞前进 时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，C缸为机械手升降缸。D缸为立柱回转 缸，该气缸为齿轮齿条缸，把活塞的直线运动改变为立柱的旋转运动， 从而实现立柱的回转。
机械手系统工作流程
气动回路图
机械手的手指、手腕、手臂的运动示意图
现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几 个缺点：
• • • • • • • • • 1、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、泄露损失等 2、工作时受温度变化影响较大。 3、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 4、液压元件价格较高。 鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优 点： 1、介质提取和处理方便。 2、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。 3、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可以建 立起所需要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。 4、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅 件材料和加工精度要求，制造容易，成本较低。
设计构思
• 选取机械手的座标形式和自由度 • 设计机械手的各执行机构，包括手部、手 腕、手臂等部件的设计。 • 设计出机械手气压传动系统，包括气动元 件的选取，气动回路的设计，并绘出气动 原理图和电子—控制图。
机械手的标型式与自由度 • 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型 式可分为直角标型式、圆柱标型式，球标型式和关节标 型式。由于本机械手在上下料时具有升降、收缩及回转 运动，因此，采用圆柱标型式。相应的机械手具有三个 自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂 摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。 手部结构设计 • 为了使通用性较强，手部设计可更换结构，当工件是棒 料时，使用夹持式手指来抓取而传送工件，当工件是板 料时，使用气流负压式来吸盘而传送工件。