沖床自動卸料機械手設(shè)計
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目 錄
摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 緒論 1
2 機械手方案設(shè)計 3
3 機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 5
3.1 機械手總體設(shè)計 5
3.2 機械手零件選用及校核 8
3.3設(shè)計過程中的注意事項 16
4 機械手控制部分的設(shè)計 17
4.1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要功能和控制方式 17
4.2 氣動控制部分 18
4.3 單片機控制部分 20
5 機械手的保養(yǎng) 21
5.1 密封與潤滑 21
5.2 機械手的維護與保養(yǎng) 22
6 總結(jié) 23
參考文獻 24
致 謝 38
1. 緒論
20世紀70年代，機器人這一名詞剛剛引進我國時被稱為機械手，機械手主要用于危險、重復(fù)、笨重、單調(diào)、多粉塵及下料等工作場合?，F(xiàn)在的機器人是一種在機構(gòu)上和功能方面都與人相像的靈活而又通用的自動機，并應(yīng)用于多種場合，如：水下機器人，服務(wù)機器人，空間機器人，微機器人等。自第一臺機器人誕生至今，已走過了半個多世紀的歷程，全球工業(yè)機器人的裝機量已超過百萬臺，形成了一個巨大的機器人產(chǎn)業(yè)。
在現(xiàn)代制造領(lǐng)域尤其是在金屬加工中，機器人的作用越來越大。在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，無論是單機還是組合機床，以及自動生產(chǎn)流水線，都要用到機械手來完成工件的取放。它是一種模仿人手動作，按照預(yù)先設(shè)定的程序、軌跡或其他要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動上下料機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機械裝置，開始主要用來實現(xiàn)自動上下料和搬運工件，完成單機自動化和生產(chǎn)線自動化。隨著應(yīng)用范圍的不斷擴大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。用機械手代替人工卸料，不但減輕了人的勞動強度，而且節(jié)省了大量的卸料所需的時間，提高工作效率。
目前的機器人的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，但歸納起來，機器人基本上是由執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)三部分組成。
1.執(zhí)行機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)也叫做操作機，由一系列連桿和關(guān)節(jié)或其他形式的運動副組成，可實現(xiàn)各個方向的運動，它包括機座、立柱、手臂、腕關(guān)節(jié)和手爪等部件。有時為了增加機器的工作空間，在機座處裝有行走機構(gòu)。
2.驅(qū)動系統(tǒng)
驅(qū)動系統(tǒng)主要是指驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的傳動裝置，根據(jù)動力源的不同，可分為 電動、液壓和氣壓三種。液壓系統(tǒng)可以和執(zhí)行機構(gòu)在一起，也可以安裝在單獨的液壓柜中。驅(qū)動系統(tǒng)中的驅(qū)動器，如電機、氣缸、油缸可以與操作機直接相連，也可以通過齒輪、鏈條、諧波傳動裝置等與執(zhí)行機構(gòu)相連。
3.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是機器人的主要組成部分，控制系統(tǒng)的作用是支配執(zhí)行機構(gòu)按所需的順序，沿規(guī)定的位置或軌跡運動。從控制系統(tǒng)構(gòu)成來看，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；從控制的方式看可分為程序控制系統(tǒng)，適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)。
