气·液组合机械手与机械式机械手性能对比及优势分析

谢光海

【摘 要】在现代自动化生产线上，各种类型的机械手得到越来越广泛的应用。由于液压与气压传动的优越性，因此，以液压，气压或液压与气压组合方式的机械手其应用更加广泛。本文通过对机械式机械手与气.液组合式机械手的结构性能分析，阐明气.液组合机械手的优越性。

【关键词】机械手；液.气组合

在现代化大规模自动生产线上，机械手得到越来越广泛的压用。机械手的设计方案可有机械式的，气动式的，液压式的，气.液组合式的等。每种形式的机械手各有其特点，但无论从实用上，还是理论分析上都表明，以气.液组合式的机械手有着独到的优势，因此，得到日益广泛的压用。本文以机械式机械手与气.液组合式机械手为例，阐明气.液组合机械手的优越性。

1.机械式机械手的设计方案及性能分析

1.1机械式机械手的结构设计与运动分析：

如图1所示，步进电机（未画出）带动齿轮2做往复圆周运动，齿轮2带动齿轮1，从而使机械手做定轴转动。齿轮3（也由步进电机带动）带动齿条4做上.下运动，将夹紧的零件移动到位（或回复原位）。而卡爪则由曲柄摇杆机构通过滑块9带动连杆10做水平往复直线运动，使卡爪12（12*）定轴转动，使卡爪夹紧或分开。其要求的动作程序为；

启动—立柱下降—伸臂—夹紧工件—缩臂—立柱正转—立柱上升—放开工件—立柱反转—回到启动位置。

1.2性能分析

由于卡爪是由机械方式带动的，因此卡爪的运动无缓冲，当卡爪定轴转动的角度过大（或过小）时，会使卡爪抓紧的过紧（或过松），过松则可能夹不住零件。过紧则使夹紧力增大，有可能使卡爪或零件损坏。

图1

适中的夹紧力不宜作到，因此，此种方式夹持效果不理想。

2.气液组合式机械手的设计及性能分析

气液组合式机械手结构设计及运动状态分析

图2为具有同样功能的气液机械手的设计方案。它由四个缸组成，其中A缸为气缸，其余为液压缸。可在三个坐标内运动。图中A为夹紧缸，其活塞退回时夹紧工件，活塞杆伸出时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，可实现伸出和缩回动作。C缸为立柱升降缸。D缸为立柱回转缸，该气缸有两个活塞，分别装在带齿条的活塞杆两头，齿条的往复

图2

运动带动立柱上的齿轮旋转，从而实现立柱及长臂的回转。

（1）工作程序 该气动机械手的控制要求是；手动启动后，能从第一个动作开始自动延续到最后一个动作。其要求的动作程序仍为；启动—立柱下降—伸臂—夹紧工件—缩臂—立柱正转—立柱上升—放开工件—立柱反转—回到启动位置。

（2）性能分析。

气液机械手的升降和转动由液压缸完成，夹紧爪部分由气缸A控制。利用气体的可压缩性，当缸体位移较小时，气体可以彭胀，使爪能够夹柱零件，当缸体位移较大时，气体受到压缩，导制机械爪夹持工件的力增大，只要夹紧力不是过大，则由气体变形而使夹爪的位移适当，能够正确夹持零件而不致于损坏夹爪或零件，而液压缸B的伸缩长度可以在一个小范围内销有变化，可以保证可靠夹持零件。对于升降液压泵和转动（也可作成移动）液压缸，则只要控制升降的精度及转角，就可以将零件放到正确位置，这些工作液压系统都可以准确做到。

（3）以上分析表明，气液传动机械手的优点是夹持力可以由气体性质而在一定范围变化，使得气液机械手的夹持具有智能性，就象人手一样，力大或小一些都无大关系。因此，在现代化大规模自动生产线上，气液组合式机械手得到更加广泛的压用。