1、于起步阶段，就显示出了许多的无法替代的优点，展现了广阔的应用前景。近十几年来，机械手的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。成品电动机机体形状很复杂，从毛胚到成品需要完成很多道加工工序，各道工序及工序之间都要实现机体的移位及定位，这些工序如果全靠人工完成将大大增加工人的劳动强度，不仅使加工质量难以得到保证还增加了劳动的危险性。本课题的研究是为了设计出种电动机机体加工自动线上用的辅助机械手，该机械手在机体加工自动线能完成上料，转位和翻转等多种功能，提高生产效率，降低劳动强度。.本课题的研究内容本次设计的多功能机械手用于电动机座加工自动线上，主要由手爪小臂大臂等组成，具备上料翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手为圆柱坐标式机械手，自动线围绕机体布置，具有大手臂旋转小手臂伸缩手指伸缩共个自由度。其中大手臂旋转是为了将工件。

2、械手相比，所占空间最小。但其运动直观性差，臂部前端的位置由多个回转运动决定，要达到较高的运动精度比较困难，为此必须提高制造精度，因而使设计和制造均较为复杂。图.多关节坐标式机械手选定的两个机械手方案的概述及比较.两种方案概述根据本课题的设计要求，该机械手能够完成上料升降转位工件等多种功能，所以，在这里设计了四个机械手将要到达并完成辅助加工的工位，依次是上料工位升降工位转位工位再次转位工位见图.和.。机械手在个周期内的动作过程如下．上料。机械手在运动开始前面向第工位。开始工作后，机械手的小手臂的升降缸将手部下降到取料位置，手部上的定位压盘正卡在工件已加工完的上端止口及其端面上，同时，手指伸缩油缸的活塞杆下端连接着带圆锥面得推动杆，使内撑式手部的三个手指伸入到工件内的空槽中。二．完成以上动作后，机手的设计开发成了目前工业技术的重要课题。.研究背景及发展现状机械手在工业生产中广泛的应。

3、人从事危险有害的操作。只要根据工作环境进行合理设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温异常压力和有害气体粉尘放射线作用下，以及冲压灭火等危险环境中胜任工作。工伤事故多的工种，如冲压压铸热处理锻造喷漆以及有强烈紫外线照射的电弧焊等作业中，应推广工业机械手或机器人。.能长时间工作，不怕疲劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。人在连续工作几小时后，总会感到疲劳或厌倦，而机械手只要注意维护检修，即能胜任长时间的单调重复劳动。.动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可避免人为的操作错误。.机械手特别是通用工业机械手的通用性灵活性好，能较好地适应产品品种的不断变化，以满足柔性生产的需要。.机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。由于机械手在工业自动化和信息化中发挥了以上巨大的作用，世界各国都很重视工业机械手的应用和发展，机械手的应用在我过还。

4、的动作范围内其所需要的空间位置大，灵活性差，同时由于手爪部分移动，不利于电液集中配置。图.直线坐标式机械手.圆柱坐标式机械手如图.。这是种回转型机械手，其手臂除了可以伸缩，可以升降外，还可以绕立柱回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比，占地面积小而活动范围大，结构亦比较简单，并能达到较高的定位精度。但是，它的手臂的升降受到机械手结构的限制，距离地面总有定的距离，不能从地面抓取物件，因此不能完成上料的工序。图圆柱坐标式机械手手部腕部臂部.球坐标式机械手如图.。这种机械手与圆柱坐标式机械手相比，在占有同样大小的空间情况下，可以扩大工作范围，能将手臂伸向地面抓取物件。其缺点是运动的直观性差，结构较复杂，且臂部有两个回转运动，位置精度误差较大。图.球坐标式机械手多关节坐标式机械手如图.。这种机械手可以在以臂部最大伸展长度为半径的球体空间范围内任意抓取物件，灵活性大。它与其他坐标形式的机。

