工業機械手

工業機械手

工業機械手是模仿人的手部動作,按給定程式實現自動抓取、搬運和操作的自動裝置。 機械手一般由執行機構、驅動機構、控制系統、檢測裝置等組成,智慧型機械手還具有感覺系統和智慧型系統。

組成

工業機械手主要由執行機構、驅動機構、控制系統和機座等四部分組成。

1.執行機構

執行機構包括以下幾部分:

(1)手爪它是直接抓取(夾緊或放鬆)工件(或工具)的構件。常用的有鉗爪式、吸盤式和萬能式。

(2)手腕它是連線手爪和手臂的構件,起支持手爪和擴大手臂動作範圍的作用。它可以實現迴轉與擺動運動。有時,也可採用無手腕動作的機械手。

(3)手臂 它是支承手腕、手爪的構件。一般可實現伸縮、升降及迴轉擺動等運動。

(4)立柱 它是支承手臂等構件的裝置,一般是固定不動的,因工作需要也有作橫向移動的,常稱可移動立柱。

(5)行走機構它是機械手能完成遠距離操作的裝置,由滾輪和導軌或多桿機構組成。

2.驅動機構

驅動機構是驅動手臂、手腕、手爪等構件的動力裝置,通常有氣動、液壓、電動等三種形式。

3.控制系統

控制系統是支配機械手按規定程式運動的裝置。它必須具備保存或記憶指令信息(如動作順序、到達位置和時間信息)的功能。能及時測量及處理信息,對機械手的執行機構發生控制指令,必要時還可發出故障報警。

4.機

機座是安裝機械手執行機構、驅動機構等的基礎部件。

規格

工業機械手的規格參數是說明機械手規格和性能的具體指標,一般包括以下幾個方面:

(1)抓重(又稱臂力):額定抓取重力或稱額定負荷,單位為N(必要時註明限定運動速度下的抓重)。

(2)自由度數目和坐標形式:機身、臂部和腕部等運動共有幾個自由度,並說明坐標形式。

(3)定位方式:固定機械擋塊、可調機械擋塊、行程開關、電位器及其他各種位置沒定和檢測裝置;各自由度所設定的位置數目或位置信息容量;點位控制或連續軌跡控制。

(4)驅動方式:氣動、液動、電動或機械傳動。

(5)臂部運動參數:伸縮、升降、橫移、迴轉、俯仰的位移範圍和速度。

(6)腕部運動參數:迴轉、上下擺動、左右擺動、橫移的位移範圍和速度。

(7)手指夾持範圍(nlm)和握力(即夾緊力或吸力)(N)。

(8)定位精度:位置設定精度及重複定位精度(±mm)。

(9)程式編制方法及程式容量:如插銷板、二極體矩陣插銷板、一位機可編過程控制、多位機控制以及示教存儲等。

(10)受信、發信數引,聯鎖控制信號數日。

(11)控制系統動力:電、氣。

(12)驅動源:氣動的氣壓大小;液壓的使用壓力、油泵規格、電動機功率;電動的電動機類型、規格。

(13)輪廓尺寸:長(mm)×寬(mm)×高(mm)。

(14)重量:整機重量(kg)。

特點

工業機械手滿足了社會生產的需要,並帶來了經濟收益。其特點包括:

①對環境的適用性強,能代替人從事危險,有害的操作,在長時間工作對人體有害的場所,機械手不受影響.只要根據工件環境進行合理沒計,選用適當的材料和結構,機械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下工作。

②機械手能持久、耐勞,可以把人從繁重單調的勞動中解放出來,並能擴大和延伸人的功能。只要對機械手注意維護、檢修即能勝任長時間的單調重複勞動。

③動作準確,可保證和提高產品的質量,同時呵避免人為的操作錯誤。

④通用性、靈活性好,特別是通用工業機械手,能適應產品品種迅速變化的要求,滿足柔性生產的需要。這是因為機械手動作程式和運動位置(或軌跡)能靈活改變,具有眾多的自由度,能迅速改變作業內容,滿足生產的要求。作為中、小批量生產自動化最能發揮其效用。

⑤採用機械手能明顯地提高勞動生產率和降低成本。

分類

1.按使用範圍分

(1)專用機械手它是附屬於主機,具有固定(有時可調)程式而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少,工作對象單一,結構簡單,工作可靠等特點,適用於大批量自動化生產。目前在輕工、電子行業得到廣泛套用。

(2)通用機械手它是一種具有獨立控制系統、程式可變、動作靈活多樣的機械手。通用機械手的工作範圍大,定位精度高,通用性強,適用於不斷變換生產品種的中、小批量自動化生產,在柔性自動生產線中得到廣泛套用。

2.按驅動方式分

(1)機械傳動機械手它是由機械傳動機構(凸輪、連桿、齒輪、齒條等)驅動執行機構運動的機械手。它的主要特點是運動準確可靠、動作頻率高,但結構尺寸較大,動作程式不可變。一般用作自動機的上料或卸料裝置。

(2)液壓傳動機械手 它是以油液的壓力來驅動執行機構運動的機械手。抓重能力大,結構小巧輕便,傳動平穩,動作靈便,可無級調速,進行連續軌跡控制。但因油的泄漏對工作性能影響較大,故它對密封裝置要求嚴格,且不宜在高溫或低溫下工作。

(3)氣動傳動機械手它是利用壓縮空氣的壓力,來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是介質來源方便,氣動動作迅速,結構簡單,成本低,能在高溫、高速和粉塵大的環境中工作。但由於空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩定性較差,且因氣源壓力低,只宜輕載下工作。

(4)電力傳動機械手它是由特殊設計的電動機、直線電機或步進電機直接驅動執行機構運動的機械手。因不需中間轉換機構,故結構簡單,其中直線電機機械手的運動速度快,行程長,使用和維護方便。目前機械設計正朝“機電一體化”方向發展,採用電力直接驅動機械手將日益增多。

套用

工業機械手在工業生產中的套用極為廣泛,大致有以下幾方面:

①實現單機自動化:各類半自動工具機的自動上下料。

②組成自動生產線:在單機自動化的基礎上,自動裝卸和輸送工件,可以使一些單機連線成自動生產線。

③特殊工作環境:如高溫(熱處理、鍛造、鑄造等)、有毒有害、星際探索、海底資源開發等環境採用機械手(或自動或遙控)代替人進行作業。

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