我國的機械手技術(shù)已日趨成熟，已形成了幾家具有一定競爭力的機械手公司和產(chǎn)業(yè)化基地。機器人不但在數(shù)量上有所突破，在質(zhì)量上也有了質(zhì)的飛躍。近年來，隨著氣動技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動元件及氣動自動化技術(shù)已越來越多的應(yīng)用于機械手，構(gòu)成氣動機械手，氣動機械手是集機械，電氣，氣動和控制于一體的典型機電一體化產(chǎn)品。氣動系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是低成本，模塊化和集成化。這種機械手在自動化領(lǐng)域中，與電動和液壓驅(qū)動的機械手相比，顯示出獨特的優(yōu)越性，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
目前，以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對機械制造業(yè)提出了更高、更新的要求，更加體現(xiàn)了機械裝備制造業(yè)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化載體在推動整個社會技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級中不可替代的基礎(chǔ)作用。而在工業(yè)自動化成果轉(zhuǎn)移，用信息化帶動工業(yè)化、用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已成為我國工業(yè)機器人發(fā)展的必由之路。
今后機器人將逐漸發(fā)展成為完全智能化的機器。由于機器人技術(shù)的發(fā)展，提高了機器人可靠性和智能化程度，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴大。在越來越多的工程技術(shù)領(lǐng)域，我們將看到越來越多的機器人在神氣絕妙地工作。機器人產(chǎn)業(yè)將隨著機器人技術(shù)的發(fā)展和對機器人要求的增加而穩(wěn)步發(fā)展。由于機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要越來越多的機器人的研究，隨著計算機，傳感，機電一體化技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機械手的可靠性不斷提高，應(yīng)用范圍也不斷擴大，并且向著產(chǎn)品高技術(shù)化、經(jīng)營規(guī)模化、服務(wù)個性化、自動化、人性化等方向不斷深入，相信我們將會看到有形形色色的機械手在更多的機械領(lǐng)域為人類服務(wù)。
2.機械手方案設(shè)計
沖床的輥式自動卸料系統(tǒng)工作原理是：等待加工的原材料為薄片的鋼料,利用輥子將其從上下沖模中引出，步進電機旋轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器分別與圖中的后輥和下輥連接。后輥當中，上輥的作用是通過可調(diào)彈的壓力給剩余的廢料一個向下的力將其壓在下輥上，當電動機通電轉(zhuǎn)動時，上輥和下輥由于摩擦力的作用，同時反向旋轉(zhuǎn)。通過調(diào)整電機的轉(zhuǎn)動角度，達到薄片鋼料的間歇性進給。前輥與后輥的材料都是45號鋼，而前輥是拉緊和定位的作用,為確保送料精度，輥的表面都都有滾花。工作原理圖如下：
圖2．1 沖床輥式自動送料系統(tǒng)圖
該系統(tǒng)簡單,可靠,但是在使用過程中存在問題:該沖壓模具的出料方式為上出料方式,加工后的零件是向上彈出，而不是下落的方式, 這個環(huán)節(jié)必須通過人力的方式將沖壓后的零件取出，沖床與送料系統(tǒng)才能夠繼續(xù)工作,這種方式無形中降低了生產(chǎn)的工作效率。因此本設(shè)計就是設(shè)計出一套合理可行的自動卸料機構(gòu)——自動卸料機械手，用于沖床上的卸料系統(tǒng)。
