坐标式机械手毕业论文

这个需要你自己找，不过我这有一篇概述发给你简介：机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线[1]。笔者开发的用于热处理淬火加工的物料搬运机械手，采用PLC控制，是一种按预先设定的程序进行工件分拣、搬运和淬火加工的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并可根据工件的变化以及淬火工艺的要求随时更改相关控制参数。 关键字：可编程控制器，机械手，定位控制 1引言 机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线[1]。笔者开发的用于热处理淬火加工的物料搬运机械手，采用PLC控制，是一种按预先设定的程序进行工件分拣、搬运和淬火加工的自动化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并可根据工件的变化以及淬火工艺的要求随时更改相关控制参数。2物料搬运机械手结构 物料搬运机械手为三自由度气压式圆柱坐标型机械手，主要由机座、腰部、水平手臂、垂直手臂、气爪等部分组成。其中，腰部采用步进电机驱动旋转，手臂及气爪采用气缸等气动元件。对应的物料分拣装置由4个普通气缸构成，用以将不同长度的工件经分拣后送至各自的轨道中，并在轨道终端进行淬火加工，加工完毕后再由机械手抓取、搬运和分类堆放。机械手抓取长、短工件的顺序不是固定的，要视物料分拣装置的分拣结果以及长、短工件哪一个先到达轨道终端来定。但机械手对工件的堆放顺序却是固定的，要按照一定的规律堆放(如图1中，长、短工件各放一边，以4个为一组进行堆放)，并且堆放工件的位置精度也是有要求的。3机械手控制系统组成 由于取工件和堆放工件都有定位精度要求，所以在机械手控制中，除了要对垂直手臂滑块气缸、气爪等普通气缸进行控制外，还要涉及到对水平手臂气缸以及机械手腰部回转的伺服控制。其中，机械手水平手臂气缸的伺服控制采用气动比例伺服控制系统;机械手的回转控制则采用三相混和式步进电机及其控制系统。考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性，对这种混合驱动机械手采用PLC作为核心控制器，上述各控制对象都必须在PLC的统一控制下协同工作(如图2所示)，PLC采用日本三菱公司的FX2N-32MR型PLC(16点输入、16点输出)。 步进电机选用深圳白山机电公司的BS110HB3L142-04型三相混合式步进电机，最大扭矩:12Nm;保持转矩:;额定电流。步进电机驱动器性能的优劣，直接关系到步进电机的正常运行，必须合理选配。为此，我们仍选择白山公司与BS110三相混合式步进电机配套的Q3HB220M等角度恒力矩细分型驱动器，定位精度可达30000步/转。为了确保步进电机控制的稳定性、可靠性以及便于日后维护，我们选择与FX2N系列PLC配套的脉冲发生单元FX2N-1PG作为步进电机驱动器的控制单元[2]。PLC通过扩展电缆、控制信号以及FROM/TO指令对1PG进行控制，向1PG发出定位命令，然后由1PG通过向步进电机驱动器输出指定数量的脉冲(最大100KPPS)来具体执行这个定位命令，从而最终实现PLC对步进电机的伺服定位控制，既提高了控制的灵活性和可靠性,又便于控制程序的编写。 在图2中，FX2N-1PG的FP和RP分别与步进电机的DR-和PU-端子相连，表示输出脉冲类型分别为前向脉冲和反向脉冲。1PG的DOG端为确定步进电机原点位置时所用。在调试时，当步进电机接近原点位置时，应通过此端对应的按钮接通24V电源，从而使步进电机开始以原点返回速度(爬行速度)转动，以便在到达设定的原点位置时方便于PG0端的控制。PG0+和PG0-为步进电机到达原点位置时的停转控制信号，需外加一个5V电源，正端接PG0+，负端通过开关K与PG0-相连。当步进电机在DOG信号的控制下缓慢转动到达设定的原点位置时，可通过手动或行程开关触发PG0+和PG0-，使两端接通5V电源，于是电机停转，并将原点位置记录下来，存贮在1PG的BFM#26和#27这2个寄存器中，作为PLC对步进电机进一步控制的基准和重要参数。 气动比例伺服控制系统采用德国Festo公司的相关产品，主要由HMP坐标气缸、伺服定位控制器SPC200以及与之配套的内置位移传感器MLO-POT-0225、气动伺服阀MPYE-5-1/8-LF-010-B和伺服定位控制连接器SPC-AIF-POT等装置组成。在图2的控制系统硬件接线中，主要涉及其中SPC200的DIO数字量I/O模块的接线[3]。从该图中可见，一方面PLC通过输出端Y0-Y3控制SPC200的定位指令(RecordSelect工作方式)记录号选取，并通过Y6启动伺服定位;另一方面SPC200又通过定位任务完成信号(MC-A)将定位执行情况反馈到PLC的输入端X12，以便于PLC的程序控制。 在滑块气缸和气爪上都安装有磁性开关传感器，用于检测气缸活塞的位置。通过这些传感器的信号，并结合步进电机和气动伺服的启停信号，在PLC的控制下，就能够对滑块气缸和气爪对应的电磁阀进行控制，进而实现气缸的动作。4控制系统PLC程序设计 步进电机初始化控制程序 PLC与1PG间通过FROM/TO指令进行联系。通过TO指令，PLC将控制命令及参数写入1PG的缓存，而在1PG控制下，步进电机的运行状态则由PLC通过FROM指令读入，以便程序处理。在图3所示的部分步进电机初始化程序中，PLC一旦通电运行，便在每一个循环执行周期中将其M0～M15寄存器的内容写入1PG的操作命令缓存“BFM#25”中，控制1PG的工作。