No.000174 可调整压力的浮动机械手

Good IDEA!

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规格

目的・动作

• 目的
  • 根据种类吸附上表面倾斜度不同的树脂外壳，并在保持该角度的状态下进行传送。
• 动作
  • 吸附树脂外壳上表面并进行传送。上表面的倾斜度不同时，使用外球面轴承和气缸，由吸附部分模仿工件。
  • 组合几个调节器和电磁阀，变更传送和吸附时的浮动压力。

环境·操作性

• 通过空气回路的锁定保持吸附角度。

对象工件

• 形状：塑料外壳
• 规格：W100×D120×H20(max)mm
• 重量：0.3kg

特点

规格・尺寸

• 外球面轴承偏转角13°
• 气缸行程：8.3+3=11.3mm
• 输出11.3×70%=7.91N·m（空气压力0.4MPa）
• 15行程时的弹簧力3.66N
  7.91-3.66=4.25N
• 外观规格：96×100×130mm

精度・负载

• 容许负载：4.25N

主要零件的选型依据

• 气缸
  • 行程大于15mm时，输出大于3.76N。

设计要点

主要零件的计算过程

• 根据负载力矩验证气缸输出
  工件最大倾斜时的力条件值
  工件重量：M=0.3kg、
  重力加速度：g=9.8m/s²、
  工件最大倾斜角度：θ₁=13°
  旋转中心与工件重心之间的距离：L₁=25mm=0.025m  
  旋转中心与气缸安装之间的距离L₂=18mm=0.018m  
  气缸输出：F=4.25N、
  吸盘直径：d=φ20
  真空度：p=70-kPa=0.07-MPa、
  吸附时的安全系数：S=4
• 气缸选型
  
  工件的力矩：M₁ 
  
  M₁=M×g×sinθ₁×L₁=0.3×9.8×sin13°×0.025=0.017N·m
  力矩M₁施加在气缸上的力F₂
  M₁=F₂'×L₂=F₂×cosθ₁×L₂
  F₂=M₁/(cosθ₁×L₂) =0.017/(cos13°×0.018)=0.017/(0.97×0.018)
  =0.97N  
  因此，选择气缸输出为F的气缸。
• 确认所选气缸的负载
  最大倾斜时的气缸力矩M₂  
  M₂=F'×L₂=F×cosθ₁×L₂
  =4.25×cos13°×0.018=4.25×0.97×0.018=0.075N·m
  因此，M₂＞M₁，满足条件。
• 确认吸附力
  真空度：p=70-kPa=0.07-MPa、吸盘直径：d=φ20mm
  吸附时的安全系数：　S=4、吸盘数量：n=4、
  吸附力：W=π/4×d²×p×1/S×n=π/4×20²×0.07×1/4×4=22N
  因此，W＞M×g　　⇒22N＞3N，吸附力满足条件。

构造制作与设计要点

• 以球面轴承为中心，带导销，通过仅向固定方向倾斜的浮动吸附机械手夹持工件。以低压锁定气缸后，可在模仿工件时用作缓冲材料。提高气缸的压力并锁定空气回路，以保持吸附机械手的角度。
• 释放工件的机械手处于自由浮动状态且位置不确定，机械手自身会产生松动，因此最好通过4个气缸压紧以锁定，同时进行移动。（吸附工件前释放4个气缸。）