【正文】 置時，由于產(chǎn)生了偏差就會輸出相應的電壓。第3章 機械手的機械系統(tǒng)設計、機械手伺服系統(tǒng)設計、氣動伺服系統(tǒng)設計本課題機械手要求能實現(xiàn)伸縮、回轉、升降等的動作，每一個動作都是由電氣氣壓伺服系統(tǒng)驅動的，其原理相同。各種驅動方式及特點如表22所示：表22 各種驅動方式及特點的比較驅動方式特點輸出力控制性能維修使用結構體積使用范圍制造成本氣壓驅動氣壓壓力低，輸出力較小，如需輸出力大時，其結構尺寸過大可高速，沖擊較嚴重，精確定位困難。電動機驅動電動機驅動可分為普通交、直流電動機驅動，交、直流伺服電動機驅動和步進電動機驅動。 氣壓驅動(1)機械結構簡單，氣體選取方便，并且干凈環(huán)保。(3) 可以方便的實現(xiàn)變速和方向控制，自動化程度比較高。其結構示意圖如圖24所示：圖24 氣動機械手的結構簡圖、機械手的驅動方案機器人關節(jié)的驅動方式有液壓式、氣動式、和電動式。7豎直下降30松開8豎直上升309擺動（順時針）90176。(8)、豎直上升——小臂升降機構上行30mm，回到原始極限位置。(4)、豎直上升——待刀柄被夾緊后，小臂升降機構上行30mm，將刀具提出刀庫。為了機械手和刀具恰好對齊，本控制系統(tǒng)采用刀座編碼法對各種刀具進行編碼，并根據(jù)需要使刀庫旋轉適適當?shù)慕嵌?。圖22 機械手的運動示意圖、機械手工作過程及工步時間分配、確定完成動作及順序圖23 換刀機械手布局示意圖換刀機械手的布局示意圖如圖23所示。圖22為機械手的運動示意圖。輔助運動包括手指和手腕的運動，因為他們分別改變工件的姿態(tài)，以及工件的位置和方位。4．電動機比較容易實現(xiàn)動力的提供。6．由于坐標系很復雜，設計較困難。2．直線驅動部分存在密封性差的情況。3．可以將機械手部分伸入到機器的型腔內部。5．必須在較大的空間進行安裝。、機械手的坐標形式與自由度根據(jù)機械手手臂運動形式和自由度的不同，通常將其劃分為直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型和多關節(jié)坐標型，它們的特點如下一、直角坐標型1．有三個方向上的直線自由度，簡單易懂。綜合各種技術要求，我們選用圓柱坐標型氣壓驅動機械手。(4)多關節(jié)式機械手臂 此機械手的臂部可化分成大臂和小臂兩個部分。我叫做機械手的前后伸縮、上下升降和左右移動。簡易型只是分散的點動控制，故屬于程序控制類型，而伺服型是集點位控制和連續(xù)軌跡控制于一體的控制方式，通常認為屬于數(shù)字控制模型。它通常安裝到某種機器或生產(chǎn)線上，用來自動傳送物件或夾持某種工件或刀具等操作功能。由于自動控制技術的快速發(fā)展，特別是機器人的發(fā)展，讓機器人反映更加靈敏，機械精度更高，完全可以跟上比較緩慢的流水線，這樣是整個流水線更加有秩序。機器人基本上可以代替人的大量機械式重復勞動，這樣不僅可以減輕工人的勞動強度，還可以改善勞動條件，提高工人的安全性。為了提高生產(chǎn)率，我們特意設計了應用性比較廣泛的自動換刀機械手，從減輕工人的機械式體力勞動。因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。為了把機械手和機床的有機結合在一起，機械手隨著科學技術的發(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重要組成部分。、選題背景機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種新型裝置。是機械人具有人的快速反應和分析判斷能力，又有具有高精度、高強度持續(xù)工作的能力，并且能夠適應比較差的環(huán)境，我們可以說機械手是工具進化的產(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 設計目的 1第2章 機械手總體設計方案 機械手類型 根據(jù)機械手的應用范圍分類 按機械手手臂的運動坐標型式分類 按機械手的驅動方式分類 機械手的坐標形式與自由度 機械手工作過程及工步時間分配 確定完成動作及順序 工步時間分配 機械手的結構設計方案 機械手的驅動方案 9第3章 機械手的機械系統(tǒng)設計 1機械手伺服系統(tǒng)設計 1氣動伺服系統(tǒng)設計 1電氣伺服閥 1機械手執(zhí)行機構設計 1機械手手部設計 1手臂結構設計 1基座結構設計 20第4章 PLC控制系統(tǒng)設計 2機械手控制系統(tǒng)PLC的選擇 2機械手的PLC控制系統(tǒng)的基本結構圖 2機械手自動換刀系統(tǒng)的工作流程 2機械手自動換刀系統(tǒng)的原理 2PLC的硬件I/O接口原理圖 2自動換刀系統(tǒng)PLC程序的設計 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 31第1章 緒論、換刀械手概述換刀機械手是由集控制器、傳感器和伺服驅動系統(tǒng)為一體的機電一體化產(chǎn)品，它模仿人的操作，可實現(xiàn)自動控制、重復編程、能夠完成各種復雜的動作。經(jīng)過對機械手在結構和運動方面上的分析后，采用電氣一氣壓伺服控制技術對機械手進行控制和驅動，氣動執(zhí)行元件根據(jù)電氣控制信號的要求，驅動負載元件執(zhí)行相應的動作。為了提高機械手的應用范圍，讓每一個機械手擁有不同的使用特性，所以對機械手的結構進行模塊化設計。皖 西 學 院本科畢業(yè)論文（設計）論 文 題 目自動換刀機械手結構設計及PLC控制研究姓名（學號）武金鵬（2009011644）系 別機械與電子工程學院專 業(yè)機械設計制造及其自動化導 師 姓 名翁志剛二 〇 一 三 年 六 月XII / 49目 錄畢業(yè)論文正文皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）任務書皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）開題報告皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）中期檢查表皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）指導教師意見表皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）評閱教師意見表皖西學院本科畢業(yè)論文（設計）答辯記錄表自動換刀機械手結構設計及PLC控制研究作 者武金鵬指導教師翁志剛摘要：隨著數(shù)控技術的應用與發(fā)展，零件加工的輔助時間大大降低了，極大的提高了生產(chǎn)效率。氣動機械手具有簡單的機構、動作靈敏、節(jié)能、環(huán)保、可靠性高、可實現(xiàn)無級調速等優(yōu)點。當產(chǎn)品的使用性能發(fā)生變化時，我們可以根據(jù)需要對部分模塊進行修改或從新改造，這樣即節(jié)省了設計成本，又提供了設計效率。關鍵詞：自動換刀機械手、PLC、電氣氣壓伺服控制系統(tǒng)。機械手并不是簡單的代替人的體力的勞動，而是將人的智慧體現(xiàn)在機器上。由于機械手能很大程度上提高生產(chǎn)效率，簡化機械加工的程序，所以它在機械加工中得到廣泛的應用。機械手在以下行業(yè)得到廣泛的應用，比如，零件的裝配、工件的搬運與拆卸、以及在數(shù)控機床上的自動換刀系統(tǒng)。而目前我國的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術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),適應現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術。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)境不適合工人長時間在里面工作，所以機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