基于液压驱动的注塑机上料机械手的设计与研究

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1、基于液压驱动的注塑机上料机械手的设计与研究　　0引言　　随着工业生产自动化的快速发展，机械手因其高效和灵活的特点被广泛的关注和应用。机械手是一种可以模仿人手和臂的某些动作功能，并按照设定的轨迹、要求和程序抓取、搬运工件或进行操作工具的自动化装置，尤其适用于较大规模、自动化流程生产和一些复杂的生产环境中；例如高温、粉尘、放射性强、噪音较大的生产环境。机械手的应用对于提高机械生产率，降低工人的劳动强度，保障一线工人的安全都具有重要的意义。目前机械手常用的三种驱动方式为：液压驱动、气压驱动、电机驱动，其中液压驱动以

2、输出转矩大，动作灵敏，可实现无极调速，调速范围较大的特点，多被用于运动速度较低并且扭矩要求较大的工作场合。　　随着注塑行业的发展，人们对于塑料制品的需求量越来越大，对于塑件的工艺和强度也提出了新要求。为了提高塑件的局部强度，嵌件在塑件加工中被广泛使用。然而工厂在生产过程中手工安装嵌件的居多，这中安装方式效率低下，严重影响了注塑机的工作效率，降低了塑料制品的加工精度，自动上料机械手需求愈加强烈。　　1液压机械手基本组成　　本文设计了一款四自由度液压机械手，通过液压缸进行控制，可以实现手臂的升降运动、伸缩运动、旋

3、转运动，以及夹持部分的夹紧运动。其结构示意图如图1所示。　　液压机械手主要包括控制系统、传动装置、执行机构、传感器装置等。其中，机械手的核心部分是控制系统，它是用以控制整个系统具体的运动过程。液压驱动是执行机构运行的传动装置。在机械手的组成中，最重要的是执行机构，而执行机构也同样是机械手内部的主体部分，机械手的执行机构是其夹持部分，主要由拉簧、杠杆、手指、楔块、杠杆支座、夹紧缸体等部分组成，其结构组成如图2所示。　　2液压机械手运作原理　　2.1机械手运作原理　　液压机械手可实现在两台立式注塑机之间交替进行安

4、装嵌件的工作。机械手拥有四个自由度，分别为手臂的升降运动、手臂的旋转运动、手臂的伸缩运动，以及夹持部分的夹紧运动。采用液压驱动的控制方式，以圆柱坐标作为坐标形式，其动作原理如图3所示。液压机械手开始运行，首先手臂下降到嵌件上方预定位置A，张开机械手夹持装置，机械手手臂下降到嵌件上方，夹持装置夹紧嵌件，随后机械手臂上升到起始位置，并顺时针旋转90°到注塑机1上方位置，手臂开始向前伸出到注塑机上方预定位置B，手臂下降到指定位置，夹持装置松开，放置好嵌件后，手臂上升到起始高度，手臂缩回，顺时针旋转90°回到原点位置

5、，注塑机1开始工作；其次手臂下降到嵌件上方预定位置A，张开机械手夹持装置，机械手手臂下降到嵌件上方，夹持装置夹紧嵌件，随后机械手臂上升到起始位置，并逆时针旋转90°到注塑机2上方位置，手臂开始向前伸出到注塑机上方预定位置C，手臂下降到指定位置，夹持装置松开，放置好嵌件后，手臂上升到起始高度，手臂缩回，顺时针旋转90°回到原点位置，注塑机2开始工作，机械手第一个工作周期完成，待注塑机1完成运作，机械手开始下一周期的工作。　　2.2液压系统的设计　　机械手搬运物体是依靠液压系统实现的，液压系统是机械手运动的主要驱

6、动方式，是机械手运动过程的核心控制部分。主要用来完成机械手的夹紧/松开、上/下伸缩、前/后运动以及旋转运动。机械手运动过程的液压系统主要由油泵、执行油缸、控制调节装置、以及辅助装置组成。此次设计中系统的主要参数如下表1、表2、表3所示。　　2.3液压系统元件的选择　　（1）手部夹紧缸的分析计算　　3结论　　本文简要介绍了液压机械收的组成及工作原理，设计完成一款由液压驱动的、可实现两台注塑机嵌件上下料的四自由度机械手，并对液压机械手的工作可靠性进行了验证。结合数据，液压机械手简单可靠，稳定性较好，可实现较重嵌件

7、的安装工作。