方案設(shè)計的指導(dǎo)思想是：機械手具有兩個基本功能，吸料、移出。完成吸料所用的是電磁鐵，經(jīng)過通電和斷電完成對沖壓件的吸附和卸料。移出的裝置是由升降和回轉(zhuǎn)兩部分組成，因此沖床自動卸料機械手結(jié)構(gòu)上由升降和回轉(zhuǎn)兩個運動部件組成。沖壓件的拾取采用一個具有吸附能力的電磁鐵將工件吸附起來，升降部分的機構(gòu)固定在沖床床身的側(cè)面，帶動回轉(zhuǎn)機構(gòu)整體的上升和下降。
在自動卸料的過程當中，由于沖壓機上下模開口和機械手吸起工件部分高度都不大，這就要求機械手的水平運動必須在一個與水平面平行的平面內(nèi)。
其工作過程圖如下：
圖2．2 機械手工作流程圖
3.機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1機械手總體設(shè)計
一般沖床都會有一個固定的頻率，本次設(shè)計的沖床頻率為40次/分,在機械手進給、沖壓、卸料的三個運行步奏中，總的運行時間大概是1.5s。那么在卸料這個環(huán)節(jié)，時間必須小于1s，機械手的控制系統(tǒng)必須能夠迅速的做出指令。另一方面,卸料過后，對于沖壓后的零件安放的位置沒有特別精確的位置要求，只需要安放在制定的區(qū)域內(nèi)。對機械手的運行過程也沒有特別高的要求，為了節(jié)約成本，此次設(shè)計的控制系統(tǒng)用點位控制。因此,采用單片機控制的氣動系統(tǒng)作為沖床自動卸料機械手的設(shè)計方案。此機械手由兩部分組成：升降機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)?？傮w裝配圖如下：
圖3．1 沖床自動卸料機械手總體圖
機械手的升降部分：用來安裝兩個直線滾動軸承的直線滾動導(dǎo)套座、使回轉(zhuǎn)機構(gòu)上升和下降的升降氣缸、用來克服力矩的兩根導(dǎo)向柱、直線滾動導(dǎo)套座和旋轉(zhuǎn)支撐板等部分組成。其作用是帶動回轉(zhuǎn)部分上升和下降，以便于吸附工件后能離開沖模，防止和沖模產(chǎn)生碰撞。升降氣缸選用QGCX25-50型輕型氣缸，其缸桿的伸縮可以帶動支撐板的升降。采用雙導(dǎo)柱輔助支撐方式用以克服傾翻力矩,導(dǎo)向柱隨旋轉(zhuǎn)支撐板一起升降。將升降部分固定在所需卸料的沖床上，整體就使機械手成為沖床的一部分，實現(xiàn)了完全固定。機械手的升降部分如下
圖3．2 機械手升降部分原理圖
機械手的回轉(zhuǎn)部分：由一個氣缸帶動齒條作往復(fù)運動，齒條與回轉(zhuǎn)軸上的齒輪嚙合，帶動齒輪與軸做轉(zhuǎn)動。軸的上端緊密焊接了一個擺桿，擺桿的末端安裝了一個電磁鐵，從而用來吸附?jīng)_壓零件，并作往復(fù)擺動實現(xiàn)搬運功能。回轉(zhuǎn)部分如下圖：
3．3 機械手回轉(zhuǎn)部分原理圖
3.2機械手零件選用及校核
3.2.1驅(qū)動方式的選擇
通常來說機械手的驅(qū)動方式可分為四種：分別為液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動，電機驅(qū)動和機械傳動，每一種都有特別適合場合，都有各自的特點。
設(shè)計機械手要考慮其運行特點和環(huán)境因素，通過各個方面的協(xié)調(diào)與對比來選擇適合的驅(qū)動方式。機械手的驅(qū)動沒有特定的單一的驅(qū)動方式，只要系統(tǒng)的工作需要，可以幾種驅(qū)動方式共同組成機械手的驅(qū)動系統(tǒng)。本次設(shè)計是安裝在萬能沖床機身上的卸料機械手，所以要求機械手的運行頻率要快，且驅(qū)動的行程較短，經(jīng)過對比，本次設(shè)計選用氣壓傳動作為驅(qū)動的動力源。
汽缸內(nèi)型選擇：根據(jù)所需的要求，選擇雙作用單活塞QGCX型氣缸。
表3-1 幾種驅(qū)動方式的對比選擇
比較內(nèi)容
驅(qū) 動 方 式
機械傳動
電 機 驅(qū) 動
氣壓傳動
液壓傳動
異步電機，直流電機
步進或伺服電機
輸出力矩
輸出力矩較大