5、送。如天津第二锻造厂研究了通用机械手用于精锻机上下料。在铸造方面，机械手应用较多的是在熔模铸造中，也用于浇铸，造型，制芯及清理工作。美国工厂是使用工业机械手最多的，约万台，主要用于从压型中取出铸件，然后用喷气法清洗铸件表面，该厂使用机械手后铸件质量得到了很大提高，稳定性增强。在焊接方面，焊接机械手也是应用较多的，这种机械手可分为点焊接机械手和弧焊接机械手。对于点焊接机械手，其手臂能伸缩，俯仰，回转，手腕能摆动，回转，俯仰。至于弧焊接机械手，它的焊炬能作复杂三维曲线运动以调节焊接范围。．在装配方面工业机械手在装配中的应用，是近几年国内外研究和发展的个重要方面，特别是在汽车制造业的汽车装配自动化和弹药装配等危险作业上有很大的使用价值。目前装配机械手正由串联结构向并联结构转换。.本课题研究目的及意义工业机械手具有许多人类无法比拟的优点，满足了社会化大生产的需要，其主要优点如下.能代替。

6、自动线转移到卸料工位上，小臂升降手指伸缩是重复自由度，目的是扩大升降范围，避免小手臂频繁升降驱动方式为液压驱动，且选用双联叶片泵，系统压力为.，电机功率为，共有推动大臂旋转油缸小臂升降油缸手爪夹紧油缸共个液压缸定位采用机械挡块定位，定位精度为.，采用行程控制系统实现点位控制。本机械手装置应具备如下功能.具有友好的人机界面，以保证人机通讯人机互助和人机协同工作。.能够自动完成系统所要求的动作，具有连续工作单周期工作单步工作自动返回原点手动返回原点手动操作等功能。.在保证精度的前提下，有定的容错性。.能够依次对柴油机机体完成上料转位翻转等辅助加工功能。.在保证完成以上功能的前提下具有定的通用性，使该机械手在整个柴油机机体加工自动线都具有定的适应性。机械手的总体设计.总体方案的比较与选定各种坐标形式机械手的比较按坐标形式分，机械手主要有以下四种不同的类型.直角坐标式.圆柱坐标式.球坐。

7、于机加工，锻压，铸造，冲压，焊接，装配，喷漆，热处理等各个行业，特别是在笨重，高温有毒，放射性，多粉尘等恶劣危险的劳动环境中，机械手由于有显著的优点而备受重视。以下是机械手在工业中的几种典型应用．旋转体零件生产流水线自动化方面采用机械手在旋转体零件如轴类盘类环类等生产流水线上的机床之间传送工件能够提高生产线的自动化。国内已建成的这类自动线很多，如沈阳泵厂的深井泵轴承体加工自动线环类，大连电机厂的号和号电动机轴加工自动线轴类，上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线盘类等。加工箱体类零件的组合机床自动线，般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的汽缸盖加工自动线转位机械手。．在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动夹紧进刀切削退刀和松开的功能，但仍需人工上下料。装上机械手，可实现全自动生产，人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用最多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈。

8、工位。开始工作后，机械手的小手臂的升降缸将手部下降到取料位置，手部上的定位压盘正卡在工件已加工完的上端止口及其端面上，同时，手指伸缩油缸的活塞杆下端连接着带圆锥面得推动杆，使内撑式手部的三个手指伸入到工件内的空槽中。二．完成以上动作后，机械手转向第二工位，将工件升起，小手臂的油缸上升，将工件提起到预定的高度。三．接下来，大手臂回转度当前输送带前进到终点发信。四．然后小手臂下降到工件准确地放到转载装置前输送带的适当位置上。完成个周期的动作后，机械手转向第工位，处于“回到原点”状态。这时，第工位的专机已经完成加工处于“等候上料”状态，机械手在第工位再次完成上料后转向第二工位，这时，在第工位加工完毕的机体已经顺着自动线传至第二工位，机械手将其转位使其完成第二工位的加工。在连续工作状态中机械手的动作过程如上所述依次循环。总结上述各种形式的机械手，在满足设计要求的前提下设计出以下两种方案。

