【正文】 度，提高勞動生產(chǎn)力。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。本文采用模塊化氣動機械手，對基座、立柱、手臂、手部等模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過模塊選擇與組合，以構(gòu)成一定范圍內(nèi)的不同功能或同功能不同性能、不同規(guī)格的系列產(chǎn)品，并且在產(chǎn)品變化或臨時對機械手進(jìn)行新任務(wù)分配時，可以允許方便地改動或重新設(shè)計其新部件，能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用，便于機械手的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和使用。文章篇幅和格式基本上符合學(xué)院規(guī)定，內(nèi)容較為完整，層次結(jié)構(gòu)安排科學(xué)合理，主要觀點突出，邏輯關(guān)系清楚。(2)在管路中壓縮空氣流動速度比較快，所以該系統(tǒng)動作響應(yīng)比較快。綜合以上分析，該文達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文水平，同意該生參加畢業(yè)論文答辯。 自動換刀系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計還在進(jìn)行研究中。對于不同的工作情況，只需選取必要的模塊，對氣動元件和機械零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，即可滿足不同工作條件的設(shè)計要求。從某種意義上說，機械手是機器進(jìn)化過程的產(chǎn)物，是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。另外，對于高端機械手，國內(nèi)也進(jìn)行了相關(guān)的研究，如上海交通大學(xué)機械手研究所開發(fā)了 SMA 六足微小型仿嶂螂機械手，在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快，一般的工業(yè)機械手技術(shù)相當(dāng)成熟，預(yù)計在 2005 年到 2008 年間，全球工業(yè)機械手銷量預(yù)計年均增長 %，到 2008 年增至 萬臺。由于氣動技術(shù)是以空氣為介質(zhì)，它具有防火、防爆、防電磁干擾、不受放射線及噪聲的影響，且對振動及沖擊也不敏感，和結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、壽命長等優(yōu)點，近幾年來氣動技術(shù)得到迅速的發(fā)展及普遍應(yīng)用。也使我獨立設(shè)計的能里有了極大的提高。 ③ 到達(dá)最下端后，機械手開始夾緊工件，一直到把工件夾緊為止，時間由定時器控制。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短，采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，如：冗余的設(shè)計、斷電保護、故障診斷和信息保護及恢復(fù)等。擺動氣缸有齒輪齒條式和葉片式兩大類。(1)氣缸內(nèi)徑的確定由作用在活塞桿上的工作載荷和初選的工作壓力，利用下述公式可計算出缸徑D。所選擇的元件既要滿足系統(tǒng)的性能要求，又不能浪費。當(dāng)數(shù)字控制裝置發(fā)出反向脈沖時，步進(jìn)電動機逆時針方向轉(zhuǎn)動，手臂縮回。氣體壓縮性大，阻尼效果差，低速不易控制，不易與CPU連接維修簡單，能在高溫、粉塵等惡劣環(huán)境中使用，泄漏無影響體積較大中、小型專用機械手或機械手都有應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低液壓驅(qū)動壓力高，可獲得大的輸出力油液不可壓縮,壓力、流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制維修方便，液體對溫度變化敏感，油液泄漏易著火在輸出力相同的情況下，體積比氣壓驅(qū)動方式小中小型專用機械手或機械手都有應(yīng)用，中型機械手多為液壓驅(qū)動液壓元件成本較高，油路也較復(fù)雜電力驅(qū)動異步電動機、直流電動機輸出力較大控制性能較差，慣性大，不易精確定位維修使用方便要減速裝置，體積較大適用于速度低、抓重大物體的專用機械手成本低步進(jìn)或伺服電機輸出力較小容易與CPU連接，控制性能好，響應(yīng)快，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜維修使用較復(fù)雜體積較小可用于程序復(fù)雜、運動軌跡要求嚴(yán)格的工業(yè)機械手成本較高機械聯(lián)動輸出力較大速度較高，速度與加速度均由機構(gòu)控制。下面將三種驅(qū)動方式進(jìn)行分析比較。機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——機械手水平機構(gòu)伸出70mm，到達(dá)刀庫正上方。5．其運動狀態(tài)比較難以控制，機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較困難，不適合用液壓進(jìn)行驅(qū)動。