輸出力矩較大
輸出力矩較小
輸出力矩與本身的氣壓缸大小有關(guān)
輸出力矩很大
控制性能
定位精度高，可與主機嚴格同步
控制性能較差
控制性能好
動作迅速，但是速度的穩(wěn)定性較差
有非常好的控制性能，適合多種控制要求
維修使用
維修使用方便
維修使用方便
維修使用較復(fù)雜
能適合很多環(huán)境比較惡劣的生產(chǎn)場所，也容易維修
不能用于可能會產(chǎn)生火源的場所，也容易維修
應(yīng)用范圍
自由度較少時，可以選澤
適合比較大型的機械手
常用于對系統(tǒng)精度要求非常高的機械手
小型的機械手運動得比較多，
適合所有型號的機械手
成本
復(fù)雜程度低成本低
成本低
成本較高
結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低
成本較高
初選活塞桿直徑d=10mm，估算其重量：
取G2=1N，假設(shè)
氣壓缸內(nèi)徑D的計算：
D—汽缸的內(nèi)徑(m)；
P—為工作壓力（Pa）；
—為負載率；
負載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取，查《液壓傳動與氣壓傳動》表13-2 ，所以取P=0.5。一般，此選0.3
按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-3，圓整取32mm。
一般，此選0.3
取
汽缸壁厚的計算
按《液壓傳動與氣壓傳動》表13-5查得
汽缸重量的計算：
其中：R—汽缸外徑
R—汽缸內(nèi)徑；H—汽缸長度；
—汽缸材料密度；g取10，取25N。
3.2.2支撐板的設(shè)計
支撐板是在整個機械手結(jié)構(gòu)當中，是屬于升降的部分，用于推動回轉(zhuǎn)機構(gòu)的上升和下降的作用。該支撐板是用45號鋼制成。外形為一圓盤，中間有螺孔，與氣缸聯(lián)接。外側(cè)有對稱的兩個圓孔，用來固定導(dǎo)向柱。其直徑為172mm，中間螺孔直徑分別為6、4mm，放導(dǎo)向柱的用孔直徑為20mm，螺栓選擇GB/TM6×1型孔。支撐板圖如下所示：
圖3．4 支撐板零件圖
3.2.3滾動導(dǎo)套座的設(shè)計
滾動導(dǎo)套座是用來固定機械手升降部分的套座，其直接和沖床床身相連并固定。其外形為圓盤，中間有圓孔，用來固定升降氣缸。外側(cè)有對稱的兩個出料孔，內(nèi)有軸承，中間放置導(dǎo)向柱。
圖3．5 滾動導(dǎo)套座
3.2.4導(dǎo)向柱的設(shè)計
導(dǎo)向柱的材料是45號鋼。其上端固定在支撐板上（用螺栓連接）。通過滾動導(dǎo)套座中的圓柱滾子軸承，隨著支撐板一起做上下往復(fù)運動，起到了輔助支撐作用，防止了傾覆力矩的發(fā)生。導(dǎo)向柱的設(shè)計尺寸為直徑20mm,長為100mm。
圖3．6 導(dǎo)向柱零件圖
3.2.5擺桿的設(shè)計
用工字鋼作為擺桿的結(jié)構(gòu)形式，不但工字鋼的抗彎系數(shù)比較大，還能減小擺桿的橫截面積，減輕了擺桿的質(zhì)量，使機械手整體重量降低。從經(jīng)濟的角度講，選用工字鋼能降低材料的成本。
設(shè)我們所抓取的工件和抓取電磁鐵總共為10kg，經(jīng)過簡單的比較，我們初選10號工字鋼,則理論質(zhì)量，設(shè)小臂長為600mm。
校核：
取75N
按《材料力學(xué)》公式5.11
所以：
h為工字鋼的高度
b為工字鋼的腰寬
Fs為所受的力
所以選10號工字鋼合適。
3．2．6回轉(zhuǎn)軸的設(shè)計
回轉(zhuǎn)軸是機械手回轉(zhuǎn)部分的重要部件.其主要直徑分別是18mm、22mm、30mm材料為45號鋼。其受力情況如圖所示：
圖3．7 軸受力圖
用所受力最大的橫截面驗算：
所以軸合適。
3.2.7齒輪的設(shè)計
設(shè)z的齒數(shù)為z=23，按《機械原理》表10-1標準模數(shù)系列表（GB1357-2008）取m=2，取。
則分度圓直徑： （3.11）
齒頂高： （3.12）
齒根高： （3.13）
齒頂圓直徑： （3.14）由于與齒條相嚙合，所以不必計算齒條的參數(shù)，齒條參數(shù)可與齒輪的相關(guān)參數(shù)一致。
3.2.8軸承的選用與校核