9、动车床机械手，大连第二机床厂的自动循环液压仿形车床机械手，沈阳第三机床厂的滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面使用已有成熟的经验，国内些机床厂已在这类机床产品出厂时就附上机械手，或为用户自行安装机械手提供条件。注塑机有加料合模成型分模等自动工作循环，装上机械手自动装卸工件，可实现全自动生产。冲床有自动上下料冲压循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动化。目前机械手在冲床上应用有两个方面是以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂冲床磁力起动器壳体下料机械手和天津拖拉机厂冲床的下料机械手等是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手生产线中有两台多工位冲床和天津二轻局技术研究所制作的和多工位冲床机械手等。.在铸锻焊等热处理方面在锻造方面，机械手般用做加热炉，锻压机床或冲床的上下料和工件的传送，其中包括多工位冲床的中间。

10、这种机械手与圆柱坐标式机械手相比，在占有同样大小的空间情况下，可以扩大工作范围，能将手臂伸向地面抓取物件。其缺点是运动的直观性差，结构较复杂，且臂部有两个回转运动，位置精度误差较大。图.球坐标式机械手多关节坐标式机械手如图.。这种机械手可以在以臂部最大伸展长度为半径的球体空间范围内任意抓取物件，灵活性大。它与其他坐标形式的机械手相比，所占空间最小。但其运动直观性差，臂部前端的位置由多个回转运动决定，要达到较高的运动精度比较困难，为此必须提高制造精度，因而使设计和制造均较为复杂。图.多关节坐标式机械手选定的两个机械手方案的概述及比较.两种方案概述根据本课题的设计要求，该机械手能够完成上料升降转位工件等多种功能，所以，在这里设计了四个机械手将要到达并完成辅助加工的工位，依次是上料工位升降工位转位工位再次转位工位见图.和.。机械手在个周期内的动作过程如下．上料。机械手在运动开始前面向。

11、方案外形图及运动简图如下图.方案外形图图.方案运动简图这是种屈伸型机械手，该机械手具有与人体上肢相类似的结构。臂部由大臂和小臂两个部分组成。除了大臂本身具有回转和俯仰运动外，小臂相对于大臂也可以俯仰，通过大臂和小臂的俯仰来实现手臂的伸缩，通过机身的回转来实现使手臂面向不同的工位。该机械手有见图.共个自由度，其中机身绕机座回转大臂的俯仰小臂的俯仰手腕的俯仰手腕的回转这种机械手采用直线式流水线，待加工的柴油机机体从流水线上依次流到,四个工位，机械手通过机身的回转依次停在四个工位，分别完成上料转位翻转再次转位四个辅助加工动作。通过大臂小臂和手腕的俯仰使机械手到达四个工位点，通过手腕的俯仰和翻转使手爪能够有正确的夹持姿态。方案二外形图及运动简图如下图.方案二外形图图.方案二运动简图这是种圆柱坐标坐标式机械手。该机械手由机座机身即立柱大臂小臂手腕和手爪组成。有共自由度立柱升降自由度和小臂。

12、式.平面多关节式根据设计要求，本课题设计的机械手需要在电动机座加工自动线卸料，包括上料，升降，转位，等多种功能。结合设计要求对各种坐标形式的机械手的优缺点作出评析，如下.直角坐标式机械手如图.。这种机械手所有的送放运动均为直线运动，结构简单，直观性好，便于实现定的精度要求，但本机械手需要在多个工位上完成辅助加工功能，故在相同的动作范围内其所需要的空间位置大，灵活性差，同时由于手爪部分移动，不利于电液集中配置。图.直线坐标式机械手.圆柱坐标式机械手如图.。这是种回转型机械手，其手臂除了可以伸缩，可以升降外，还可以绕立柱回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比，占地面积小而活动范围大，结构亦比较简单，并能达到较高的定位精度。但是，它的手臂的升降受到机械手结构的限制，距离地面总有定的距离，不能从地面抓取物件，因此不能完成上料的工序。图圆柱坐标式机械手手部腕部臂部.球坐标式机械手如图.。。

参考资料：

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