1_第八章 自动供料装置和工业机器人

第八章自动供料装置和工业机器人第一节自动供料装置概述第二节自动供料装置结构第三节工业机器人概述第四节工业机器人的机械结构第五节工业机器人的应用第一节自动供料装置概述图8-1自动供料装置1—料斗2—定向机构3—料道4—料仓5—隔料器6—上料机构7—剔除器8—传动装置一、自动供料装置的分类和组成第一节自动供料装置概述表8-1自动供料装置的组成及其作用二、件料供料装置特点和应用范围第一节自动供料装置概述1.料斗式自动供料装置2.料仓式半自动供料装置三、自动供料装置使用要点1)供料装置的构造应尽可能简单可靠，并避免因夹紧位置不正确或送料长度不足等原因产生废品或发生事故。2)供料装置应有一定的调整范围。3)满足工件的一些特殊要求，例如对一些轻薄零件或易碎的零件，其夹紧卡爪应采用较软的材料且夹紧力应能进行调整，以保证被夹持工件变形小和不破碎。第二节自动供料装置结构一、定向机构1.定向机构的工作方法(1)抓取法定向机构通过运动抓取工件的一些特殊表面如凸肩、内孔、凹槽等，使之定向排列。(2)型孔选取法利用定向机构上一定形状尺寸的孔穴进行筛选分离，只有与型孔位置及形状一致的工件，才能通过而获得定向排列。(3)剔除法在工件的运行过程中，利用工件尺寸外形差别或重心位置不同来剔除定向不正确的工件。2.常用定向机构第二节自动供料装置结构图8-2钩子式定向机构1—受料管2—转盘3—钩子4—隔板第二节自动供料装置结构图8-3链板式定向机构a)抓取圆柱类工件b)抓取圆片、圆环类工件c)抓取螺钉类工件1—储料仓2—工件3—取料链板第二节自动供料装置结构图8-4转筒滑槽式定向机构1—取料板2—转筒3—工件4—定向滑槽5—棘轮剔除器第二节自动供料装置结构图8-5径向槽式定向机构1—带径向槽的转盘2—受料槽3—挡板第二节自动供料装置结构图8-6转盘型孔式定向机构1—圆盘2—圆环3—转筒4—料斗5—柱套6—工件7—轴8—带轮9—储料槽第二节自动供料装置结构图8-7带径向槽的二次定向机构1—料斗内壁2—带缺口的圆盘3—径向内槽4—搅拌叶片二、料斗第二节自动供料装置结构图8-8料斗的形状a)斜放的圆柱形b)锥形c)矩形第二节自动供料装置结构图8-9直槽式的振动上料装置1—料槽2—工件3—弹簧片4—电磁铁5—基座1.振动式料斗第二节自动供料装置结构图8-10振动式料斗自动上料装置1—圆筒2—筒底3、5—连接块4—板弹簧6—底盘7—导向轴8—弹簧9、10—支架11—支座12—支承盘13—调节螺钉14—铁心线圈15—衔铁第二节自动供料装置结构图8-11杯状工件的定向结构第二节自动供料装置结构图8-12带肩工件的定向结构(一)第二节自动供料装置结构图8-13带肩工件的定向结构(二)第二节自动供料装置结构图8-14带台阶工件的定向结构第二节自动供料装置结构图8-15回转式料斗a)滚筒式b)磁力式2.回转式料斗第二节自动供料装置结构3.往复滑块式料斗图8-16往复滑块式料斗第二节自动供料装置结构图8-17喷油搅拌式料斗4.喷油搅拌式料斗5.喷气式料斗第二节自动供料装置结构图8-18喷气式料斗三、料仓第二节自动供料装置结构图8-19靠工件自重送进的料仓a)直线式b)曲线式c)螺旋式d)料斗式e)辅助料箱装置第二节自动供料装置结构图8-20强制送进的料仓a)重锤式b)弹簧式c)摩擦式d)链式e)轮式2.强制送进的料仓第二节自动供料装置结构四、搅动器图8-21挂料现象和具有竖直壁的料斗a)拱形堵塞b)单竖直壁料斗c)双竖直壁料斗第二节自动供料装置结构图8-22拱形消除器a)杠杆式b)凸轮式c)电磁振动式d)棘齿式1—拱形消除器2—料仓3—工件五、剔除器六、分路器第二节自动供料装置结构图8-23扇块式料斗七、送料槽第二节自动供料装置结构图8-24剔除器a)杠杆式b)棘轮式c)扇形遮板式d)扇形滑动式第二节自动供料装置结构图8-25分路器a)自重式b)外力式c)电磁式d)滑块式第二节自动供料装置结构图8-26滚道a)开式b)闭式c)可调式第二节自动供料装置结构图8-27滑道a)、b)V形c)、d)圆形e)半圆形八、隔料器第二节自动供料装置结构图8-28导轨式滑道a)、b)双轨式c)单轨式第二节自动供料装置结构图8-29槽形滑道a)闭式b)开式第二节自动供料装置结构图8-30滚子道a)轮式b)辊式c)轴承式1)具有往复运动的隔离器(图8-31a、b、c)。