由于軸為豎直軸，所以軸上的軸承受到一個由徑向力的作用和一個軸向力的作用，由已知數(shù)據(jù)可知，查《機械設(shè)計手冊5》表39.2-23圓錐滾子軸承（GB/T297-1994）可以粗選型號329/22-2BC，則：
由于另一個軸承只是起輔助支撐的作用，則根據(jù)軸直徑的大小，查《機械設(shè)計手冊5》表39.2-23圓錐滾子軸承（GB/T297-1994）可以粗選型號32904-2BD
軸承校核
軸承靜載能力公式：
（3.15）
式中
-軸承靜強度安全系數(shù)
-當量靜載荷
結(jié)合機械手的運動形式，查《機械設(shè)計》表13-8可得
由于 （3.16）
式中：-為徑向載荷，-為軸向載荷。
所以查《機械設(shè)計》表13-5可得：，則
所以 （3.18）由計算可知，軸承受的力遠遠小于額定靜載荷，所以此軸承合理，不必進行校核計算。
3．3設(shè)計過程中的注意事項
（1）擺桿剛度要好，要合理的選擇擺桿的橫截面的形狀，工字桿的剛度相比其他形狀桿的剛度大，首選工字鋼。
（2）擺桿終端所產(chǎn)生的傾覆力矩盡量小，使危險截面能夠在危險系數(shù)內(nèi)安全的工作，不至于頻繁的彎曲或變形。
（3）所有零件要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。
（4）能選擇標準件的，最好都選擇標準件，通過標準件的尺寸再設(shè)計相關(guān)零件的尺寸，這樣能降低計算量。
（5）要留有有一定的調(diào)節(jié)空間，方便與實際環(huán)境相結(jié)合。
（6）自身結(jié)構(gòu)布置要合理，便于維修。
4．機械手的控制部分設(shè)計
4．1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要功能和控制方式
工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)是整個機器人組成部分當中最為核心的裝置，充當著機器人行動的命令者?？刂葡到y(tǒng)必須使機器人在復(fù)雜的周圍環(huán)境中能夠準確的識別運行軌跡，每個時間點機器人所到達的特定位置。要完成復(fù)雜的控制，控制系統(tǒng)主要有兩個功能：
（1）示教再現(xiàn)功能
控制系統(tǒng)通過示教盒，或者一步一步進行示教操作。讓預(yù)先設(shè)定的動作順序，運動速度，位置信息，用一定的方法教給工業(yè)機器人。由其記憶裝置將所教的東西記錄在存儲器當中，當需要這個操作的時候直接從原有的記錄當中調(diào)出來，完成所需的操作。
（2）運動控制功能
對工業(yè)機器人末端操作器的位姿，速度，加速度等方面的控制。
工業(yè)機器人的控制方式：
① 點位控制方式（PTP控制） 就本機械手而言，用以吸取沖壓工件的磁盤。在三維空間中運動，規(guī)定的時間點上，準時要出現(xiàn)在某一個點位上，但是其運動的軌跡與路徑?jīng)]有任何要求。這種控制系統(tǒng)沒有嚴格精確的規(guī)定，在實際的設(shè)計與運行當中，能夠特別簡單的實現(xiàn)，在工業(yè)生產(chǎn)當中，特別是對于機器人的精度要求不高的生產(chǎn)環(huán)境中，非常的適合。所以，在一些簡單的控制設(shè)計里，這種控制方式大量的減少了設(shè)計的繁瑣。
② 連續(xù)軌跡控制方式（CP控制）這種控制方式與前面的控制方式相比，對于速度，軌跡和位置都有特別嚴格的要求。機器人的每一個關(guān)節(jié)都能夠很協(xié)調(diào)同步的進行運動，在完成整個任務(wù)的過程中，不但要速度精確，位置精確，還要使所運行的軌跡是一條平滑的弧線。這種控制，適合進行點位較多，精確程度要求較高的加工方式。
③ 力控制方式 在完成吸附，放置產(chǎn)品的時候，不但需要有特別準確點，還要在工作中，適當?shù)沫h(huán)節(jié)里進行力或者力矩的控制。這種控制方式的原理與位置伺服控制相同，但是它是通過力或者力矩的信號進行反饋的。所以，力矩控制方式相較前兩個控制而言，多了一個傳感器，更加精確與對環(huán)境的識別能力。
4．2氣動控制部分
由于整個機械手是由氣缸來提供動力的。所以控制了氣缸的運動就控制了機械手的運動。
圖4．1 氣動系統(tǒng)原理圖
