換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)帶CAD圖,機(jī)械手,設(shè)計(jì),CAD 遼 東 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手 CNC horizontal boring and milling machine automatically change sword robots 學(xué) 生 姓 名： 王春磊 學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： B0602 學(xué) 號(hào)： 0612060233 指 導(dǎo) 教 師： 楊佳 審 閱 教 師： 完 成 日 期： 2010年5月20日 遼 東 學(xué) 院 Eastern Liaoning University 獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明 作者鄭重聲明：本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果，也不包含為獲得遼東學(xué)院或其他單位的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作者簽名：___________ 日期：__ __ 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手 摘 要 工業(yè)機(jī)械手又稱(chēng)通用自動(dòng)機(jī)械手，是一種“獨(dú)立”的可變程序的自動(dòng)機(jī)械手。它是在五十年代末期出現(xiàn)，近年來(lái)才迅速發(fā)展起來(lái)的重要自動(dòng)化裝置，現(xiàn)已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種重要手段。工業(yè)機(jī)械手已應(yīng)用在機(jī)械制造的多種工藝中以代替人工，并成為機(jī)械加工人員所需掌握的生產(chǎn)工具。 近年來(lái)隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門(mén)新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鑄造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。總之，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 傳動(dòng)主要分為機(jī)械傳動(dòng),流體傳動(dòng)和電傳動(dòng)三類(lèi)。作為機(jī)械手的輔助運(yùn)行機(jī)構(gòu)，它決定了機(jī)械手的使用范圍和實(shí)用性，有著十分重要的作用。 　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手；機(jī)械制造；自動(dòng)化 - I - 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手 Abstract Industrial robots and general automatic robot, it is a kind of "independent" variable automatic robot. It is late in the 1950s, in recent years to rapidly develop automation equipment, has become an important industrial automation is a kind of important means. Industrial robots have been used in various mechanical manufacturing process to replace artificial and become mechanical processing personnel of master production tools. In recent years, with the development of industrial automation gradually become a new robot of disciplines, and the rapid development. Manipulator is widely used in forging, stamping, molding, welding, assembling, machining, paint, heat treatment, etc. Especially in heavy, high temperature, toxic or hazardous, radioactive, such as dust, the working environment due to its advantages of significant manipulator by special attention. Anyhow, manipulator is to improve labor productivity, improve working conditions, reduce labor intensity and realize the automation of industrial production, and is an important means to have paid great attention to the development and application of it. Driving mainly divided into the mechanical transmission, fluid transmission and power transmission. As the auxiliary operation organization, robot manipulator which determines the scope of use and practicability, plays a very important role. Keywords: industrial robots; Machinery manufacturing; automation - III - 目 錄 摘 要 I Abstract II 一、緒論 1 （一）機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀 1 （二）課題的構(gòu)想與思路 2 （三）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2 （四）要解決的計(jì)算部分 2 二、總體方案設(shè)計(jì) 3 （一）位置檢測(cè)與定位方式 3 （二）緩沖方式 3 （三）換刀機(jī)械手與驅(qū)動(dòng)裝置的研究 3 （四）刀庫(kù)結(jié)構(gòu) 3 （五）智能型控制系統(tǒng)的研究 4 三、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 （一）自動(dòng)換刀機(jī)械手的組成和配置 5 （二）自動(dòng)換刀機(jī)械手升降（即手架升降）機(jī)構(gòu) 5 （三）自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 6 （四）裝、卸刀手手臂和手部結(jié)構(gòu) 8 四、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 五、PLC控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 （一）PLC的介紹 13 （二）PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置 13 1.CPU的構(gòu)成 13 2.I/O模塊 15 3.電源模塊 15 4.板底或機(jī)架 15 5.PLC的外部設(shè)備 15 （三）自動(dòng)換刀過(guò)程 15 參考文獻(xiàn) 19 結(jié)論 20 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手 一、緒論 （一）機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀 能模仿人手和手臂的某些動(dòng)作功能，按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。 機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱(chēng)為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。 機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門(mén)操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱(chēng)為機(jī)械手。 機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用，例如： 1.機(jī)床加工工件的裝卸，特別是在自動(dòng)化車(chē)床、組合機(jī)床上使用較為普遍。 2.在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中 它可以用來(lái)組裝零部件。 3.可在勞動(dòng)條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動(dòng)。 4.可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。 5.宇宙及海洋的開(kāi)發(fā)。 6.軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。 隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對(duì)于帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來(lái)越大。在現(xiàn)有的各種類(lèi)型的加工中心中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)造價(jià)中總是占著很大比重，這是加工中心價(jià)格居高不下、應(yīng)用不普遍的重要原因。如果把自動(dòng)換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造從現(xiàn)有加工中心的制造模式中分離出來(lái)，把它作為加工中心的標(biāo)準(zhǔn)件或附件組織專(zhuān)門(mén)化的生產(chǎn)，同時(shí)由于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)、采用彈簧夾頭和外驅(qū)動(dòng)機(jī)械手等關(guān)鍵技術(shù)、采用圓柱柄刀具和輔具，這不僅使數(shù)控機(jī)床工作性能有所提高，而且使得由它配套構(gòu)成的加工中心的總體造價(jià)大幅度下降。低造價(jià)高性能的加工中心將會(huì)被中小廠廣泛接收，這樣必將給自動(dòng)換刀系統(tǒng)生產(chǎn)廠商和加工中心制造廠商帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 （二）課題的構(gòu)想與思路 根據(jù)自動(dòng)換刀裝置（ATC）的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出能同時(shí)抓取刀庫(kù)和主軸上刀具的回轉(zhuǎn)式雙臂雙手換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的換刀機(jī)械手主要應(yīng)用在臥式加工中心的場(chǎng)合中。其換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單可靠，主要依靠液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，采用可編程控制系統(tǒng)（PLC）進(jìn)行控制，具有換刀時(shí)間短、運(yùn)動(dòng)慣性小等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了可以在一次裝夾中完成多道工序的加工，從而縮短了輔助加工時(shí)間，提高了機(jī)床的效率，減少了零件安裝和定位次數(shù)，提高了加工精度。 （三）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1．通過(guò)計(jì)算選擇合適的通用部件。 2．根據(jù)工件設(shè)計(jì)換刀機(jī)構(gòu)。 3．控制部分PLC的設(shè)計(jì)。 4．電子版圖紙繪制。 （四）要解決的計(jì)算部分 1．手架運(yùn)動(dòng)參數(shù)； 2．手指夾持刀柄的直徑; 3．緩沖方式; 二、總體方案設(shè)計(jì) 為了更好地簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)，盡可能地減小換刀機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)的影響，采用彈簧夾頭這一理想的刀具夾持元件，在機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)上除了軸端制作出與彈簧夾頭聯(lián)結(jié)的專(zhuān)用結(jié)構(gòu)外，機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)完全可以根據(jù)其優(yōu)化要求來(lái)確定，從而可最大限度地提高機(jī)床主軸的工作性能。本研究以它巧妙的構(gòu)思，對(duì)換刀機(jī)械手、刀具交換裝置、刀庫(kù)結(jié)構(gòu)形式以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式。在本項(xiàng)研究中要解決的主要問(wèn)題有： （一）位置檢測(cè)與定位方式? 滑塊伸縮、手架回轉(zhuǎn)和裝、卸手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，由擋塊（或活塞與端蓋）定位。手架升降運(yùn)動(dòng)采用無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，并控制三位四通閥適時(shí)“關(guān)閉”來(lái)定位。 （二）緩沖方式 滑塊伸縮、裝卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用油缸端部節(jié)流緩沖；手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用換接不同尺寸的出油口增加背壓減速緩沖；手架升降運(yùn)動(dòng)采用無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)發(fā)信，切斷油路減速緩沖。 （三）換刀機(jī)械手與驅(qū)動(dòng)裝置的研究 換刀機(jī)械手的主要任務(wù)是完全模擬手的換刀動(dòng)作，給機(jī)床主軸與彈簧夾頭提供相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾緊、放松刀具的動(dòng)作。機(jī)械手應(yīng)具備足夠的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩還必須恒定(可調(diào))。同時(shí)還應(yīng)使機(jī)械手具備結(jié)構(gòu)緊湊、占據(jù)空間小的特點(diǎn)，以適應(yīng)不同類(lèi)型機(jī)床的換刀空間。換刀機(jī)械手完全采用PLC控制液壓傳動(dòng)，以求最大限度地降低自動(dòng)換刀系統(tǒng)的成本造價(jià)。 （四）刀庫(kù)結(jié)構(gòu) 要在總結(jié)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)類(lèi)型、刀架結(jié)構(gòu)、刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，研制出夾持圓柱形定尺寸柄刀具或輔具的刀庫(kù)形式、刀架結(jié)構(gòu)和刀具交換裝置。同時(shí)包括刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)、定位機(jī)構(gòu)、刀具編碼方式的研究。 （五）智能型控制系統(tǒng)的研究 自動(dòng)換刀系統(tǒng)采用PLC控制，它通過(guò)幾條與主控機(jī)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)線以及系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的自診斷、自適應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)換刀系統(tǒng)的全自動(dòng)控制管理。該項(xiàng)研究包括：采用高性能彈簧夾頭夾持刀具，使用外驅(qū)動(dòng)機(jī)械手完成刀具的夾緊、放松，系統(tǒng)配置擴(kuò)展型鏈?zhǔn)降稁?kù)和刀具交換裝置，整機(jī)采用電磁機(jī)械傳動(dòng)、PLC控制，換刀系統(tǒng)具有夾緊力大、夾緊力恒定(可調(diào))、自動(dòng)復(fù)位以及各種自檢保護(hù)功能，同時(shí)具有占據(jù)空間小的特點(diǎn)。研究的最終目標(biāo)是，期望能夠形成一種結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定可靠、造價(jià)低廉、可供不同類(lèi)型數(shù)控機(jī)床選型配套的智能型高性能自動(dòng)換刀系統(tǒng)系列產(chǎn)品。 三、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）自動(dòng)換刀機(jī)械手的組成和配置 自動(dòng)換刀機(jī)械手由升降絲杠1、滑座2、橫梁3、油馬達(dá)4、裝刀手5、手架6、卸刀手7組成并與刀庫(kù)8（由四排帶刀套的鏈條組成，每條鏈條上均有15個(gè)刀套）組成自動(dòng)換刀裝置。 圖3.1 （二）自動(dòng)換刀機(jī)械手升降（即手架升降）機(jī)構(gòu) 手架升降由馬達(dá)、滾珠絲杠、螺旋副間隙調(diào)整墊、導(dǎo)向柱、減速齒輪和無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)等組成。 