气动塑形夹持器的设计与研究

发布时间：2018-07-08 14:32

本文选题：气压传动 + 夹持器　；参考：《南京理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：夹持器是工业自动化生产线的重要组成部分,实现工件自动夹持和搬运操作。目前,大多数夹持器只能执行单一的任务,无法适应多形状夹持需求,存在通用性不足、夹持模式单一、接触形式多为硬接触等问题。随着生产力水平和劳动效率的提高,混流生产等新的制造技术对夹持器的形状适应能力提出了更高的要求。例如,在混流生产线上,需要夹持多种形状的工件,并能灵活流转和搬送。针对上述问题,本研究首次提出一种具有主动包络和被动塑形功能的新型夹持器,通过将压缩空气软体驱动技术和颗粒塑形技术相结合,研制出气动软体塑形夹持器,以适应不同形状、大小和材质的工件,同时具备夹持操作的柔顺性和可靠性。为了实现以上目标,研究并设计了气动软体塑形夹持器的总体结构,提出了气动软体零部件和塑形模块的制作和装配方法,深入分析和研究了夹持器的塑形原理,试制了气动软体塑形夹持器样机并进行了实物夹持实验。首先,研究并设计了气动软体塑形夹持器的总体结构,包括驱动底座和软体触手单元等两大组成部分。其中,软体触手单元又包含柔性臂和塑形模块。根据其功能要求,分别对驱动底座、柔性臂及塑形模块的功能要求和制作方法进行了研究。研究并提出了夹持器软体部件的制作方法,解决了软体触手单元制作和装配方法等关键技术问题。例如,针对软体零件制作困难、成品率低、装配困难等问题,提出了上下模分别浇注、单一模具分层浇注、模具细分、增加定位特征等方案,成功完成软体触手单元的制作。基于气动软体塑形夹持器的总体结构方案,深入分析和研究了软体夹持器柔性臂主动包络机理和塑形膜接触面被动塑形原理。为了实现软体柔性臂的主动包络功能,提出了一种具有充气弯曲功能的新型柔性臂结构,并制作了实物。通过数值仿真和实物实验,仿真和实验结果均表明:新型柔性臂结构能够实现较大范围的弯曲动作,且仿真结果和实验结果的变形趋势具有一定的吻合度。为了研究塑形膜接触面被动塑形原理,设计并构建了颗粒塑形试验平台,分别在真空度和填充材料不同的条件下,进行了塑形试验,试验结果表明:当真空度达到65kPa以上时,塑形膜的约束能力较佳并趋于稳定,且填充较高硬度的材料将获得更强的约束能力。运用本研究提出的软体部件制作方法,依据柔性臂和塑形模块设计方案,制作完成基于主动包络和被动塑形的柔性多臂塑形夹持器样机,设计并构建了夹持试验系统,对不同形状、大小、材质的物体进行了夹持实验。实验结果表明:夹持器能够在较大范围内可靠夹持球形、圆柱形、长方体形等不同形状的物体,同时对于横向尺寸15mm-125mm范围内的物体具有良好的适应性。且夹持器能适应金属、塑料等不同材质的工件,还能有效夹持蔬果等食品,保护物体表面、避免划痕和损伤。因此,本论文研制的气动软体塑形夹持器可用于食品分拣、海洋生物探测、混流生产等领域,具有工程应用参考价值。
[Abstract]:In order to meet the above - mentioned problems , this paper presents a new kind of pneumatic soft plastic holder , which is composed of flexible arm and plastic module . The experimental results show that , when the vacuum degree reaches 65kPa , the restraining ability of the plastic film is better and stable , and the material with higher hardness will get stronger binding capacity .
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH47

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