清洗系统上下料系统设计+CAD图纸(4)
图3.1 辊筒输送机
3.2 机械手部分
本课题抓取移动部分需要实现机械手的水平移动、升降及夹取动作。
3.2.1 升降动作
对于机械手的升降动作，需要考虑的是机械手的的升降行程及受力情况等因素。对于实现升降动作，较为常见的方式是采用气压传动和液压传动。首先对于液压传动，难以保证油缸完全无泄漏，而对于本课题需要实现干净无污染的环境，因此不考虑采用液压传动。另外对于气压传动，由于气压传动易发生冲击现象，且不能承受较大负载，因此结合本课题要求，采用两个气缸同时作为升降气缸，但需要考虑两个气缸的同步问题。
3.2.2 抓取动作
实现机械手的抓取动作，常用的机械手夹紧方式有楔块杠杆式、滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式等。由于清洗篮的外形为圆形，因此为了实现接触面积更大、方便抓取，机械手爪形状设计为与清洗篮篮身弧度相同的圆弧。另外，本课题所要夹取的清洗篮负载质量为20Kg,由于质量较大，楔块杠杆式等都无法平稳夹取及提升，因此考虑采用齿轮齿条式夹取机械手。
3.2.3 平移动作
对于机械手整体的水平移动，由于水平运动行程较大，因此不考虑采用气缸和液压缸，选用电机控制。
机械手的水平移动可以采取厂房行车的工作原理，考虑到振动清洗架的宽度并不大，且不需要实现机械手的纵向运动，因此设计水平移动的机械手的方案为：在振动清洗架及上下料台外建一支架，并将轨道安装在支架上，再设计一辆简易小型车，采用电机控制小车运动，并将小车安装在小车上，从而实现机械手整体的水平移动。而且吊置在空中，工作范围较大，易实现自动化控制。
本课题采用设计一个机架，机架上由车轮、轴、齿轮、电机等零部件组成，通过电机驱动，通过齿轮副带动轴转动轴转动，从而实现车轮的转动。支架顶部离地面1060mm，轨道长度为3000mm。车轮在轨道上运动，实现了整个机械手吊置在空中的目的，且分析受力方向也不会发生由于固定在地面上而产生的各种问题，如重心不稳而发生机械手的断裂。
3.3 总体设计方案
根据本课题设计实际情况和需求，考虑到机械手的负载不是很大但整体环境需要保持干净已达到清洗效果，而液压驱动难以保证无油液泄露从而无法达到清洗效果，所以不选用液压驱动，而选用电机驱动和气压驱动。电动机转速较快，需经过变频器调速后再传递到系统中。
针对设计的技术要求和参数，确定振动清洗系统原理图，确定系统的控制方式和驱动执行机构形式。其中气动机械手抓取控制需要实现气动机械手的水平移动、上下运动和机械手爪的抓取动作，这些动作的实现均采用气动回路。对于所设计的机械手，要考虑到清洗系统所需要的空间，两篮之间的抓取距离及弧度，厂房车间所需要的空间，确定小车轨道的长度，不得超过7米，确定机械手吊置的高度以及清洗系统的高度不得超过3.9米。确定机械手通过钢轨、小车等部件吊置在空中放置，由三相异步电动机驱动，带动齿轮副及小车轴，使得小车在导轨上水平移动，即完成了机械手的水平移动。为方便机械手夹紧放松，清洗篮采用两端有凸缘的结构，同时机械手的手爪形状以清洗篮凸缘作为参考设计，机械手的夹紧原理通过气缸活塞杆的伸缩，带动齿条上下运动，使得扇形齿轮旋转，采用齿轮齿条机构完成了机械手的夹紧放松。机械手的升降用两个气缸，通过活塞杆的伸缩，完成了机械手的升降功能，在完成升降的同时，联接夹紧装置一起作升降运动。