冲压机械手的组成及其执行机构
机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统和机座等部分组成(见图7-4-1)。
图7-4-1 机械手的组成
a—手部 b—腕部 c—臂部 d—机身 1—执行机构 2—驱动系统 3—控制系统
执行机构是机械手直接进行工作的部分,它由手指、手腕、手臂、机身和执行机构等组成。
根据其手臂运动形式的不同,机械手可分为四种坐标形式。
1.直角坐标式机械手
图7-4-2a所示的机械手,其手臂在直角坐标系的三个坐标轴方向上作直线运动,即手臂的X轴伸缩,沿Y轴的左右横移和沿Z轴的升降,这种坐标形式的机械手结构简单、定位精度高,适用于工作位置呈直线排列的场合。但其占地面积大,工作范围较小及灵活性差。
2.圆柱坐标式机械手
图7-4-2 机械手运动的坐标形式
a)直角坐标式机械手 b)圆柱坐标式机械手 c)球坐标式机械手 d)关节式机械手 φ—水平回转 θ—俯仰(或大臂上下摆动) θ2—小臂上下摆动
图7-4-2b所示的手臂运动系由两个直线运动和一个回转运动所组成,即沿X轴的伸缩、沿Z轴的升降和绕Z轴的回转。它虽然结构较复杂但运动惯性不大,占地面积小,活动范围大,能达到较高的定位精度,故应用范围较广。但由于结构的原因,沿Z轴移动的最低位置受到限制,故不能夹取地面上的工件。
3.球(极)坐标式机械手
图7-4-2c所示的机械手,其手臂的运动系由一个直线运动和两个转动所组成,即沿X轴向前后伸缩、绕Y轴的俯仰和绕Z轴的回转。此种坐标形式具有动作灵活、占地面积小、动作范围大等特点。但结构复杂,手臂摆角的误差会因手臂伸长而引起手部中心定位误差放大。
4.关节式机械手
图7-4-2d所示的手臂类似于人的手臂由大臂、小臂及立柱等组成。大小臂之间的联接为肘关节,大臂与立柱之间的联接为肩关节,各关节均由铰链构成,以实现转动。其手臂具有三个转动,即大臂的俯仰θ、小臂俯仰θ2和大臂回转φ。其特点是动作灵活、工作范围大而占地面积较小,通用性强。既能夹取靠近机座的物件,还能绕过机体和主机之间的障碍物去夹取工件,这是其他类机械手不可比拟的优点。但其结构较复杂,位置精度较难控制。由于此种机械手能模仿人手臂的动作,目前已广泛应用于关节型工业机械人中。