同时，PLC还不断从1PG的“BFM#28”、“BFM#27”和“BFM#26”缓存中读入步进电机的运行状态和当前位置值，以便在逻辑控制中通过对这些输入值的处理来进一步控制机械手的动作。 按设计要求，同类型工件每4个为一组放置，两种工件各自的堆放顺序不能互相干扰。因此，同类型的4个工件搬运为一个基本循环，在各自的工件循环中分别设置了相应的工件计数标志位。 机械手综合控制程序 综合前述的步进电机和气动伺服控制技术，同时结合对垂直手臂滑块气缸、气爪的控制要求,下面给出机械手完成一次定位并抓取工件的部分PLC程序 该程序表明:当工件分拣加工完毕后，机械手首先转动一定的角度指向取工件位置，待步进电机定位结束后，垂直手臂滑块气缸活塞落下，然后水平手臂气缸在气动伺服控制下伸出设定的定位位移。定位位移是由PLC的输出端子(Y2～Y0)控制SPC200输入端子(～)的状态来决定的，如附表所示，从而实现了PLC对气动伺服定位的控制。当气动伺服定位结束后，气爪动作,夹紧工件。后续的搬运和放置工件的控制程序原理与之类似。5结束语 上述针对机械手的控制方法充分利用了PLC和其它控制装置的特性，结构紧凑、控制可靠，目前在现场运行良好。作为一个相对独立的PLC控制系统，它还可以通过RS-485总线或CC-Link总线与生产线上的其它PLC及控制器组成工业控制网络,实现更进一步的自动化生产控制。

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圆柱坐标型工业机械手设计2006-12-04 21:11圆柱坐标型工业机械手设计（完整一套设计，有说明书:论文，图纸）001_装配图-A0_横向.dwg002_装配等轴测图-A0_纵向.dwg003_机械手传动原理图_A4_纵向.dwg004_机构简图-A4_纵向.dwg005_工作空间投影图_A3_纵向.dwg006_手爪驱动气缸_A4_横向.dwg007_活塞杆3连接块_A4_横向.dwg008_底座_A3_纵向.dwgThe Principles HARMONIC DRIVE 谐 波 传 动 原 理.doc001_任务书.doc002_成绩评定表.doc003_1_毕业设计（论文）书_封面.doc003_2_毕业设计（论文）书_目录.doc003_3+4_毕业设计（论文）书.doc目 录<一>、摘要………………………………………………………….1<二>、工业机械手总体设计……………………………………….2 一、运动设计及确定主要参数……………………………………………….2 二、驱动系统和位置检测装置的选择……………………………………….3 三、结构布置上的要求……………………………………………………….3 四、设计方法………………………………………………………………….3<三>、工件的计算………………………………………………….4<四>、工业机器人机构简图……………………………………….4<五>、末端执行器的结构与设计………………………………….5一、设计要求………………………………………………………………….5二、弹性机械手的结构……………………………………………………….5三、手指夹紧力的计算……………………………………………………….6四、手指式手部结构和驱动力计算………………………………………….6五、气缸的设计与计算……………………………………………………….7<六>、小臂的结构与设计………………………………………….9一、设计要求………………………………………………………………….9二、小臂的结构……………………………………………………………….9三、驱动力计算……………………………………………………………….9四、气缸的设计与计算……………………………………………………….10五、小臂抗弯刚度校核……………………………………………………….11<七>、大臂的结构与设计………………………………………….11一、设计要求………………………………………………………………….11二、大臂的结构……………………………………………………………….11三、驱动力计算……………………………………………………………….11四、校核活塞杆的稳定性…………………………………………………….12<八>、腰座的结构设计及计算…………………………………….13一、设计时注意的问题……………………………………………………….13二、腰座的结构结构………………………………………………………….13三、轴承的选择及较核……………………………………………………….14四、电机的计算及选择……………………………………………………….16五、谐波减速器及其选用…………………………………………………….17参考文献…………………………………………………………….19[摘要]: 使用SolidWorks 2000设计出机械手的总体结构。在设计过程中使用SolidWorks中的质量特征工具，对零件的质量、密度、体积、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。[关键词]:机械手、SolidWorks、简图、汽缸、步进电机、轴承[Abstract]: Make use of the SolidWorks 2000 to design the collectivity machinery of manipulator. And use the quality-character-tools of the Solidworks to assistant design and calculate the part of the quality、density、volume、barycenter、inertia of principal axis and inertia moment. It can greatly ease the heavy calculate and the process of verify in the course of design.