如上圖所示：進入系統(tǒng)的空氣，首先要經(jīng)過一個過濾器，再經(jīng)過減壓閥和油霧器分別進入兩個電磁閥。左邊的電磁換向閥控制機械手的升降氣缸，右邊的電磁換向閥控制機械手的回轉(zhuǎn)氣缸。兩個電磁換向閥的進氣口都裝有手動節(jié)流閥，用來調(diào)整流量，達到控制氣壓缸桿的運動速度。氣壓的電磁換向閥和液壓傳動中的電磁控制一樣，都是用電磁力使閥芯移動，形成不同的通路，實現(xiàn)控制的目的。按動作方式不同，電磁控制換向閥可分為直動式和先導(dǎo)式，都是利用電磁力推動閥芯換向。
壓縮空氣在沒有經(jīng)過處理時，會有很多雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)分為很多種，比如漂浮著的塵土，空氣中含有酸性或者堿性的水蒸氣，或者是從壓縮機中揮發(fā)的潤滑油。為了防止機器受到不必要損害，保證設(shè)備的長時間正常運行，降低維修和保養(yǎng)成本，出去空氣中的污染物是非常有必要的。
分水過濾器：用于空氣的粗過濾，其作用是為了能除去空氣中對機械系統(tǒng)有害的雜質(zhì)，油滴和冷凝水。
油霧器分為兩種：一種是能把霧化后油霧顆粒約為20um的油霧全部隨壓縮空氣輸出的普通型油霧器，另一種是只能把霧化后的油霧中油霧粒徑為2-3um的油霧隨空氣輸出的微霧型油霧器。固定節(jié)流式輸出的油霧濃度隨輸出空氣的變化而變化，而可變節(jié)流式輸出的油霧濃度基本上保持恒定，不隨輸出空氣流量而變化。
減壓閥的主要作用是能使其進出口壓力不同，出口的壓力低于進口的壓力，并使出口壓力可以調(diào)節(jié)，能使出口的壓力維持一個定值，使整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，不受到氣流的影響。
減壓閥也分為直動式和先導(dǎo)式：減壓閥直動式是指借助改變彈簧力來直接調(diào)整壓力，而減壓閥先導(dǎo)式則用預(yù)先調(diào)整好的氣壓來代替直動式調(diào)壓彈簧來進行調(diào)壓。用流量特性作比較，先導(dǎo)式減壓閥性能比直動式減壓閥的的性能要好。
4．3單片機控制部分
單片機控制部分由于系統(tǒng)的控制對象僅為5個電磁鐵(2個三位四通電磁換向閥共有4個電磁鐵,加上沖壓件吸附電磁鐵,共5個),且都為開關(guān)量控制,為節(jié)省成本,采用單片機控制系統(tǒng)如圖4.2所示：
選用8952單片機,它片內(nèi)有8KB的Flash存儲器,晶振頻率為33MHz。由于其內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器,系統(tǒng)在開發(fā)和調(diào)試過程中十分容易進行程序的修改,同時,在系統(tǒng)工作過程中,能夠有效地保存一些數(shù)據(jù)信息。單片機的看門狗電路采用集成的看門狗電路x25045。系統(tǒng)顯示部分由8位LED數(shù)碼管組成,其中最高2位作為功能,狀態(tài)指示符,低6位用來顯示數(shù)據(jù)。顯示驅(qū)動器選用的是帶有串行接口的8位LED控制驅(qū)動器PS7219,它可以同時驅(qū)動8位LED,與單片機的接口采用簡單的3線SPI方式,硬件線路十分簡單。鍵盤輸入設(shè)置了16個按鍵,識別方法采用簡單實用的線反轉(zhuǎn)法,16個按鍵按4×4的陣列接到P3口上的8位I/O上,采用查詢方式工作。為確保機械手工作時沖頭位于最上面,將沖頭位置檢測傳感器的信號接到單片機的INT1口(此信號在原輥式自動送料系統(tǒng)中已采集),以中斷方式工作。單片機通過P1口的輸出控制5個電磁鐵(閥)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力,采用光電隔離器TLP521,實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)外部電路的隔離,抑制了各種尖峰脈沖和噪聲干擾,從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖4．2 系統(tǒng)的單片機控制原理圖
5．機械手的保養(yǎng)
5．1密封與潤滑
軸承潤滑應(yīng)用塑性的潤滑脂，液體的礦物油和固體潤滑劑。下面是幾種常用的潤滑劑：
