自动上下料通用机械手系统设计与研究

本机械手亦可以根据需要加上行走机构， 以便实现远
距离 操作 。
械手两种 ， 专用机械手结构形式 比较简单 ， 它一般 只 有 固定 程序 ， 而无 单 独 的控 制 系统 ， 从 属于某 种机 器 或
生 产线 用 以 自动 传 送 物件 来 操 作 某 一 机 作 为 自动上 、 下 料 用 。随着 工 业 技术 的 发展 ， 设 计 出能 够独 立 的按 程 序 控 制 实 现 重 复操 作 ， 适 用 范 围 比较 广 的 “ 程序控制通用机 械手” ，
２ ０ １ ３年第 ８期
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ３ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ２ ２
液压 与 气动
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自动 上 下 料 通 用 机 械 手 系 统 设 计 与 研 究
徐丽春
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｌｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ Ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ
由于本 机械 手手 臂 在 上 下料 时具 有 升 降 、 收缩 及 回转运 动 ， 因此 ， 其坐 标型 式采用 圆柱 坐标 型 。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
工件。
２ ０ １ ３年第 ８期
横移一 定 的距 离把 工件 给 加 工 中心 进 行 加工 ， 加 工 工 件 的上 表 面 或侧 面 ， 然 后 机 械 手 再 抓 取 工 件 旋 转
１ ８ ０ 。 ， 再 放入 加工 中心 内加工工 件 的下表 面 ， 加 工好 后
再 放到成 品区。具 体动 作 顺 序是 ： 机 械 手 手抓 从 原 料
系统 设计 来进 行 阐述 。
关键 词 ： 通 用机 械 手 ；机械 结 构 ； 液 压传 动 系统 ； 可编程 控制 器 中 图分类 号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ 文献 标 志码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ － ０ ０ ８ ３ ０ － ４
摆 动 的 自由度 ， 示意 图如 图 ２所 示 。
手 部结 构设 计 ： 为 了使通用 性较 强 ， 手 部设计 可更
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ － ０ ６
本 机 械手 的结 构如 图 １所示 ， 其 中 Ａ缸 为抓 取 机 构 的松 紧缸 ， 缸活 塞后 退 时抓 紧 工件 ， 缸 活塞 前 进
简称通用机械手 ， 它具有可变程序 和单独驱动的控制 系统， 按其定位和控制方式 的不同， 分为简易型和伺服 型， 简易型的只是点位控制 ， 属 于程序控制类型 ， 伺服 型是点 位控 制 ， 也 是 连续 轨 迹 控 制 。 由于 通 用 机 械 手
能 很快 改 变工作 程 序 ， 它 在 工件经 常 变换 的 中 、 小批 量 自动化 生产 中的应 用 越 来 越 强 。 因此 ， 结 合 我 院 高 职 学 生 的实 验实训 及 就 业特 点 （ 很 多学 生 毕业 后 到 沿 海 工作 ， 工 作 岗位 就 在 自动 生 产 线 旁 ） ， 将 “自动 上 下 料
通 用机 械 手 ” 作 为 我 院机 电控 制 工程 系与 一 家有 限公 司共 同开 发实验 实 训设 备 的新课 题 。
１ 机械 手 的机 械 结构研 究 １ ． １ 机 械 手 的结 构示 意 图
图 １ 机 械 手 结 构 示 意 图
１ ． ２ 机 械 手的机 械 结构设 计
作者简介 ： 徐丽春 （ １ ９ ７ ２ 一） ， 女， 贵州 遵义人 ， 副教授 ， 硕 士， 主要 研究方向 ： 自动控 制 、 液压与气动 、 仪表检测 。
时松开工件 ； Ｂ缸为长 臂伸缩缸 ； Ｃ缸 为机械 手升降
液压与 气动
换 结构 ， 当工 件是 棒料 时 ， 使用 夹持 式手指 来抓取 和传 送 工件 ， 当工件 是板 料时 ， 使用气 流 负压式 吸盘来 传送
ＸＵ Ｌｉ ． ｃ ｈ ｕｎ
（ 遵 义职业技术学院 ， 贵州 遵义
５ ６ ３ ０ ０ ０）
摘
要： 设 计 一种通 用液压上 下料 机械 手 ， 它 可 以通 过 改 变动 作程 序 来 自动搬 运设 备 ， 适 用于 中、 小批 生
产 的、 动作 强度 大及 操作 频繁 的生产 场合 。 着重从机 械 手 的机 械 结构 、 液压 传动 系统 以及 可编程控 制 器控制
引言
缸； Ｄ 缸 为立 柱 回转缸 ， 它 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 也被 称 为 自动 手 ， 能模 仿 人 手 和 臂 的某 些 动作 功 能 ， 按 固定 程 序抓取 、 搬 运物 件 或操作 工具 的 自 动操 作 装置 。按 适用 范 围可分 为专 用机 械手 和通 用机
手腕
下 摆 动
区抓取 物料后 ， 机械 手手 臂 前 伸 一 定 位 油 缸 伸 出 一 手 指张 开将 工件放 入 加 工 中心 一 手 臂 缩 回一 加 工 中
心进行 上表 面的加 工 ， 加工 好后一 机 械手 手臂 前 伸 一
手指 夹料 一手 腕 回转 １ ８ ０ 。 一 机械 手手 臂前 伸 一 机 械手手 指松 开 一 加工 中心加 工工 件 的下表 面 ， 加工 好 后一 机械手 手臂前 伸 一 手 指 夹料 一 手臂 上 升 一 手 臂缩 回 一 立 柱横移一 手臂前 伸一 手指松 开将工 件放 入成 品 区一 手臂 中停 （ 大泵 卸 荷 ） 一 柱 回移 （ 回到 起