當(dāng)接受使手架上升或下降（找刀排）指令后，壓力油進(jìn)到油馬達(dá)中，油馬達(dá)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使手架帶著裝、卸刀手升降。因刀庫(kù)有四排刀排，手架可上下移動(dòng)3*420毫米的距離，當(dāng)手架上下運(yùn)動(dòng)接近所選刀排位置時(shí)，其上的懸臂感應(yīng)塊使安裝在刀排相應(yīng)位置的無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)發(fā)信，控制手架升降油路的調(diào)速閥作用使手架減速，當(dāng)?shù)竭_(dá)所選刀排要求準(zhǔn)確定位時(shí)，裝在減速齒輪上的感應(yīng)塊無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)（12XK或20XK）發(fā)信，切斷手架升降油路，油馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手架即停在所規(guī)定的位置上。 滾珠絲杠和螺母間隙，可用修磨調(diào)整墊來(lái)達(dá)到。導(dǎo)向柱除起導(dǎo)向作用外，并使?jié)L珠絲杠在傳動(dòng)中免受彎曲力距的作用，使手架升降運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠。 （三）自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖3.2 機(jī)械手由滑座1（起上加工有油缸）、活塞桿2、轉(zhuǎn)柱3、回轉(zhuǎn)油缸4、滾珠組5（滾柱按十字交叉位置放置）、預(yù)緊螺釘6、定位螺釘6、定位塊8和V形導(dǎo)軌組成。 滑座伸縮：當(dāng)有關(guān)13、14分別想滑座1上的油缸兩腔同壓力油時(shí)，驅(qū)動(dòng)滑座（因活塞桿2固定在橫梁上）使滑座在十字交叉放置的滾柱和V形滾動(dòng)導(dǎo)軌9上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，高壓注意呼吁帶動(dòng)手架來(lái)完成撥、插刀運(yùn)動(dòng)。親行程位置的檢測(cè)由安裝在橫梁上的行程開(kāi)關(guān)完成。在活塞桿2上的活塞兩端加工成圓錐形，配合油缸端部其節(jié)流緩沖作用。 圖3.3 手架回轉(zhuǎn)：當(dāng)油管15、16分別通壓力油回轉(zhuǎn)到油缸4的兩腔時(shí)，推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)平鍵使轉(zhuǎn)柱3和手架回轉(zhuǎn)。其回轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)由行程開(kāi)關(guān)發(fā)信，并用定位螺釘7和定位塊8來(lái)定位。 該手架在圖示位置剖面為手架轉(zhuǎn)向主軸時(shí)的位置?；剞D(zhuǎn)油缸的端蓋進(jìn)出油口分別有3對(duì)（即a、b、c和a’b’c’）,當(dāng)接到手架轉(zhuǎn)向刀庫(kù)指令后，三位四通電磁滑閥換向，油管16進(jìn)壓力油，從油孔c’進(jìn)到回轉(zhuǎn)油缸工作腔使動(dòng)片啟動(dòng)一定角度后，動(dòng)片將油孔c’打開(kāi)進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回有腔油液從a、b孔排出，動(dòng)片將油孔出a’打開(kāi)進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回油腔油液從a、b孔排出，待將a打開(kāi)進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回油腔油液從a、b孔排出，動(dòng)片回轉(zhuǎn)速度降下來(lái)以達(dá)到減速緩沖。減速度的大小可通向回轉(zhuǎn)油缸端蓋上的調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖3.4 （四）裝、卸刀手手臂和手部結(jié)構(gòu) 裝刀手和卸刀手對(duì)稱(chēng)配置在手架上，其結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同，只是幾個(gè)主要零件形狀相反，故此處只介紹卸刀手結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由手架1、手臂油缸2、手指座3和活塞桿17等組成，如圖3.3所示?；钊麠U17一端固定在手架上，當(dāng)壓力油從油孔9和10分別進(jìn)到油缸2的兩腔時(shí)，推動(dòng)油缸2的缸體在燕尾形導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其行程位置由裝在手架上的行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，采用油缸端部錐面節(jié)流緩沖，端蓋和活塞端面相碰定位。 裝刀手和卸刀手手臂移動(dòng)導(dǎo)軌的方向相交成45度角，其交點(diǎn)即是裝刀手、卸刀手前伸移到終點(diǎn)時(shí)手指的夾緊中心。 卸刀手手部由手指座3、刀具定向鍵4、固定手指5、頂銷(xiāo)6、卡銷(xiāo)8、彈簧9、10、活動(dòng)手指12、擋塊14、和銷(xiāo)軸15等組成。它屬于彈簧夾持式手部，手指分為固定指和活動(dòng)指，并屬于一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指。在手部伸出抓刀時(shí)，活動(dòng)指應(yīng)能自由張開(kāi)，抓住刀后，特別是在運(yùn)刀過(guò)程中活動(dòng)指應(yīng)夾緊并鎖住，因此手指內(nèi)有自鎖機(jī)構(gòu)。在鏜銑床主軸套筒的端面和滑座懸伸支架上均設(shè)有使手指松開(kāi)的導(dǎo)板，刀具在手指中不允許有轉(zhuǎn)動(dòng)，以免刀柄的鍵槽錯(cuò)位，故在固定手指上裝有定位鍵4。 