【正文】 易 較大 很小 可較寬 較小 可以低速 可適當(dāng)時間使用 葉片式 較小 較小 調(diào)節(jié)止動塊的位置 內(nèi)部設(shè)置困難 較小 微漏 較窄 較大 不宜低速 不宜長時間使用 基座結(jié)構(gòu)設(shè)計 基座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上，是支撐機(jī)械手全部重量的構(gòu)件。 根據(jù)氣缸的運(yùn)動要求 ，設(shè)：氣缸收縮時承受的外力 F≤ 15N(慣性負(fù)載較大 )，行程為 70mm，伸出或縮回的時間為 。速度低時取大值，速度高時取小值。前面已經(jīng)敘述了，按照抓取工件的要求，本機(jī)械手有四個自由度，即手臂的伸縮、小臂第三章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 17 的升降、立柱的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動。 圖 34 轉(zhuǎn)換器原理圖 機(jī)械手手部設(shè)計 進(jìn)行機(jī)械手設(shè)計時應(yīng)考慮以下問題： (1) 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)?夾緊力和驅(qū)動力，應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)動力大小是不同的。 第三章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 15 圖 33 電氣 氣壓伺服閥工作原理圖 上圖中，零位 (點(diǎn) )調(diào)整彈簧左右端均與帶擋板的桿件相聯(lián)，起著機(jī)械零位調(diào)整和對中彈簧補(bǔ)償作用；增益調(diào)整彈簧在偏差信號為零時 (即輸出壓力處于平衡狀態(tài)時 )，不與桿件接觸，當(dāng)偏差信號超過某一數(shù)值后才接觸?？偟碾姎?氣動系統(tǒng)原理圖如圖 32 所示： 圖 32 機(jī)械手氣動伺服系統(tǒng)圖 電氣伺服閥 電氣伺服控制屬于連續(xù)控制，其特點(diǎn)是輸出量隨輸入量的變化而變化，輸出量與輸入量之間存在一定的關(guān)系。齒條固定在機(jī)械手臂上，電位器殼體固定在齒輪上，所以當(dāng)手臂帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，電位器殼體同齒輪一起轉(zhuǎn)動，形成負(fù)反饋。不易與 CPU 連接 維修使用方便 自由度多時，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大 適用于自由度少，速度較高的專用機(jī)械手 結(jié)構(gòu)簡單，成本低 綜合進(jìn)行各方面的比較，我們選擇氣壓驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)為其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、工作穩(wěn)定、污染幾乎為零、可以在高溫環(huán)境下工作、同時還可以抵抗各種電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今機(jī)械加工中應(yīng)用比較廣泛。 電動機(jī)驅(qū)動 電動機(jī)驅(qū)動可分為普通交、直流電動機(jī)驅(qū)動，交、直流伺服電動機(jī)驅(qū)動和步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動。 (3)可以方便的實(shí)現(xiàn)變速和方向控制，自動化程度比較高。 7 豎直下降 30 松開 8 豎直上升 30 9 擺動（順時針） 90176。 (6)擺動 —— 機(jī)械手逆時針擺動 90176。且氣爪正對刀庫換刀位置。為了彌補(bǔ)立柱升降過程中造成的較大的震動和手臂的伸縮造成的機(jī)械剛度不足，我們增加了一個具有短行程升降的小臂結(jié)構(gòu)，從而使機(jī)械手將刀具從刀庫中拔出，即在豎直方向上增加了一個自由 度。 (2) 關(guān)節(jié)的密封性比較好。 (5) 直線驅(qū)動模的密封性 、防塵及防御腐蝕性較差 (6) 手臂收縮時，手臂后端只能在一定的工作范圍內(nèi)運(yùn)動。 (3) 對一定的結(jié)構(gòu)長度，宜采用兩端支持，剛性比較好。即小臂可繞大臂上下擺動，同時大臂也可繞機(jī)體 多角度擺動。但因其運(yùn)動和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，所以需要較高的設(shè)計要求，造成成本過高。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 4 第 二 章 機(jī)械手總體設(shè)計方案 機(jī)械手類型 根據(jù)機(jī)械手的應(yīng)用范圍分類 (1)專用機(jī)械手一般沒有單獨(dú)的控制系統(tǒng)，而且只有固定的控制程序。