【正文】 式，通常認(rèn)為屬于數(shù)字控制模型?？梢园惭b在各種機(jī)器上，能獨(dú)立完成工件的夾持與搬運(yùn)以及刀具的安裝與拆卸。它通常安裝到某種機(jī)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。第2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(l)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。由于自動控制技術(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，這樣是整個流水線更加有秩序。三、可以減輕人力，讓工作更有秩序比如，機(jī)械手可以代替我們?nèi)ネ瓿煽菰餆o味而又機(jī)械式重復(fù)的工作，這樣既可以減少人力，又可以保證一定的工作精度。機(jī)器人基本上可以代替人的大量機(jī)械式重復(fù)勞動，這樣不僅可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，還可以改善勞動條件，提高工人的安全性。具體概括如下：一、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。為了提高生產(chǎn)率，我們特意設(shè)計了應(yīng)用性比較廣泛的自動換刀機(jī)械手，從減輕工人的機(jī)械式體力勞動。目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)中圓棒料的搬運(yùn)擺放仍由人工完成，勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計是非常有意義的。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。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重要組成部分。我們可以把一些高危險、機(jī)械式重復(fù)而枯燥的工作交給機(jī)械手，這樣既減輕我們的體力勞動，又提高了生產(chǎn)效率。、選題背景機(jī)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(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種新型裝置。但是大多數(shù)機(jī)械手的專用型比較強(qiáng)，莫臺機(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。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。機(jī)械手的使用情況，標(biāo)志著一個國家工業(yè)自動化水平的高低。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)計目的 1第2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 按機(jī)械手手臂的運(yùn)動坐標(biāo)型式分類 按機(jī)械手的驅(qū)動方式分類 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間分配 確定完成動作及順序 工步時間分配 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 機(jī)械手的驅(qū)動方案 9第3章 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 1機(jī)械手伺服系統(tǒng)設(shè)計 1氣動伺服系統(tǒng)設(shè)計 1電氣伺服閥 1機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計 1機(jī)械手手部設(shè)計 1手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 1基座結(jié)構(gòu)設(shè)計 20第4章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 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)械手自動換刀系統(tǒng)的工作流程 2機(jī)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(shè)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(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)自動控制、重復(fù)編程、能夠完成各種復(fù)雜的動作。根據(jù)機(jī)械手的工作原理制定相應(yīng)的控制方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位和無級變速。經(jīng)過對機(jī)械手在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方面上的分析后，采用電氣一氣壓伺服控制技術(shù)對機(jī)械手進(jìn)行控制和驅(qū)動，氣動執(zhí)行元件根據(jù)電氣控制信號的要求，驅(qū)動負(fù)載元件執(zhí)行相應(yīng)的動作。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。為了提高機(jī)械手的應(yīng)用范圍，讓每一個機(jī)械手擁有不同的使用特性，所以對機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化設(shè)計。大多數(shù)加工中心都帶有能夠自動換刀裝置的換刀系統(tǒng)，并按照程序?qū)崿F(xiàn)自動加工。皖 西 學(xué) 院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論 文 題 目自動換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及PLC控制研究姓名（學(xué)號）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)計制造及其自動化導(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）任務(wù)書皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)教師意見表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱教師意見表皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄表自動換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及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，零件加工的輔助時間大大降低了，極大的提高了生產(chǎn)效率。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。氣動機(jī)械手具有簡單的機(jī)構(gòu)、動作靈敏、節(jié)能、環(huán)保、可靠性高、可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)。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。當(dāng)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(jìn)行修改或從新改造，這樣即節(jié)省了設(shè)計成本，又提供了設(shè)計效率。根據(jù)實(shí)際需要，本系統(tǒng)采用三菱 FX2N一PLC作為核心進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞：自動換刀機(jī)械手、PLC、電氣氣壓伺服控制系統(tǒng)。它能在提高生產(chǎn)效率的同時，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對改善勞動條件，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著促進(jìn)作用。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。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械加工、自動換刀、流水線上生產(chǎn)及裝配、上下料等。由于機(jī)械手能很大程度上提高生產(chǎn)效率，簡化機(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)械手之所以更好的結(jié)合機(jī)械和自動化技術(shù)，得力于電子計算機(jī)的快速發(fā)展，使得機(jī)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)。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)。它主要應(yīng)用在中小批量的生產(chǎn)，它可以省去工件運(yùn)輸工具。而目前我國的工業(yè)機(jī)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(jī)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(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。、設(shè)計目的本設(shè)計通過對大學(xué)四年所學(xué)的知識進(jìn)行整合，完成一個通用形式的普通圓棒料搬運(yùn)的機(jī)械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。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)。在現(xiàn)在的機(jī)械加工中，機(jī)械手手的普遍應(yīng)用具有十分重要的意義。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(jī)器人的使用無疑是比較好的選擇。有一些簡單的工作總是機(jī)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。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