[Key words]: manipulator、SolidWorks、sketch、cylinder、axletree参考文献1. 周伯英·工业机器人设计·机械工业出版社·. 龚振帮编·机器人机械设计·电子工业出版社·. (日)藤森洋三·机构设计·机械工业出版社·. (日)加藤一郎·机械手图册·上海科技出版社·. 成大光编·机械设计图册（5）·化学工业出版社·. 何存兴编·液压传动与气压传动·华工科技大学出版社·. 沈鸿·机械工程手册(10)·机械工业出版社·. <机械设计师手册>>编写组编·机械设计师手册·机械工业出版社·. 日本液压气动协会编·液压气动手册·机械工业出版社·. 东北工学院<<机械零件设计手册>>编写组编·机械零件设计手册·冶金工业出版社·. 周开勤编·机械零件手册·高等教育出版社·. 沈利华·机械设计手册(软件版)·机械工业部设计研究院13. 吴振彪编·机电综合设计指导·湛江海洋大学·

开题报告一、设计题目卧式加工中心的机械手升降机构二、课题研究的目的、意义在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：1）以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。2）以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。三、国内外现状和发展趋势工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置, 主要由刀库、机械手和驱动装置几部分组成。机械手和驱动装置是两个关键部分, 根据驱动装置的不同, 自动换刀装置可分为凸轮式、液压式、齿轮式、连杆式及各种机构复合式, 其中以凸轮式用得较多。发达国家数控加工中心的立式自动换刀机械手主要采用凸轮式, 我国加工中心技术起步较晚, 对自动换刀机械手研究较少。进入20 世纪90 年代后, 北京机床研究所、大连组合机床研究所、济南第一机床厂、青海机床厂以及陕西省的秦川机床厂都对立式自动换刀机械手进行了研究和开发。迄今为止, 我国制造的加工中心配置的自动换刀机械手大多数是进口的。其主要原因: 一是国内生产的换刀机械手质量较差, 成本也不低; 二是进口换刀机械手价格虽然较高, 但在整个加工中心中所占份额不大。作为加工中心的配套技术, 自动换刀机械手的研究和开发将直接影响到我国自动化生产水平的提高, 从经济上、技术上考虑都是十分必要的。立式换刀机械手和卧式换刀机械手已得到广泛应用20 世纪90 年代以来, 数控加工技术得到迅速的普及和发展, 数控机床在制造业得到了越来越广泛的应用。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着愈来愈重要的作用, 它能缩短产品的制造周期, 提高产品的加工精度, 适合柔性加工。加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备, 由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用, 其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置(A u2tomat ic Too l Changer)。换刀装置作为加工中心的重要组成部分, 其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间, 提高生产率, 降低生产成本, 进而提升机床乃至整个生产线的生产力。加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置, 其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。加工中心的换刀过程较为复杂, 动作多, 动作间的相互协调关系多, 因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。四、研究内容及方案拟定各已知的参数和要求如下：①机械手装置的行程：1260mm；②机械手重：m1=40kg；③刀具的最大质量：m2=10kg；④机械手的回转及装卸刀具装置质量：m3=200kg；⑤换刀时间：t1=3s；⑥刀具的升降时间：t2=6s。机械手基本形式的选择：常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种:(1)直角坐标型机械手;(2)圆柱坐标型机械手;(3)球坐标(极坐标)型机械手;(4)多关节型机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小,能够较容易地实现凸轮轴加工机床的运动要求。（5）机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。（6） 机械手的工艺流程: 机械手原位→机械手前伸→机械手上升→机械手抓取并夹紧→机械手后退→机械手前进（小车）→小车停止→机械手左转90°→机械手前伸→机械手松开→机械手后退（小车）→机械手下降→机械手右转90°→小车后退→退至原位控制系统的选择：1.