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助力机械手的应用及系统功能分析 编写：纬戈伦（上海）自动化技术有限公司 郑义筠 在现代化生产过程中，为了应对大型零部件的搬运及装配，降低操作人员的劳动强度， 提高工作效率，采用气动助力机械手。操作人员只需用很小的力就可以上下左右移动很重的 工件。气动助力机械手的基本原理是用恒压控制气路来平衡负载，借助平行连杆机构实现任 意位置的平衡。 一、气动助力机械手适合安全、高效的抓放任何不同形貌、形状的物品，抓取重量范 围 10kg—600kg,根据不同的安装形式包括 3 个种类：立柱式、悬吊固定式、悬吊 滑动式。具体参数见下表。 立柱式 悬挂固定式 悬挂滑动式 二、安全特性 1. 安全阀单元 监控机械臂的运动速度、防止在错误指令发出或意外发生后机械臂快速上升或下降 伤人。 2 ． 单向阀单元+储气罐单元 断气保护：确保机械手断气不会发生意外伤人，操作可持续 1 到 2 个工作循环。 3 ． 制动器单元 1 ）制动器位于连接关节处，以防止机械手旋转和松脱，也可使得操作者容易控制 工件、即机械手和夹具可停在任意位置；制动器由装在夹具上的按钮控制，当 操作者按下控制按钮后，机械手处于锁紧状态；制动器也可用于工作结束后停 放机械手。 2 ）处于制动状态时，机械手所有按钮不起作用，防止意外伤害发生。 4 ． 夹具自锁单元 截止阀功能设计，防止系统在任意位置出现断气或漏气现象时，夹具不会松开物 体，除非操作者发出指令。 5 ． 负载自锁单元负载到位保护 负载自锁到位保护设计，确保在工件没有放到指定位置时，夹具不会松开，即使 按“松开”按钮；此设计可以阻止工件的非人为释放。 6 ． 负载自锁单元 负载悬空保护 负载自锁悬空保护设计，确保工件处于半空中，永不释放，即使按“松开”按钮。 如果操作者停止按“松开”按钮，机械手和夹具就会回到原始平衡状态；如果操 作者继续按“松开”按钮，工件会继续处于被抓紧状态，并慢慢地随机械臂下降 到设计最低点。 7 ．负载自锁单元 负载极限保护 负载自锁极限保护设计，在机械手设计最低极限位置时，夹具不会松开负载，即 使按“松开”按钮。总之，在任何情况下，只有工件被放置在稳定接触面上时， 才会被释放。 三、气动回路及其工作原理： 气路图 空载平衡：高压空气由过滤器进入汇流板，一路通向空载调压阀，调压后经梭动阀（梭 动阀既是逻辑或门，输出总是取输入的最大者）控制精密调压阀的输出压 力，适当调节空载调压阀的输出，使得精密调压阀输出适当的气压达到空 载平衡。 负载平衡：打开升降开关（支路 4 ），使得气体经单向节流阀到换向阀，换向阀通，气 体经负载调压阀（支路 5 ），换向阀，双向节流阀进入梭动阀，当负载调压 阀输出到梭动阀的压力大于空载调压阀输出到梭动阀的压力时，梭动阀输 出为负载调压所确定的压力，这个压力控制精密调压阀的输出，输出压力 推动气缸，调节负载调压阀，达到负载平衡。 当机械手被向上抬起时，气缸压力下降，由于精密调压阀恒压输出补偿，维持气缸内 压力不变；当机械手被拉下时，气缸内压力增大，空气经精密调压阀溢流口溢流排入 大气中，维持气缸的压力不变。1 和 2 两个支路起安全保护的作用，即：当气源突然停 止供气则两个常闭换向阀恢复到闭位阻断回路维持气缸压力不变，可以保证负载缓慢 回落。 四、机械连杆机构 实物图 机构简图 任意位置机构简图 通过机构静力学、任意平衡位置静力学分析结论：气缸推力