氣動驅動的自動控制機械手設計與制作

凌中水 夏燕玲 李陶勝

摘 要：氣動驅動的自動控制機械手結構簡單，工作穩定，采用可編程控制器并通過電磁閥實現自動控制，并利用觸摸屏進行人機交互，旋轉氣缸可使臺面加工機械夾手裝置整體產生轉動，通過單桿氣缸與雙向雙桿氣缸的作用可使抓手實現在水平與豎直方向內的運動，通過手指氣缸可使抓手對零件實現抓取，適合在臺面上機加工中或者流水線生產中的零件的抓取與輸送。

關鍵詞：自動控制機械手;可編程控制器;旋轉氣缸;單桿氣缸;雙向雙桿氣缸

1 緒論

隨著對各種機械零件的需求增多，機械加工凸顯出其重要地位，在現行的各種機械加工中，需要用到各種夾具，現行中，各種夾具主要通過手工操作完成，工作效率低，勞動強度大，特別是在需要頻繁的裝夾狀況下，這種缺點尤為突出，同時零件的制造加工需要多種工藝流程，特別是在一些復雜的小型零件的加工中，在不同工藝之間需要進行切換，現行心中也主要采用人工進行，增加了零件加工的勞動強度，降低了生產效率。

2 原理

氣缸是氣動系統的執行元件之一，它將氣體的壓力能轉換為機械能，實現往復直線運動或擺動，輸出力或扭矩，其作用方式可分為單作用和雙作用式兩種，單作用的只能實現單項運動，而反向需要依靠外力實現，如復位彈簧力、自重或者其他外部作用，雙作用液壓缸在兩個方向上的運動都有氣壓力推動實現，可實現雙向運動，圖1為氣缸原理圖。[1]

3 自動控制機械手結構設計

在本臺面加工機械夾手裝置[2]優選實施例中，包括旋轉氣缸（1）、總支架（2）、分支架（3）、單桿氣缸（4）、直線導軌（5）、滑塊（6）、連接體一（7）、雙向雙桿氣缸（8）、連接體二（9）、手指氣缸（10）、抓手（11）;所述連接體一（7）一側設有方形凹槽（12），另一側設有氣缸連接槽（14），頂部設有與單桿氣缸（4）連接的連接頭（13）;所述分支架（3）設有連接單桿氣缸（4）的螺紋連接口（15），所述臺面加工機械夾手裝置優選實施例中，所述總支架（2）底部設有旋轉氣缸（1），頂部連有分支架（3）與直線導軌（5），所述單桿氣缸（4）通過分支架（3）上的安裝口（15）安裝在分支架（3）上，所述滑塊（6）連接在直線導軌（5）上，兩者構成直線導軌滑塊結構，所述連接體一（7）通過方形凹槽（12）與滑塊（6）連接，通過氣缸連接槽（14）與雙向雙桿氣缸（8）連接，通過螺紋連接口（15）與單桿氣缸（4）的氣缸桿端部連接，在本發明所述臺面加工機械夾手裝置優選實施例中，所述連接體二（9）頂部與雙向雙桿氣缸（8）的氣缸桿連接，底部與手指氣缸（10）的缸體連接，所述抓手（11）由兩個單爪構成，并分別連接在手指氣缸（10）的兩個夾手上。

4 結論

所述臺面加工機械夾手裝置結構簡單，工作穩定，通過旋轉氣缸（1）可使臺面加工機械夾手裝置整體產生轉動，通過單桿氣缸（4）與雙向雙桿氣缸（8）的作用可使抓手（11）實現在水平與豎直方向內的運動，同時通過手指氣缸（10）可使抓手（11）對零件實現抓取，適合在臺面上機加工中或者流水線生產中的零件的抓取與輸送。

參考文獻：

[1]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].武漢理工大學出版社，2015.1.

[2]孟彩茹，張高青，李夏楠，等.夾持機械手爪機構的設計與優化[J].機械設計與制造，2016，（6）：70-74.

資助項目：1.2016年省級質量工程項目名稱：工業機器人應用虛擬仿真實驗教學中心（項目編號：2016XNZX025）;2.2016年安徽省高等學校省級質量工程項目（2016tszy052）