三轴式线性滑台动力机械手臂作者.pdf

投稿類別：工程技術類 篇名 ： 三軸式線性滑台動力機械手臂 作者： 黃澤穎 。臺北市立松山高級工農職業學校。機三仁班 。 張雅晴。臺北市立松山高級工農職業學校。機三仁班 。 雷堯軒。臺北市立松山高級工農職業學校。機三仁班 。 指導老師： 陳添財老師 胡銘軒老師 三軸式線性滑台動力機械手臂 壹●前言 一、研究動機： 在這凡事講求效率的時代，隨著自動化技術日趨普遍，生產線自動化已成為 全球趨勢，以前使用人工完成的事情，漸漸被〝高效率〞及〝低失誤率〞的機器 人所取代，為了因應各產業領域工業自動化與特殊製程的需求，產業推動智慧自 動化關鍵技術勢在必行 ，其中又以機械手臂研發為主要目的。（粘芳綾 ，2013 ）， 而我們發現到現在大賣場及貨運公司，還是利用人力搬運貨物，不僅效率低、人 事成本高，而且在高處作業時也有許多危險性，所以我們想到如果能利用自動化 機器搬運，是一件非常安全、方便、快速的事情。為了能符合我們期望的標準， 需要三軸以上才能達到搬運貨物的自由度，所以我們想要設計一支可用於工廠代 替人力做搬運 、零件運送等倉儲管理工作的三軸式線性滑台動力機械手臂 。 二 、研究目的 ： 製作出可以準確定位、低失誤率以及作業安全性高的三軸式線性滑台動力機 械手臂 ，而且能達到夾持重2kg ，與沿X 、Y 、Z 三軸向移動並夾持高度約70cm 的理想性能。 三 、研究步驟 ： 專題製作及討論製作項目 研究如何改良機械手臂 製作零件表及草圖 添購材料及事前準備 製作機械手臂 手臂組裝與測試 測試發生問題 發現問題點及修正 測試通過 1 三軸式線性滑台動力機械手臂 貳●正文 一 、機械手臂移動軸設計及製作 (一)機械手臂設計理念 我們這次所製作的三軸式線性滑台動力機械手臂主要的功能是自動搬運貨 物，經過本組組員收集資料及與老師討論後，我們為手臂設計了三軸，第一軸為 垂直移動軸(Z 軸)他的作用是能讓手臂做上升下降的動作已達到貨物的分層及堆 疊，而垂直移動軸上的移動滑台則是與水平移動軸(X 軸)固定在一起，而水平移 動軸下方則有挾持軸(Y 軸)做夾持及放置貨物的動作，因此三軸式的設計能以最 少的活動軸達到我們所需的動作。 (二)移動軸設計想法及製作 在所參考機械手臂當中我們認為它的傳動方式越簡單越能發揮最大效率，因 此我們設計機械手臂的移動方式是利用正時皮帶的特性讓旋轉的力偶搭配線性 滑軌將旋轉的動力轉換成直線移動 （柯雲龍、潘建安 ，2012 ）。設計三軸式線性 滑台動力機械手臂時我們也考慮到夾持時的穩定性，決定將垂直移動軸（Z 軸） 的重心 位置移動到載具的中心位置，而線性滑軌我們則是使用直徑8mm 的直銷 滾珠滑軌 （如圖 1）。 圖1 ψ ８直銷滑軌 圖2 鋁合金本體 機械手臂本體部分，原本考慮使用鋼或鋁，雖然鋼比鋁堅固，但是經計算後 鋼的重量太重了，所以使用材質較輕的鋁合金，當作機械手臂本體支柱(如圖2) 。 (三)移動軸驅動機構研究 最後設計製作的驅動機構 ，是使用直銷線性滑軌(如圖3)以及定時皮帶輪(如 圖4) ，利用定時皮帶的特性加上DC 24V 6