考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.2.国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。3.气动机械手的工作流程如下：（1） 当按下机械手启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，机械手右转，至右限位开关动作。（2） 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。（3） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。（4） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（5） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。（6） 手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作。（7） 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。（8） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（9） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。（10） 立柱左转电磁阀通电，机械手左转，至左限位开关动作。（11） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。（12） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。（13） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。（14） 手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作。（15） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。完成一次循环，然后重复以上循环动作。按下停止按钮或停电时，机械手停止在现行的工步上，重新启动时，机械手按上一工步继续工作。电动机的选择：本系统采用110BF 反应式步进电机为执行元件, 其步距角为每步 , 整个控制系统硬件组成如图：步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件, 广泛应用于工业控制系统中。其机械角位移和转速分别与输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率成比例, 通过改变电脉冲频率可在大范围内进行调速; 同时, 该电机还能快速启动、制动、反转和自锁; 此外, 步进电机易于实现与计算机或其它数字元件接口, 适用于数字控制系统。步进电机通电相序的方向控制以软件代替环形脉冲分配器, 实现对相序的直接控制, 各相脉冲输出由并行口直接控制, 将控制字(步进电机各相通断电顺序) 从内存中读出, 然后送到单片机并行口中输出, 从而实现步进电机的正、反转。使用这种方案不仅简化了系统的硬件线路, 降低了成本,而且还可以根据控制系统的需要, 灵活地改变步进电机的运行方式。采用三相六拍步进电机, 电机正转时通电顺序为:A - AB- B- BC- C- CA - A; 反转时的通电顺序为:A - AC- C- CB- B- BA - A。此外, 控制进给脉冲的频率, 改变单片机输出端口状态代码(输出字) 之间的间隔时间, 即可调整电机的转速, 实现刀盘的加速-恒速- 减速之间的转换, 从而缩短换刀时间, 提高换刀效率。应收集的资料及参考文献:⑴金属切削机床与数控机床 张俊生主编 1994年8月第一版⑵数控机床的结构与传动 北京航空学院机械加工教研室编 1977年9月第一版⑶数字控制技术与数控机床 杨有君主编 1999年10月⑷实用数控机床技术手册 1993年8月第一版⑸现代数控机床结构设计 王爱玲主编 1999年9月⑹现代数控机床 毕承恩 丁乃建等 1991年12月第一版⑺试谈数控机床加工中心的结构设计 机械制造出版社 1994年1月五、进度安排1、～ 毕业设计调研，完成科技译文及开题报告；(科技译文不少于3000汉字)2、～ 完成总体设计、零部件设计、控制电路设计等；（完成4张零号图，要求CAD出图；具体落实到每个人内容有所不同，时间段相同）3、～ 完成设计（论文）说明书（40～60页，要求打印）；4、～ 评审、答辩。（给出成绩及评语，注意答辩时间2010年6月15——20日，请在15日前完成所有任务）六、参考文献1.《机械设计手册》（1-5卷） 徐灏 主编 机械工业出版社2．《简明实用机械手册》（第二版） 上海市机械工程学会 编机械工业出版社3.《汽车构造（下册）》陈家瑞主编 机械工业出版社4．《机械设计图册》 成大先 主编 化学工业出版社5．《机械设计》（第六版）西北工业大学濮良贵、纪名刚 主编 高等教育出版社6．《机械制造装备设计》 冯辛安 主编 机械工业出版社7．《现代机构手册》（上、下册）孟宪源 主编 机械工业出版社8．《机械设计常用元器件手册》（上、下册） 刘仁家等编 机械工业出版社9．《机床课程设计指导书》吉林工业大学机床教研室 宋在明 陶永兰 编 .《几何量公差与检测》（第三版）甘永立 主编 上海科学技术出版社11.《新编液压工程手册(上,下册)》 雷天觉 北京理工大学出版社