第二节自动供料装置结构2)具有摇摆运动的隔离器(图8-31d、e)。3)具有回转运动的隔离器(图8-31f、g、h)。图8-31隔离器的结构形式a)、b)、c)往复运动隔离器d)、e)摇摆运动隔离器f)、g)、h)回转运动隔离器第二节自动供料装置结构九、上料器1.往复运动的上料机构图8-32车床用直线往复式上料机构1—床身2—工件3—上料手4—料仓5—气缸第二节自动供料装置结构8M33.tif第二节自动供料装置结构图8-33自重式直线上料机构2.摆动运动的上料机构第二节自动供料装置结构图8-34滚丝机用摇摆式上料机构1—滚丝轮2—工件3—压板4—摇摆式上料机构第二节自动供料装置结构图8-35间歇旋转运动上料机构1—顶尖2—料槽3—间歇旋转圆盘4—料仓5—工件3.旋转运动上料机构第二节自动供料装置结构8M36.tif第二节自动供料装置结构图8-36旋转运动上料器第二节自动供料装置结构图8-37复合运动上料机构a)主轴上料装置b)用六角刀架作上料装置1—料仓2—工件3—夹料器4—主轴第二节自动供料装置结构图8-38弹簧夹持上料器4.复合运动上料机构第三节工业机器人概述一、机器人技术的发展及工业机器人定义1.机器人发展概况2.工业机器人的定义二、机器人的分类1.按“代”分类(1)第一代工业机器人包含可编程序机器人、固定程序(即上下料机)机器人，以及示教再现式工业机器人。(2)第二代工业机器人具有视觉、触觉等传感器和摄像机、计算机组成的“手—眼”协调系统。(3)第三代工业机器人即所谓“智能机器人”。2.按机器人功能分类第三节工业机器人概述(1)顺序控制型机器人采用顺序控制器，按事先编制的指令完成预定的动作序列。(2)示教再现型机器人操作人员示范地“教”机器人完成某项作业的全过程，机器人的记忆装置(如磁盘、磁带或随机储存器)按一定速度记录下机器人沿轨迹运动时经过点的全部位置姿态信息和操作内容。(3)数据机器人它以机器人语言为工具。(4)自适应型机器人是在计算机控制的基础上，采用了环境感觉(如视觉、触觉等)反馈。(5)智能机器人它是最高水平的机器人，它除了具有感知环境和简单的适应环境功能外，还具有较强的识别理解环境功能，决策规划功能以及功能完备的人—机接口，即具有人的某些智能。第三节工业机器人概述3.按机器人运动控制方式分类(1)点位控制机器人在预定点处准确控制机器端部的位置和姿态，完成预定操作要求。(2)连续路径控制机器人其端部在作业空间的运动过程都是处于精确控制之下，不仅可以使得手部位置沿着任意形状的空间曲线进行运动，而手部沿曲线轨迹上各点的姿态也可以通过腕关节的运动得到控制。4.按坐标形式分类(见图8-39)(1)圆柱坐标型(回转)机器人如图8-39a所示，这种运动形式的工业机器人，臂部不仅能沿X、Z坐标直线移动，同时能绕Z坐标回转，运动范围是以Z轴为轴线的空心圆柱体。(2)直角坐标型(直移)机器人第三节工业机器人概述图8-39工业机器人的坐标系a)圆柱坐标型b)直角坐标型c)极坐标型d)关节型(3)极坐标型(球坐标)机器人如图8-39c所示，第三节工业机器人概述这种运动形式的工业机器人，臂部由一个直线运动和两个回转运动组成，其运动范围是一个空心球体。(4)关节型机器人如图8-39d所示，关节型工业机器人，臂部由大、小臂组成，具有人手臂的某些特征。三、工业机器人的主要特性表示方法1.坐标系第三节工业机器人概述图8-40工业机器人的坐标系第三节工业机器人概述图8-416轴机器人的工作空间2.机械结构类型3.