【正文】 置時(shí)，由于產(chǎn)生了偏差就會(huì)輸出相應(yīng)的電壓。第3章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械手伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)本課題機(jī)械手要求能實(shí)現(xiàn)伸縮、回轉(zhuǎn)、升降等的動(dòng)作，每一個(gè)動(dòng)作都是由電氣氣壓伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，其原理相同。各種驅(qū)動(dòng)方式及特點(diǎn)如表22所示：表22 各種驅(qū)動(dòng)方式及特點(diǎn)的比較驅(qū)動(dòng)方式特點(diǎn)輸出力控制性能維修使用結(jié)構(gòu)體積使用范圍制造成本氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓壓力低，輸出力較小，如需輸出力大時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸過大可高速，沖擊較嚴(yán)重，精確定位困難。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可分為普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 氣壓驅(qū)動(dòng)(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣體選取方便，并且干凈環(huán)保。(3) 可以方便的實(shí)現(xiàn)變速和方向控制，自動(dòng)化程度比較高。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖24所示：圖24 氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式有液壓式、氣動(dòng)式、和電動(dòng)式。7豎直下降30松開8豎直上升309擺動(dòng)（順時(shí)針）90176。(8)、豎直上升——小臂升降機(jī)構(gòu)上行30mm，回到原始極限位置。(4)、豎直上升——待刀柄被夾緊后，小臂升降機(jī)構(gòu)上行30mm，將刀具提出刀庫(kù)。為了機(jī)械手和刀具恰好對(duì)齊，本控制系統(tǒng)采用刀座編碼法對(duì)各種刀具進(jìn)行編碼，并根據(jù)需要使刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)適適當(dāng)?shù)慕嵌?。圖22 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖、機(jī)械手工作過程及工步時(shí)間分配、確定完成動(dòng)作及順序圖23 換刀機(jī)械手布局示意圖換刀機(jī)械手的布局示意圖如圖23所示。圖22為機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖。輔助運(yùn)動(dòng)包括手指和手腕的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗麄兎謩e改變工件的姿態(tài)，以及工件的位置和方位。4．電動(dòng)機(jī)比較容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的提供。6．由于坐標(biāo)系很復(fù)雜，設(shè)計(jì)較困難。2．直線驅(qū)動(dòng)部分存在密封性差的情況。3．可以將機(jī)械手部分伸入到機(jī)器的型腔內(nèi)部。5．必須在較大的空間進(jìn)行安裝。、機(jī)械手的坐標(biāo)形式與自由度根據(jù)機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)形式和自由度的不同，通常將其劃分為直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型和多關(guān)節(jié)坐標(biāo)型，它們的特點(diǎn)如下一、直角坐標(biāo)型1．有三個(gè)方向上的直線自由度，簡(jiǎn)單易懂。綜合各種技術(shù)要求，我們選用圓柱坐標(biāo)型氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。(4)多關(guān)節(jié)式機(jī)械手臂 此機(jī)械手的臂部可化分成大臂和小臂兩個(gè)部分。我叫做機(jī)械手的前后伸縮、上下升降和左右移動(dòng)。簡(jiǎn)易型只是分散的點(diǎn)動(dòng)控制，故屬于程序控制類型，而伺服型是集點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制于一體的控制方式，通常認(rèn)為屬于數(shù)字控制模型。它通常安裝到某種機(jī)器或生產(chǎn)線上，用來自動(dòng)傳送物件或夾持某種工件或刀具等操作功能。由于自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，特別是機(jī)器人的發(fā)展，讓機(jī)器人反映更加靈敏，機(jī)械精度更高，完全可以跟上比較緩慢的流水線，這樣是整個(gè)流水線更加有秩序。機(jī)器人基本上可以代替人的大量機(jī)械式重復(fù)勞動(dòng)，這樣不僅可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以改善勞動(dòng)條件，提高工人的安全性。為了提高生產(chǎn)率，我們特意設(shè)計(jì)了應(yīng)用性比較廣泛的自動(dòng)換刀機(jī)械手，從減輕工人的機(jī)械式體力勞動(dòng)。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。為了把機(jī)械手和機(jī)床的有機(jī)結(jié)合在一起，機(jī)械手隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元中一個(gè)重要組成部分。、選題背景機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種新型裝置。是機(jī)械人具有人的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有具有高精度、高強(qiáng)度持續(xù)工作的能力，并且能夠適應(yīng)比較差的環(huán)境，我們可以說機(jī)械手是工具進(jìn)化的產(chǎn)物。Research on Structure Design and PLC Control Of Automatic tool change ManipulatorAbstract:.With CNC technology application and development of auxiliary parts processing time is greatly reduced, greatly improving production efficiency. With the development of science and technology to improve productivity and make CNC machining develop into a more universal application of advanced manufacturing method called machining centers. Most machining centers with automatic tool changer can ATC system, and follow the procedures for automatic processing. Pneumatic Manipulator has a simple mechanism, sensitive, energysaving, environmental protection, high reliability, can realize stepless speed regulation and other advantages.　　In order to improve the application range of the robot, so that each robot has different usage characteristics, so the structure of the robot modular design. Special will be divided into several modules, including: columns, base, arms, hands, wrists and other modules. In order to meet different features and capabilities, we can choose a different module binations. When product performance changes, we may need to make changes on the part of the module or retransformation, so that the design cost savings, but also provides a design efficiency.　　