非标机械设计——机械手设计

目前，制造业的机械手的种类繁多，关于分类的标准，在国内并无统一的一个说法，但按其使用方式、驱动方式等来分类大致如下：

一、按使用方式分类
机械手可分为专用机械手和通用机械手。

1、专用机械手
它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加口工中心”附属的自动换刀机械手。

2、通用机械手
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在规格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以 “开一关”式控制定位，只能是点位控制: 伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。

二、按驱动方式分

1、 液压传动机械手

是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。

2、 气压传动机械手

是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:使用极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。

例如无杆气缸的使用就使得这种类型的机械手在结构处理上和机械传动机械手有极大的相似特点，所不同的是，这种类型的机械手只能实现两个点的位置控制，且抓重力很小。

3、机械传动机械手

即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、直线导轨、丝杆等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于工作主机的上、下料。

这种类型的机械手是目前使用最为广泛的一种，我们根据使用的具体特点有以下两个大类：

1）齿轮、齿条加直线导轨组合。

2）线性模组组合。

4、电力传动机械手

即有特殊结构的感应电机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。

就我个人而言，我使用和设计最多的是专用机械传动机械手，也就是配合数控加工机床使用的，利用齿轮、齿条、直线导轨组合传动的机械手，这种类型的机械手的设计，我会在后续的文章中详细介绍。