6．很難對各滑動部件進(jìn)行密封，側(cè)容易受到污染。(2)圓柱坐標(biāo)式機械手手臂 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，我們叫做機械手的前后伸縮、上下升降和左右擺動。有一些簡單的工作總是機械式的重復(fù)操作，時間長了很容易造成工人的極度疲勞或疏忽，很容易造成一些不必要的人身事故。機械手之所以更好的結(jié)合機械和自動化技術(shù)，得力于電子計算機的快速發(fā)展，使得機械手的生產(chǎn)與設(shè)計已經(jīng)成為一門新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。特將其分為若干個模塊，其包括：立柱、基座、手臂、手部、手腕等模塊。根據(jù)機械手的工作原理制定相應(yīng)的控制方案，實現(xiàn)機械手的精確定位和無級變速。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。第2章 機械手總體設(shè)計方案、機械手類型、根據(jù)機械手的應(yīng)用范圍分類(l)專用機械手一般沒有單獨的控制系統(tǒng)，而且只有固定的控制程序。即小臂可繞大臂上下擺動，同時大臂也可繞機體多角度擺動。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)運動。為了彌補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。(6)、擺動——機械手逆時針擺動，使機械手正對刀架。但液壓系統(tǒng)由于產(chǎn)生泄露而造成運動精度不高。機械手伸縮運動的電氣與氣壓伺服控制系統(tǒng)原理圖如圖31所示，1一放大器、2一電氣伺服閥、3一氣缸、4一機械手手臂、5一齒輪齒條機構(gòu)、6一電位器和7一步進(jìn)電機等元件組成，它組成了一個電氣與氣壓伺服控制系統(tǒng)。電氣伺服閥是由電機械轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換元件)和氣動放大器(放大元件)所組成。(4) 應(yīng)保證手抓的夾持精度。估定活塞桿直徑d/D=～。無論哪一種形式，機械手工作時基座應(yīng)給予以固定。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用而拓展。 ⑧ 運行到最低位置后，機械手把工件松開，一直到放松限位開關(guān)檢測到信號。當(dāng)然，由于本人設(shè)計水平有限、在課程中沒有接觸過機械手的相關(guān)課程，實際經(jīng)驗的不足，以及時間上的限制，在設(shè)計中難免存在一些錯誤。近十幾年來，歐洲的德國、意大利、法國及英國的機械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快。機械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。對機械手的定位控制分析，采用電氣氣壓伺服定位技術(shù)設(shè)計機械手的驅(qū)動系統(tǒng)，氣動執(zhí)行元件根據(jù)輸入系統(tǒng)的電氣信號而動作，從而驅(qū)動負(fù)載輸出相應(yīng)的物理量。文題相符，論點突出，論述緊扣主題,語言表達(dá)不是很流暢。（3）與液壓控制系統(tǒng)相比，其工作壓力比較低。論文表明，該同學(xué)專業(yè)知識掌握較好，語言文字功底扎實，具備一定的獨立從事科研的能力，達(dá)到了本科生的培養(yǎng)目標(biāo)，但該同學(xué)未能夠?qū)⒋舜卧O(shè)計與其它相關(guān)領(lǐng)域結(jié)合起來，缺乏一定的發(fā)散思維。 已經(jīng)初步完成自動換刀機械手的機械結(jié)構(gòu)的原理設(shè)計。當(dāng)然，根據(jù)模塊化和參數(shù)化的原理，機械手的設(shè)計具有普遍性的意義。這種裝置既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。同時要提高精度，減少沖擊，定位準(zhǔn)確，以更好地發(fā)揮機械手的作用?？蓪崿F(xiàn)工業(yè)機械手自動化工作要求的自動控制方式目前有許多種，其中包括氣動和電子一體化的氣電裝置、液壓和電氣、電子組合的液電裝置和電氣、電子的機電裝置等，側(cè)重利用它們各自的優(yōu)點，組合最合適的控制方式。在設(shè)計過程中，我查閱了大量的圖書資料以及網(wǎng)絡(luò)上的資料，包括機械零件、材料力學(xué)、液壓控制、幾何量公差與測量、機械制圖、機械手設(shè)計基礎(chǔ)等等，尤其是在從對各類設(shè)計手冊的查閱中，我的知識面得到了很大的提高；通過對該課題的獨立設(shè)計，使我對機械知識有了一個更加深入的了解，對機械這門學(xué)科有了進(jìn)一步的理解。 ② 運行到最左端后，機械手開始向下運動。PLC 控制有以下優(yōu)點：可靠性高PLC不需要大量的活動元件和連接電子元件，它的連線大大減少。其主要尺寸的確定如下：(1)缸徑D的計算取d/D=，依據(jù)公式(33)取P=, ?=，即2)耗氣量計算缸徑D=16mm，行程S=100mm，t=，依據(jù)公式(34)，得：手臂的回轉(zhuǎn)模塊擺動氣缸是利用壓縮空氣驅(qū)動輸出軸在一定角度范圍內(nèi)作往復(fù)回轉(zhuǎn)運動的氣動執(zhí)行元件，用于物體的轉(zhuǎn)位、夾緊、閥門的開閉以及機械手的手臂動作等。