No.007219 同时夹持2个工件的机械手

规格

目的・动作

• 目的
  • 同时对临时组装并未固定的工件α、β进行定位和夹持。
• 动作
  • 气缸伸出，通过气缸和连杆连接的外侧夹具打开，带其他支点的内侧夹具通过气缸前端的滚轮打开。气缸缩回，滚轮脱离内侧夹具，通过弹簧力夹持工件β，通过连杆连接的外侧夹具关闭，夹持工件α。然后，将临时组装的工件α、β转移到固定工序。

对象工件

• 工件α
  • 形状：转子
  • 规格：φ40×H32mm
  • 重量：0.30kg
• 工件β
  • 形状：导向轴
  • 规格：φ6×H62mm
  • 重量：0.04kg

特点

规格・尺寸

• 气缸行程：20mm
• 外形尺寸：D120×W50×H224mm

精度・负载

• 所需精度：0.1mm
• 外侧夹具负载：111.5N
• 内侧夹具负载：9.41N

主要零件的选型依据

• 为了以气缸推力（缩回侧）抬起5kg的负载，选择安全系数为3的气缸。
• 内侧夹具通过弹簧力而非气缸推力进行夹紧，因此选择可夹持工件β的弹簧。

设计要点

主要零件的计算过程

• 根据所需工件夹紧力验证气缸推力和弹簧力。
• 确认工件夹紧力
  • 条件值：工件α重量 M1=0.4kg、工件β重量 M2=0.04kg、重力加速度 g=9.8m/s²、气缸推力（缩回时，使用空气压力为0.4MPa） F=118N、
    夹具A的连杆安装角度 θ=10°、夹具A的臂支点与力点之间的距离 L1=30mm、夹具A的臂支点与作用点之间的距离 L2=90mm、
    夹具B的臂支点与弹簧之间的距离 R1=22mm、夹具B的臂支点与夹具部分之间的距离 R2=29mm、拉伸弹簧的初始张力 T=5.1N、拉伸弹簧的弹簧常数 k=1.86N/mm、夹紧时拉伸弹簧的位移量 D=3mm
    夹具A的臂数=夹具B的臂数 N=2个
  • 使用气缸缩回侧的力夹紧工件α。
    夹具A的连杆作用点的力=夹具A的夹紧力：Q1=(F/N)/tanθ×(L1/L2)=(118/2)/tan10×(30/90)=334.6×(30/90)=111.5N
  • 工件α的重量=W1=M1×g=0.4×9.8=3.92N，考虑到摩擦系数和臂数，(Q1×N)/W1=(111.5×2)/3.92=56.9倍，可夹持。
  • 使用拉伸弹簧的力夹紧工件β。
    拉伸弹簧产生的力：S=T+k×D=5.1+1.86×3=10.68N
  • 夹具B的连杆作用点的力=夹具B的夹紧力：Q2=S×(R1/R2)/N=10.68×(22/29)/2=4.05N
  • 工件β的重量=W2=M2×g=0.04×9.8=0.39N，考虑到摩擦系数和臂数，(Q2×μ×N)/W2=(4.05×2)/0.39=20.7倍，可夹持。

构造制作与设计要点

• 使用连杆，以产生大于气缸推力的夹紧力。
• 定心时使用圆柱形而非球形，以降低加工费。