氣動機械手結構設計,氣動機械手結構組成

　　氣動機械手是采用氣動元件做為機械手組成結構的能夠代替人工上下料的機械設備。通常的氣動機械手都具備氣動手指缸或者氣動旋轉缸等對應機械手指的氣動元件，這些也是最基本的自動化配件。除了氣缸以外，還有能夠將壓縮空氣的壓力能轉換為旋轉的機械能的氣動馬達等，都是能夠將空氣轉化為動能的氣動裝置。在這些裝置的組合作用下，氣動機械手就能夠完成近似人手功能的作用。

　　一、氣動機械手結構設計

　　氣動機械手作為通用機械手，因此相對于專用機械手來說，它的適用面相對較廣。氣動機械手在結構設計上會更易控制機械手各個部件的位置移動，以及在通過氣源及氣力控制定位機械手的時候能夠更加精準無誤。

　　氣動機械手結構設計步驟如下：

　　（1）選取氣動機械手的座標型式和自由度。

　　（2）設計出氣動機械手的各執行機構，包括：手部、手腕、手臂等部件的設計。為了使通用性更強，手部設計成可更換結構，不僅可以應用于夾持式手指來抓取棒料工件，在工業需要的時候還可以用氣流負壓式吸盤來吸取板料工件。

　　（3）氣壓傳動系統設計出機械手的氣壓傳動系統，包括氣動元器件的選取，氣動回路的設計，并繪出氣動原理圖。

　　（4）氣動機械手控制機構設計擬采用可編程序控制器PLC對機械手進行控制，需要選取PLC型號，根據氣動機械手的工作流程編制出PLC程序，并畫出梯形圖。

　　二、氣動機械手結構組成

　　氣動機械手主要由執行機構、驅動機構、控制機構以及位置檢測裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用氣壓傳動方式，來實現執行機構的相應部位發生規定要求的，有順序，有運動軌跡，有一定速度和時間的動作。同時按其控制機構的信息對執行機構發出指令，必要時可對機械手的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。位置檢測裝置隨時將執行機構的實際位置反饋給控制機構，并與設定的位置進行比較，然后通過控制機構進行調整，從而使執行機構以一定的精度達到設定位置。

　　（一）執行機構

　　包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構。

　　1)手部

　　即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件，常用的手指運動形式有回轉型和平移型。回轉型手指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結構比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內孔)和物件的重量及尺寸。而傳力機構則通過手指產生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較多時常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。

　　2)手腕

　　手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調整被抓取物件的方位(即姿勢)。

　　3)手臂

　　手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置。氣動機械手的手臂通常由驅動手臂運動的部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機構、連桿機構、螺旋機構和凸輪機構等)與驅動源(如液壓、氣壓或電機等)相配合，以實現手臂的各種運動。

　　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，手臂的回轉運動和升降(或俯仰)運動均與立柱有密切的聯系。機械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。

　　5)機座

　　機座是機械手的基礎部分，機械手執行機構的各部件和驅動機構均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。

　　（二）驅動機構

　　驅動機構是驅動氣動機械手執行機構運動的。它由動力裝置、調節裝置和輔助裝置組成。常用的驅動機構有液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動。

　　（三）控制機構

　　控制機構是支配著氣動機械手按規定的要求運動的系統。目前氣動機械手的控制機構一般由程序控制機構和電氣定位(或機械擋塊定位)系統組成。該機械手采用的是PLC程序控制機構，它支配著機械手按規定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間)，同時按其控制機構的信息對執行機構發出指令，必要時可對機械手的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。

　　（四）位置檢測裝置

　　控制機械手執行機構的運動位置，并隨時將執行機構的實際位置反饋給控制機構，并與設定的位置進行比較，然后通過控制機構進行調整，從而使執行機構以一定的精度達到設定位置。

　　以上通過對氣動機械手結構設計和結構組成的了解之后，我們會發現氣動機械手跟自動化機械手類似，都是具有執行機構、控制與驅動機構，從而我們也可以得出組成機械手的基本結構就是這些組成機構的結論。而通常氣動機械手與其余機械手在本質上的區別在于，其氣動元件的組成，及需要有氣源和氣管控制壓力輸出，再由氣動元件將壓力轉化成動力，才能驅動機械手運動。在這一點上，氣動機械手要比一些電動式、機械式的要更復雜，但卻更經久耐用且較易控制和維護。