鈣基潤滑脂，這種潤滑脂在軸承溫度低于60℃的情況下可以長期使用，短時間溫度可達70℃；允許軸的圓周速度不超過10m/s。
鈉基潤滑脂，這種潤滑脂用在軸的圓周速度低于10m/s的地方，它很難熔化，因此可以在軸承溫度為100—120℃的情況下使用。
鈉基潤滑脂（1—13，JB—L1HVH1，RH3—2），這種潤滑脂可以在軸的圓周速度達15m/s的情況下使用。1—13號潤滑脂一般用于在-20—100℃溫度下工作的軸承。JB—L1HV1V號潤滑脂用在鐵路車輛軸箱的軸承中。
潤滑脂填充填充標準一般是被填充殼體自由體積空間的1/2—1/3。
潤滑的主要目的是在接觸表面形成油膜減少接觸面的磨損和摩擦。
潤滑脂流動性差，不需要經(jīng)常更換，既起潤滑，又起密封作用。
潤滑脂的受溫度的影不大，溫度上升的過程中，黏度的變化很小，其具有良好的黏附性，可以防銹，減振及降低噪聲。
滾動軸承的外界工作環(huán)境、轉(zhuǎn)動速度、工作過程中產(chǎn)生的溫度，決定其密封的方法與潤滑的種類。
密封是機械設(shè)備中應(yīng)用最廣的零部件之一，主要的作用是防止泄露與外界環(huán)境對機身重要部位的污染。一般情況下，軸承采用潤滑脂潤滑。具體選擇可按速度因數(shù)值確定，d代表軸承內(nèi)徑，n代表軸承轉(zhuǎn)速，當dn<（1.5—2）×10(5)mmr/min時，當速度因數(shù)在這范圍內(nèi)的時候采用脂潤滑，高于這個值的時候為油潤滑。
本設(shè)計選擇是標準號為GB491-1987的鈣基潤滑脂。
5．2機械手的維護與保養(yǎng)
正確、合理的調(diào)整使用機械手，可以保證繼續(xù)黃的使用一定期限性進行維護，使用中注意：
（1）充分熟悉掌握本機機械手的結(jié)構(gòu)、特點及使用方法；
（2）機械手調(diào)整時使用合適的扳手及調(diào)整工具，禁止敲打和沖擊。
（3）機械手發(fā)生故障應(yīng)立即停止，進行檢查，只有在排除故障后才允許重新啟動。
（4）機械手的工作表面應(yīng)經(jīng)常保持清潔，工作后應(yīng)切斷電路的總開關(guān)。
（5）在各外露的加工表面上涂一層薄油以防止生銹。
（6）該設(shè)備主要用于小型作業(yè)，每次運動的進給量不易過大，防止用力過大，損傷機械手。
6．總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計是傳統(tǒng)的工業(yè)搬運機械手中的沖床卸料機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)沖床的生產(chǎn)情況，要求設(shè)計的機械手能夠在一分鐘之內(nèi)完成40次的卸料。經(jīng)分析后，確定了一個整體結(jié)構(gòu)由兩部分組成的自動卸料機械手。這兩部分分別為回轉(zhuǎn)機構(gòu)部分和升降機構(gòu)部分。在回轉(zhuǎn)拾取零件的部分，采用了電磁鐵吸附的方式。升降部分固定在沖床床身上,帶動回轉(zhuǎn)部分整體升降,回轉(zhuǎn)部分負責(zé)將電磁鐵轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出工作臺，達到卸料的目的。氣動部分由兩個三位四通電磁換向閥控制兩個氣缸做升降和回轉(zhuǎn)運動?？刂撇糠钟蓡纹瑱C控制電磁換向閥，繼而控制機械手做吸料、轉(zhuǎn)出、卸料、轉(zhuǎn)入等運動。
在升降部分確定了氣壓缸的型號、導(dǎo)向柱、支撐板和軸承的大小，軸承套座根據(jù)軸承的尺寸進行設(shè)計?；剞D(zhuǎn)部分，通過計算，確定了氣壓缸的基本參數(shù)，齒輪和圓柱齒條的參數(shù)，校核了圓錐滾子軸承、擺桿和回轉(zhuǎn)軸的強度。經(jīng)過實際的裝配在不影響工作性能的條件下，將部分尺寸進行細微的改動。
通過畢業(yè)設(shè)計我鞏固了所學(xué)習(xí)過的機械原理、機械零件等專業(yè)基礎(chǔ)知識，又進一步深入了解了電工電子學(xué)、計算機（課程）、控制工程等相關(guān)方面的知識，真正將所學(xué)的知識綜合的運用在了一起。
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