基于plc气动吸盘式工业机械手设计

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1、液压气动与密封／2013年第03期基于PLC的气动吸盘式工业机械手设计张海英(宁波职业技术学院，浙江宁波315800)摘要：以板材加工过程中用于板材搬运的机械手为研究对象，分析了该机械手的本体结构。机械手采用气动吸盘作为机械手的末端执行器，有4个自由度。详细阐述了其末端执行器关键参数的设计计算。实践证明，该机械手能完成满足生产线的要求。关键词：机械手；气动吸盘；搬运中图分类号：TH138文献标识码：A文章编号：1008—0813(2013)03—0074—03TheDesignofPneumati

2、cManipulatorBasedonPLCZHANGHcd-ying(NingboPolytechnic，Ningbo315800，China)Abstract：Amanipulatorisregardedasstudyobject．Ithasfourdegreeoffreedomwhichisappliedforcarryingplates．Analyzedthestructureofmanipulator．Thekeyparametersofend—actuatorarecalculated

3、anddevised．Theresultprovedthatthemanipulatorcanmeetthedemandsofproductionline．Keywords：manipulator；pneumaticsucker；Ca／TyO引言(3)横移机构设计：X、Y两个方向横移，采用滚珠丝杠和同步带传动，移动速度最大50mm／s，移动行程范随着工业生产规模的不断扩大，生产线的自动化水围0～3500ram，最大承载力1000N；平须大力提高，特别是在高温、重载、大噪声等恶劣的工(4)抓放机构设

4、计：采用气动方式进行工件的抓作环境中，人工操作劳动强度大，易发生安全事”。某放，总最大吸附力250N。公司的板材生产线上，板材经熔化后压铸成形，再进行1．2总体结构粗切割．切割后需把板材搬运到指定框架中。因工件该工业机械手由支架、手臂和手爪组成．4个自由重、形状大，所以人工搬运效率低，所需员工多，且易发度分别为：X、Y、Z三个方向的移动和Z轴旋转，图l为生碰撞．影响板材的后续加工。所设计的工业机械手采设计的机械手总体结构图。总体设计思想为：X、Y、z三用真空吸盘作为机械手的末端执行器，利用真空吸附

5、个方向采用伺服电机驱动，通过丝杠、同步带、轮系等方式抓取工件．可自动搬运板材阁。机械机构进行间接传动，末端执行器为气动吸盘手爪，1机械手结构可通过改变吸盘位置实现不同形状工件的抓放。1．1结构要求该机械手的作用是将粗切割后的板材(约lOkg)从工作台上搬运到堆放架内，要求叠放有序，不能碰撞。结构上要求能实现X、Y、Z三个方向的移动，且Z轴能旋转，结合实际生产线情况，机械手要达到以下要求『31：(1)分升降机构、横移机构、抓放机构三个机构；(2)升降机构设计：直线升降，采用滚珠丝杠传动，用直线光杆导

6、向。上下升降速度最快50mm／s，升降行程范围0—1800mm，最大承载力1O00N；图1机械手示意图1．3传动过程基金项目：2011年院级教科研项目NZllO12以把工件从位置1搬运到位置2为例，机械手从收稿Et期：2012—10—24原点位置开始，X轴伺服电机运转带动装在输出轴上的作者简介：张海英(1978一)，女，浙江诸暨人，讲师，硕士，主要从事机器同步带一起旋转，经同步带传动带动与x轴平行的轴人、数控技术方面的研究。74HvdraulicsPneumatics&Seals／No．O3．20

7、13旋转．从而驱动机械手工作平台在X轴方向移动，紧接f——安全系数(水平吊≥4，垂直吊f≥8)；着Y轴伺服电机运转带动机械手平台在Y轴方向移p——吸盘内的真空度，MPa；动。然后Z轴伺服电机运转带动手爪下移从位置1抓n——吸盘数量。取工件；手爪上升沿X方向后退，Y轴伺服电机运转带生产线上需搬运工件的重约100N，吸盘工作时为动机械手平台在Y轴方向移动到达位置2上方，Z轴水平吊，￡取4，真空度P取0．06MPa，如单个吸盘吸附n伺服电机运转带动手爪下移放工件。取1，代人式(1)中计算，得：1．4机械

8、手参数D≥92．16mm表l为气动吸盘式工业机械手的参数。因为实际可选择的直径尺寸范围在50ram以内，考表1机械手参数虑实际工件的形状，在满足需要的条件下，吸盘尺寸应尽可8r~4,，所以增加吸盘数量／1,，取n=16，代入式(1)中项目规格计算，得：结构直角坐标式自由度4D≥23．04mm驱动方式伺服驱动结合吸盘直径标准取值表，取D=25mm。位置检查方式编码器、限位开关2．3吸盘提升力计算X方向移动范围(mn1)O～3500Y方向移动范围(咖)O～3500根据吸盘提升力的计算公