After the manipulator on the structure and motion analysis, the use of electric servo control technology of the pneumatic manipulator control and drive, pneumatic actuators according to the requirements of the electrical control signal to drive the load element the appropriate action. According to actual needs, the system uses a Mitsubishi FX2N PLC as the core control. According to the working principle of the robot to develop appropriate control programs to achieve precise positioning of the manipulator and CVT.Key Words:Automatic tool change manipulator、Programmable Logic Controller、Electropneumatic servo orientation system.目錄第1章 緒論 換刀械手概述 選題背景 設(shè)計(jì)目的 1第2章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手類型 根據(jù)機(jī)械手的應(yīng)用范圍分類 按機(jī)械手手臂的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)型式分類 按機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式分類 機(jī)械手的坐標(biāo)形式與自由度 機(jī)械手工作過程及工步時(shí)間分配 確定完成動(dòng)作及順序 工步時(shí)間分配 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案 9第3章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1機(jī)械手伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1氣動(dòng)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1電氣伺服閥 1機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1機(jī)械手手部設(shè)計(jì) 1手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20第4章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2機(jī)械手控制系統(tǒng)PLC的選擇 2機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖 2機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)的工作流程 2機(jī)械手自動(dòng)換刀系統(tǒng)的原理 2PLC的硬件I/O接口原理圖 2自動(dòng)換刀系統(tǒng)PLC程序的設(shè)計(jì) 2編程軟件 2PLC的控制流程圖 2梯形圖 2指令表 29致謝 30參 考 文 獻(xiàn) 31第1章 緒論、換刀械手概述換刀機(jī)械手是由集控制器、傳感器和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它模仿人的操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、重復(fù)編程、能夠完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。經(jīng)過對(duì)機(jī)械手在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方面上的分析后，采用電氣一氣壓伺服控制技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制和驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)執(zhí)行元件根據(jù)電氣控制信號(hào)的要求，驅(qū)動(dòng)負(fù)載元件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。為了提高機(jī)械手的應(yīng)用范圍，讓每一個(gè)機(jī)械手擁有不同的使用特性，所以對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。皖 西 學(xué) 院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論 文 題 目自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究姓名（學(xué)號(hào)）武金鵬（2009011644）系 別機(jī)械與電子工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化導(dǎo) 師 姓 名翁志剛二 〇 一 三 年 六 月XII / 49目 錄畢業(yè)論文正文皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師意見表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱教師意見表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表自動(dòng)換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制研究作 者武金鵬指導(dǎo)教師翁志剛摘要：隨著數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，零件加工的輔助時(shí)間大大降低了，極大的提高了生產(chǎn)效率。氣動(dòng)機(jī)械手具有簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)、動(dòng)作靈敏、節(jié)能、環(huán)保、可靠性高、可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)產(chǎn)品的使用性能發(fā)生變化時(shí)，我們可以根據(jù)需要對(duì)部分模塊進(jìn)行修改或從新改造，這樣即節(jié)省了設(shè)計(jì)成本，又提供了設(shè)計(jì)效率。關(guān)鍵詞：自動(dòng)換刀機(jī)械手、PLC、電氣氣壓伺服控制系統(tǒng)。機(jī)械手并不是簡(jiǎn)單的代替人的體力的勞動(dòng)，而是將人的智慧體現(xiàn)在機(jī)器上。由于機(jī)械手能很大程度上提高生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化機(jī)械加工的程序，所以它在機(jī)械加工中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手在以下行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，比如，零件的裝配、工件的搬運(yùn)與拆卸、以及在數(shù)控機(jī)床上的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。而目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn),針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)。二、以改善工作條件，提高人身安全比如，一些高溫、高壓、噪聲比較大、高污染的工作環(huán)境、以及對(duì)人體有大量傷害的有毒氣體和放射線，一般這樣的環(huán)境不適合工人長(zhǎng)時(shí)間在里面工作，所以機(jī)器人的使用無疑是比較好的選擇。還有一些流水線上的工作，本來就需要大量的人力資源資源，而且又需要比較高的工作效率和工作精度，但是有些工人卻不能跟上流