夹持器

夹持器

夹持器设计的基本要求

（1）应具有适当的夹紧力和驱动力； （2）手指应具有一定的开闭范围； （3）应保证工件在手指内的夹持精度； （4）要求结构紧凑，重量轻，效率高； （5）应考虑通用性和特殊要求。 设计参数及要求

（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧—放松；

（2）所要抓紧的工件直径为80mm 放松时的两抓的最大距离为110-120mm/s ， 1s 抓紧,夹持速度20mm/s ；

（3）工件的材质为5kg ，材质为45#钢； （4）夹持器有足够的夹持力；

（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。 夹持器结构设计 2.2.1夹紧装置设计. 2.2.1.1夹紧力计算

手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进行分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。

手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：

123N F K K K G

2-1

式中：

1K —安全系数，由机械手的工艺及设计要求确定,通常取——，取；

2K —工件情况系数，主要考虑惯性力的影响， 计算最大加速度，得出工作情况

系数2K , 20.02/1

11 1.0029.8

a K g =+=+=，a 为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值（m/s ）；

3K —方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，

手指与工件位置：手指水平放置 工件垂直放置； 手指与工件形状：V 型指端夹持圆柱型工件，

30.5sin K f

θ

=

，f 为摩擦系数，θ为V 型手指半角，此处粗略计算34K ≈,如图

图

G —被抓取工件的重

量

求得夹紧力

N

F ，

123 1.5 1.002439.8176.75N F K K K Mg N

==⨯⨯⨯⨯=，取整为177N 。

2.2.1.2驱动力力计算

根据驱动力和夹紧力之间的关系式：

2sin N Fc

F b a

=

式中：

c —滚子至销轴之间的距离； b —爪至销轴之间的距离；

a —楔块的倾斜角

可得2sin 177286sin16

195.1534

N F b a F N c ⨯⨯⨯===，得出F 为理论计

算值，实际采取的液压缸驱动力'

F 要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率η，一般取～，此处取，则：

'195.15

221.7620.88

F F N η

=

=

= ，取'500F N = 2.2.1.3液压缸驱动力计算

设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，液压缸为单作用缸，提供推力：

2=

4

F D p π

推

式中 D ——活塞直径 d ——活塞杆直径 p ——驱动压力，

'F F =推,已知液压缸驱动力'

F ，且'50010F N KN =<

由于'

10F KN <，故选工作压力P=1MPa

据公式计算可得液压缸内径：

25.231D mm

===

根据液压设计手册,见表，圆整后取D=32mm 。

表 液压缸的内径系列（JB826-66）（mm ）

活塞杆直径 d==×40mm=16mm

活塞厚 B=～D 取B==×32mm=,取23mm. 缸筒长度 L ≤(20～30)D 取L 为123mm

活塞行程，当抓取80mm 工件时，即手爪从张开120mm 减小到80mm ，楔快向前移动大约40mm 。取液压缸行程S=40mm 。

液压缸流量计算： 放松时流量

τ

π

S

d D Q ⨯

-⨯=

)(4

22

226121(3216)2060100.724/min 4

qV A V L π

-==⨯-⨯⨯⨯=

夹紧时流量

226111322060100.965/min 4

4

S

qV AV D L π

π

τ

-==

⨯

=

⨯⨯⨯⨯=

2.2.1.4选用夹持器液压缸

温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸

型号为：MOB-B-32-83-FB ，结构简图，外形尺寸及技术参数如下：

表夹持器液压缸技术参数

图结构简图

图外形尺寸

2.2.2手爪的夹持误差及分析

机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定位精度（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图2-4，从而使夹持误差控制在较小的

，手部的最终误差取范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过1mm

决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。

图

工件直径为80mm ，尺寸偏差5mm ±，则

max 42.5R mm

=，

min 37.5R mm

=，

40ep R mm

=。

本设计为楔块杠杆式回转型夹持器，属于两支点回转型手指夹持，如图。

图

若把工件轴心位置C 到手爪两支点连线的垂直距离CD 以X 表示，根据几何关系有：

22

(

)2cos sin sin AB AB R R

X l l a βθθ=+--

简化为：

2222

2

1(sin cos )(sin )sin AB AB X R l l a θββθ=

-+-