氣缸活塞桿的穩(wěn)定性與工作壓力、安裝形式、最大行程有關(guān)，即使氣缸不受橫向載荷也需要加上導(dǎo)向裝置，保證氣缸按正確方向運行。氣動元件的計算與選擇，對整個氣動系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用。手臂移動的行程決定于脈沖數(shù)量，速度決定于脈沖頻率。各種驅(qū)動方式及特點如表22所示：表22 各種驅(qū)動方式及特點的比較驅(qū)動方式特點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)動氣壓壓力低，輸出力較小，如需輸出力大時，其結(jié)構(gòu)尺寸過大可高速，沖擊較嚴(yán)重，精確定位困難。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖24所示：圖24 氣動機械手的結(jié)構(gòu)簡圖、機械手的驅(qū)動方案機器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式有液壓式、氣動式、和電動式。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(jìn)行編碼，并根據(jù)需要使刀庫旋轉(zhuǎn)適適當(dāng)?shù)慕嵌取?．電動機比較容易實現(xiàn)動力的提供。5．必須在較大的空間進(jìn)行安裝。我叫做機械手的前后伸縮、上下升降和左右移動。機器人基本上可以代替人的大量機械式重復(fù)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。、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。為了提高機械手的應(yīng)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(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計。關(guān)鍵詞：自動換刀機械手、PLC、電氣氣壓伺服控制系統(tǒng)。而目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國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(shù)上考慮都是十分必要的。這種機械手結(jié)構(gòu)比較簡單，制造成本較低，適用于動作比較簡單且工作量比較大的場合。機械手手臂的運動坐標(biāo)型式如圖21所示:圖21 機械手手臂的運動坐標(biāo)型式、按機械手的驅(qū)動方式分類(l)以壓力油進(jìn)行驅(qū)動的液壓驅(qū)動機械手(2)以壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動的氣壓驅(qū)動機械手(3)直接用電動機進(jìn)行驅(qū)動的電力驅(qū)動機械手(4)將發(fā)動機的動力通過動力傳動機構(gòu)傳給機械手的一種驅(qū)動方式叫做機械驅(qū)動機械手。三、球坐標(biāo)型1．工作范圍較大的地方在中心支架附近。所以，機械手總共具有四個運動自由度。(7)、豎直下降、松開——小臂升降機構(gòu)下行30mm，將刀具放在刀架上，同時手部機構(gòu)松開工件。同時系統(tǒng)發(fā)熱量比較大，很難找出小的故障。當(dāng)電位器的觸頭處于中位時，觸頭上沒有電壓輸出。驅(qū)動電機械轉(zhuǎn)換器的功率一般只需幾瓦，而氣動放大器的輸出氣流的功率可達(dá)幾千瓦。通過綜合考慮，本設(shè)計選擇二指雙支點回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置采用常開式夾緊裝置，他在氣壓的控制下實現(xiàn)手抓的閉合。把d/D=～ （33）將式(31)與式(33)相比，D取大值，(2)氣缸耗氣量氣缸耗氣量與氣缸直徑D、行程S、缸的動作時間和換向閥到氣缸管道的容積有關(guān)。根據(jù)總體設(shè)計中換刀機械手的設(shè)計要求，本機械手的基座采用落地固定式。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。 ⑨ 工件松開后，機械手開始向上運動。懇請老師給予以批評以及指正。目前，世界上機械手無論是從技術(shù)水平上，還是從已裝備的數(shù)量上，優(yōu)勢集中在以日美為代表的少數(shù)幾個發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家。目前，機械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下：一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。系統(tǒng)采用三菱FX系列 PLC作為控制核心，根據(jù)機械手的工作流程制定控制方案，實現(xiàn)了機械手的任意點定位和無級調(diào)速。但格式不太符合規(guī)范要求；參考的文獻(xiàn)資料不夠多。同時液壓系統(tǒng)由于產(chǎn)生泄露而造成運動精度不高。論文語言較通順，結(jié)構(gòu)合理，基本觀點正確，給出的相關(guān)設(shè)計分析有一定的參考價值。完成情況： 已完成論文的總體設(shè)計計劃書的制定，并完成了開題