卸刀時(shí)，卸刀手手臂前伸，當(dāng)卡銷(xiāo)8碰到擋塊14的a面時(shí)，使卡銷(xiāo)縮回；碰b面頂銷(xiāo)6可自由運(yùn)動(dòng)，手指碰上刀柄便能自動(dòng)張開(kāi)插入梯形槽中；當(dāng)碰到c面時(shí)，卡銷(xiāo)被彈簧9彈出，鎖緊活動(dòng)指12，將刀柄抓牢，以后進(jìn)行拔刀等動(dòng)作。 如裝刀完畢，使卡銷(xiāo)8被擋塊13的b’面壓入，頂銷(xiāo)6能自由活動(dòng)，手臂油缸2縮回時(shí)，手指就從刀柄的梯形槽中自由滑脫，當(dāng)卡銷(xiāo)8移到擋塊13的a’面時(shí)，彈簧9將卡銷(xiāo)彈出將活動(dòng)指鎖住。 四、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖4.1自動(dòng)換刀機(jī)械手液壓系統(tǒng) 自動(dòng)換刀機(jī)械手液壓如圖所示，采用雙聯(lián)葉片泵供油，它具有功率損失小，油箱的溫升小，泵的壽命高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。雙聯(lián)葉片泵的工作是用溢流閥、卸荷閥、單向閥三個(gè)閥聯(lián)合控制。泵起動(dòng)后兩個(gè)泵的輸出油分別進(jìn)入它們的管道，小泵的輸出油經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入溢流閥，大泵的輸出油進(jìn)入卸荷閥，但此時(shí)電磁鐵15DT不通電，管道通過(guò)電液滑閥{24DT-B20H}、單向閥和油箱相通，管路中壓力很低，溢流閥和卸荷閥都關(guān)閉。在裝、卸刀手手臂伸縮或滑座伸縮或手架回轉(zhuǎn)等單獨(dú)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各油缸所需油液流量小，由高壓小流量油泵供油，管路內(nèi)油壓上升到溢流閥所確定的壓力，由于卸荷閥的壓力調(diào)得比溢流閥的壓力低5公斤力/厘米3，卸荷閥被打開(kāi)，單向閥被溢流閥的油壓鎖住，大泵的輸出油通過(guò)卸荷閥流經(jīng)冷卻器回到油箱。當(dāng)手架快速升降時(shí)，由于小泵的流量不夠，使系統(tǒng)壓力下降，卸荷閥關(guān)閉，大泵的輸出油推開(kāi)單向閥和泵的輸出油一起進(jìn)入系統(tǒng)，保證了手架的快速升降運(yùn)動(dòng)。 二位四通電液滑閥（24DY-B20H）起開(kāi)關(guān)作用，當(dāng)電磁鐵15DT通電時(shí)，系統(tǒng)處于等待工作的狀態(tài)。 在手架升降支路系統(tǒng)裝有緩沖閥。當(dāng)手架升降運(yùn)動(dòng)由快速轉(zhuǎn)換成慢速時(shí)，由于其慣性在回油路內(nèi)引起很高的沖擊壓力，高壓油液經(jīng)單向閥和溢流閥流回油箱，以緩和油液壓力的波動(dòng)，使手架由快速平滑地變換到慢速。緩沖閥處的溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)比系統(tǒng)工作壓力高30%左右。 對(duì)接機(jī)械手液壓系統(tǒng)的原理圖如圖4.1所示，機(jī)械手的液壓系統(tǒng)支路原理基本相同，在這里以一條支路的液壓系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。 在圖4.1中，機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)油缸和伸縮油缸的換向閥分別為電磁閥9和10，具有 “Y型”中位機(jī)能。由于四條油路相同，以機(jī)械手單手為例。以伸縮臂為例時(shí)換向閥的電磁鐵13DT通電時(shí)，油缸的油路與比例閥接通，控制比例閥的比例電磁鐵13DT可以實(shí)現(xiàn)油缸活塞的位置控制，系統(tǒng)工作在位置伺服狀態(tài)，主動(dòng)完成機(jī)械手的伸長(zhǎng)和縮短。 以擺動(dòng)油缸為例時(shí)，當(dāng)11DT通電時(shí)，電磁閥11為通路，油缸控制閥具有“H型”中位機(jī)能；當(dāng)11DT斷電時(shí)，將電磁閥11的供油回路封住，油缸將被鎖住不動(dòng)，換刀機(jī)械手手臂動(dòng)作與電磁鐵通斷電情況如表4.2所示。 圖4.2自動(dòng)換刀機(jī)械手動(dòng)作與電磁鐵通斷電情況表 動(dòng)作名稱(chēng) 6DT 7DT 8DT 9DT 10DT 11DT 12DT 13DT 14DT 15DT 手架上升（找刀排） + - - - - - - - - + 手架上升減速 + - + - - - - - - + 手架上升緩沖定位 - - - - - - - - - + 手架下降（找刀排） - + - - - - - - - + 手架下降減速 - + + - - - - - - + 手架下降緩沖定位 - - - - - - - - - + 滑座伸出（拔刀） - - - - + - - - - + 滑座縮回（插刀） - - - + - - - - - + 手架轉(zhuǎn)向刀庫(kù) - - - - - + - - - + 手架轉(zhuǎn)向主軸 - - - - - - + - - + 裝刀手手臂伸出 - - - - - - - - + + 裝刀手手臂縮回 - - - - - - - - - + 卸刀手手臂伸出 - - - - - - - + - + 卸刀手手臂縮回 - - - - - - - - - + 卸荷，系統(tǒng)停止工作 - - - - - - - - - - 五、PLC控系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一）PLC的介紹 可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡(jiǎn)稱(chēng)PC）。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC相區(qū)別，用PLC表示。 PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布了對(duì)PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。 PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。 （二）PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置 一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下： 1.CPU的構(gòu)成 1. PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU， 圖5.1 CPU基本結(jié)構(gòu)框圖 它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無(wú)必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。 CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì)PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。 2．I/O模塊 PLC的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 3.電源模塊 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類(lèi)型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。 4.板底或機(jī)架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 5.PLC的外部設(shè)備 外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類(lèi)： （1）編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 （2）監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器，直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 （3）存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤(pán)或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器等。 （4）輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 （三）自動(dòng)換刀過(guò)程 首先簡(jiǎn)單介紹一下刀具交換裝置的基本情況，刀庫(kù)是可正反向旋轉(zhuǎn)的鏈?zhǔn)降稁?kù)、裝在刀具交換裝置上的機(jī)械手用15個(gè)步驟將刀庫(kù)中的刀具交換到主軸，并將主軸刀具還回刀庫(kù)對(duì)應(yīng)的刀套中。為盡量縮短換刀時(shí)間，我們采用刀具預(yù)選與零件加工同時(shí)進(jìn)行的方式來(lái)壓縮換刀時(shí)間。機(jī)械手動(dòng)作順序如下： 步驟 1：平移縮回，抓刀庫(kù)中預(yù)選的刀具：步驟2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步驟3：平移伸出，離開(kāi)刀庫(kù)側(cè)抓刀位置：步驟4：拔刀縮回，機(jī)械手縮回：步驟 5：搖臂伸出，搖臂轉(zhuǎn)向主軸側(cè)：步驟6：平移伸出，抓主軸刀具：步驟7：拔刀伸出，拔出主軸中的刀具：步驟8：換刀正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，刀具交換：步驟9：拔刀縮回，將預(yù)選刀具插入主軸：步驟10：平移縮回，機(jī)械手離開(kāi)主軸：步驟11：搖臂縮回，搖臂轉(zhuǎn)向刀庫(kù)側(cè)：步驟12：拔刀伸出，準(zhǔn)備將主軸刀具送回刀庫(kù)：步驟 13：平移縮回，機(jī)械手移向刀庫(kù)：步驟14：拔刀縮回，將主軸刀具插入刀庫(kù)：步驟15：平移伸出，離開(kāi)刀庫(kù)側(cè)抓刀位置。 以上15個(gè)步驟可分為如下4個(gè)階段： 第1階段：抓新刀。Txx代碼控制刀庫(kù)按就近方向轉(zhuǎn)動(dòng)到編程刀具所在的位置，到位且有刀庫(kù)定位I信號(hào)后啟動(dòng)機(jī)械手，經(jīng)過(guò)步驟1→步驟2→步驟3→步驟4，將編程刀具抓在手上等待換刀。 第2 階段：換刀。M06啟動(dòng)換刀固定循環(huán)“TOOL”?！癟OOL”控制各坐標(biāo)移動(dòng)到換刀位置，并用M90通知PLC啟動(dòng)換刀，PLC用M90信號(hào)請(qǐng)求NC “讀入禁止”并啟動(dòng)機(jī)械手換刀步驟5→步驟6→步驟7→步驟8→步驟9→步驟10→步驟11，同時(shí)用步驟5的到位信號(hào)控制刀庫(kù)轉(zhuǎn)到主軸刀號(hào)的位置。 第3階段：還刀。步驟5啟動(dòng)的刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)停止且有刀庫(kù)定位I信號(hào)后，啟動(dòng)機(jī)械手步驟12→步驟13→步驟14→步驟15，將主軸刀具還到刀庫(kù)中并將記憶主軸刀號(hào)的存儲(chǔ)器更新。步驟11完成后，取消“讀入禁止”，激活刀具參數(shù)，加工程序和機(jī)械手還同時(shí)進(jìn)行。 第4 階段：抓預(yù)選新刀。在M06的下一段緊跟下道工序要用的刀具號(hào)Txx，刀庫(kù)在完成還刀動(dòng)作后可在零件加工的同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械手步驟1→步驟2→步驟3→步驟 4，將下道工序所用的刀具預(yù)選抓到機(jī)械手上，等待M06啟動(dòng)后面的換刀動(dòng)作，這樣大大縮短了刀具交換的時(shí)間，提高了工作效率。 注意事項(xiàng)： 1. Txx和M06不能編在同一程序段內(nèi)： 2. 在固定循環(huán)TOOL中，所有位移程序段應(yīng)加G153(段有效)取消基本偏移： 3. 三個(gè)換刀過(guò)程：①裝刀：主軸無(wú)刀，Txx/M06直接安裝編程刀具：②換刀：主軸有刀，交換編程刀具和主軸刀具：③還刀：主軸有刀，編程T0，將主軸刀具還回刀庫(kù)。 4. 