還有一些流水線上的工作，本來就需要大量的人力資源 ，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水線的速度，這就很容易造成流水線上工作秩序的混亂，嚴(yán)重的影響生產(chǎn)效率的提高。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)代自動化大生產(chǎn) ,針對具體生產(chǎn)工藝 ,利用機(jī)器人技術(shù)。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)床上的自動換刀系統(tǒng)。機(jī)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(jī)器上。為了滿足不同的使用特性和功能，我們可以通過選擇不同的模塊進(jìn)行組合。伴隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的提高，使數(shù)控機(jī)床發(fā)展成為機(jī)械加工中普遍應(yīng)用的一種更先進(jìn)的制造方法叫做加工中心。 關(guān)鍵詞 ： 自動換刀 機(jī)械手 電氣 氣壓伺服控制 Abstract II Abstract 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 step less 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. Keywords: Automatic tool change。但是大多數(shù)機(jī)械手的專用型比較強(qiáng)， 每 臺機(jī)器上的機(jī)械手在不改造的情況下，很難在其他機(jī)器上使用。而柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 比較適用于產(chǎn)品更新?lián)Q代比較快的品種，這樣既可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，又能更好的適用于市場發(fā)展的需求。具體概括如下： 以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 機(jī)械手的應(yīng)用可以 實(shí)現(xiàn)材料自動運(yùn)輸、工件的安裝與拆卸、自動換刀以及零件的裝配，從而節(jié)省大量不必要的時間。 論文的主要工作 針對本次設(shè)計的要求 ，并總結(jié)自動換刀機(jī)械手的工作原理 ，我做了一下工作 ： 剛開始時，主要是從指導(dǎo)老師那里找一些資料，并綜合這些資料，初步設(shè)計出本次畢業(yè)設(shè)計的目錄 。 (2)通用機(jī)械手具有獨(dú)立專門的控制系統(tǒng)，并且控制程序可以根據(jù)需要進(jìn)行修改。 (2)圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手手臂 可以沿 X 和 Z 兩個直角坐標(biāo)軸移動，以及繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動，我們叫做機(jī)械手的前后伸縮、上下升降和左右擺動。本課題要求機(jī)械手具有較高的的定位精度、較快的反應(yīng)速度，比較大的承載能力，以及工作空間第二章 機(jī)械手總體設(shè)計方案 5 比較寬廣和靈活的自由度， 并具有自動定位的能力。 (6) 很難對各滑動部件進(jìn)行密封，側(cè)容易受到污染。 (3) 需要較大的工作空間。 (5) 其運(yùn)動狀態(tài) 比較難以控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較困難，不適合用液壓進(jìn)行驅(qū)動。 我們稱升降行程比較大部分為立柱，行程較小的升降部分為小臂。機(jī)械手要把刀具送到刀架上，需要完成以下幾個動作： (1)水平伸出 —— 機(jī)械手水平機(jī)構(gòu)伸出 70mm，到達(dá)刀庫正上方。 (8)豎直上升 —— 小臂升降機(jī)構(gòu)上行 30mm，回到原始極限位置。為了滿足實(shí)際工作要求，本機(jī)械手只需要立柱、手臂、小臂和手爪幾個模塊。 同時 系統(tǒng)發(fā)熱 量比較大 ， 很難找出小的故障 。步進(jìn)電動機(jī)一般用于開環(huán)控制系統(tǒng)，而交、直伺服電動機(jī)主要用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，因為他們的控制精度不是很高。 機(jī)械手伸縮運(yùn)動的電氣與氣壓伺服控制系統(tǒng)原理圖如圖 31 所示， 1放大器、2電氣伺服閥、 3氣缸、 4機(jī)械手手臂、 5齒輪齒條機(jī)構(gòu)、 6電位器和 7步進(jìn)電機(jī)等元件組成，它組成了一個電氣與氣壓伺服控制系統(tǒng)。由于齒輪和機(jī)械手手臂上齒條相嚙合，因而手臂向右移動時，電位器隨之作順時針方向轉(zhuǎn)動。 電氣伺服閥是由電 機(jī)械轉(zhuǎn)換器 (轉(zhuǎn)換元件 )和氣動放大器 (