工作空间第四节工业机器人的机械结构一、工业机器人的构成图8-42工业机器人系统的组成1—机座2—控制装置3—操作机第四节工业机器人的机械结构二、手部1.手部的功能和分类图8-43机械夹持式手部a)单支点回转型b)双支点回转型c)平移外夹型d)回转内撑型第四节工业机器人的机械结构2.夹持式手部的结构(1)夹持式手部的类型1)按运动形式可分为回转式和平移式。2)按手指关节可分为无关节型、固定关节型和自由关节型。3)按指端形状可分为V型、平面型和其他形状。4)按指面形状可分为光滑型、齿型和柔性型。(2)夹持式手部的常见结构1)回转式第四节工业机器人的机械结构①滑槽杠杆式结构图8-44所示为滑槽杠杆双支点回转式手部，杠杆形手指5的一端为V形指，另一端开有长滑槽，驱动杆2上的圆柱销3套在滑槽内。当驱动杆连同圆柱销作往复直线运动时，即可带动手指绕其支点销轴4，作相对转动，实现手指的夹紧与松开。滑槽杠杆式手部结构简单，制造容易，可得到较大的开闭角，其定心精度主要受滑槽的制造精度影响，机构无自锁性能，需靠外力锁紧，一般用于夹持中小型工件。第四节工业机器人的机械结构图8-44滑槽杠杆回转式结构1—支架2—驱动杆3—圆柱销4—销轴5—杠杆形手指第四节工业机器人的机械结构图8-45斜楔杠杆回转式结构1—杠杆形手指2—弹簧3—滚子4—楔块5—驱动器②斜楔杠杆式结构图8-45所示为单作用斜楔杠杆回转式手部，第四节工业机器人的机械结构楔块4向下运动，克服弹簧力，使杠杆形手指1装有滚轮的一端向外撑开，手指夹紧工件。楔块向上运动，在弹簧力作用下，手指松开。楔块杠杆式手部结构简单，制造方便，影响定心精度的主要因素是斜楔面的对称性，其承载能力比滑槽杠杆式大，一般用于夹持中小型工件。③连杆杠杆式结构图8-46所示为双支点回转型连杆杠杆式手部，驱动杆1末端与连杆2由销铰接，连杆的另一端与杠杆形手指3铰接。当驱动杆作直线往复运动时，通过连杆推动杠杆手指绕支点O1、O2作回转运动，使手指闭合或松开。连杆杠杆式手部结构，承载能力较大，开闭范围不大，其定心精度受连杆两侧的对称性影响，机构环节多，定心精度比斜楔杠杆式差，多用于夹持大型工件。第四节工业机器人的机械结构2)平移式①齿轮齿条平移连杆式结构如图8-47所示，驱动力Fp推动齿条杆和两个扇形齿轮，扇形齿轮带动平行四边形的铰链机构驱动两钳爪平移，以夹紧和松开工件。该结构因铰链和构件较多，传动效率较低，为保证有足够的强度，平行四边形杆件不宜细长。8M46.tif第四节工业机器人的机械结构图8-46连杆杠杆回转式结构1—驱动杆2—连杆3—杠杆形手指4—销轴第四节工业机器人的机械结构图8-47齿轮齿条平移连杆式结构1—扇形齿轮2—齿条杆3—驱动器4—机座5、6—连杆7—钳爪②左右旋丝杠式结构如图8-48所示，第四节工业机器人的机械结构由驱动电动机带动两端旋向相反的丝杠，钳爪沿导轨作平移运动。这种夹持器可配置单独的伺服电动机或步进电动机驱动，方便地通过编程控制电动机的旋转来夹紧和松开不同尺寸规格的工件。如果采用滚珠丝杠和滚动导轨，能得到很高的重复定位精度(可达0.005mm)。平移型钳爪可使工件自动定心，但其结构复杂，制造费用高。第四节工业机器人的机械结构8M48.tif第四节工业机器人的机械结构图8-48左右旋丝杠平移式结构1—驱动电动机2—左右旋丝杆3—导轨4—钳爪第四节工业机器人的机械结构图8-49叉托式手部3.钩托式和弹簧式手部结构第四节工业机器人的机械结构(1)简单叉托式这是最简单的手指，是一种固定的钩托式手部，见图8-49。(2)机构实现钩托图8-50所示为一种自身无单独驱动装置的钩托式结构，它借助臂部的动力使手部向下运动，触杆3碰触工件后，传动齿条1和齿轮2，使与齿轮固接在一起的手爪闭合，然后靠人力使操纵杆6下降，带动凸块4落入凸轮5的缺口，卡住凸轮，手爪闭锁完成钩托动作。第四节工业机器人的机械结构图8-50齿条传动钩托式结构1—齿条2—齿轮3—触杆4—凸块5—凸轮6—操纵杆7—弹簧第四节工业机器人的机械结构8M51.ti