主軸準(zhǔn)停角度利用PLC浮點(diǎn)參數(shù)MD14514[0]：$MN_USER_DATA_FLOAT[0] 本編程方法的核心是將機(jī)械手動(dòng)作按時(shí)序分成共15個(gè)步驟?！安襟E”存儲(chǔ)在一個(gè)中間的變量中，該中間變量點(diǎn)占一個(gè)字節(jié)，每個(gè)“步驟”完成后將中間變量的值修改為下一個(gè)“步驟”，而整個(gè)步驟全部完成后將中間變量置為零，下一個(gè)換刀指令到來(lái)后又從步驟1開(kāi)始執(zhí)行。這樣不僅使PLC程序簡(jiǎn)單、直觀，而且由于“步驟” 是唯一的，這樣就能避免信號(hào)之間的互相干擾，編程人員再也不用絞盡腦汁來(lái)為每一個(gè)輸出信號(hào)加各種限制條件，巧妙利用“變量”達(dá)到事半功倍的效果。加工程序和PLC程序關(guān)系見(jiàn)下圖。 圖5.2 PLC的T型圖如下： 參考文獻(xiàn) [1]許曉煬.專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì).重慶大學(xué)出版社,2003 [2]叢鳳廷,遲建山.組合機(jī)床設(shè)計(jì).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1994 [3]金振華.組合機(jī)床及其調(diào)整與使用.機(jī)械工業(yè)出版社,1994 [4]實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下）.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編，1985 [5]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [6]李洪.機(jī)械加工工藝手冊(cè).北京出版社,1990 [7]吳曉君,楊向明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用.中國(guó)建材工業(yè)出版社,2004 [8]王淑英.電器控制與PLC控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [9]李振東,張俐. Research on Chip Breakage Condition of Gun-drilling in Low Frequency Vibratory Drilling and Losing of Amplitude. 北京航空航天 大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院,2005 [10]孟文燕. Hole Production with Gun-drilling Machine.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng),1993 [11]徐炳松,張秀艷,張茵麥.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].高等教育出版社,1999. [12]王仁德,張耀滿,趙春雨.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M].東北大學(xué)出版社,2002. [13]王啟義.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].冶金工業(yè)出版社,2002. [14]楊黎明.機(jī)械零件簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].兵器工業(yè)出版社,1992. [15]鞏云鵬,田萬(wàn)祿,張祖立,等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].東北大學(xué)出版社,2000. [16]孫智禮,冷興聚,魏延剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].東北大學(xué)出版社,2000. [17]張玉,劉平.幾何測(cè)量公差與測(cè)量技術(shù)[M].東北大學(xué)出版社,1999. [18]李樹(shù)軍.機(jī)械原理[M].東北大學(xué)出版社,2000. [19]劉杰,趙春雨,宋偉剛,等.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M],冶金工業(yè)出版社,2003. [20]武慶生.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].電子科技大學(xué)出版社,1999. [21]張紹甫.機(jī)械零件學(xué)習(xí)指南與課程設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1996. [22]范云霄.臺(tái)式鉆床的改造[J].機(jī)械制造,1994,1:35. 結(jié)論 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱(chēng)通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn): （一）介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問(wèn)題. (二)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過(guò)程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。 (三)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。 (四)能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。 (五)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。 (六)成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對(duì)于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過(guò)去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 –21–