機械手臂抓取裝置設計說明書

A. 機械臂工作原理 最基礎那種

一般機構可由電力、液壓、氣動、人力驅動。機構有螺紋頂緊機內構（如台虎鉗）、斜鍥壓容緊、導桿滑塊機構（破碎機常用）、利用重力的自鎖機構（如抓磚頭的）等等。還有簡單的：如可用氣（液壓）缸直接夾緊的。如果是小物品，可直接購買FESTO等公司的氣動手指。

底座是用來安裝和固定機器的。
油箱是裝潤滑油或液壓油循環的。
升降位置檢測器，要麼是確定物體或機器部件是否位於某幾個預定高度位置，要麼是實時檢測其高度的。
手臂回轉升降機構就是機械臂在升降的同時也可以旋轉的
手臂伸縮機構是機械臂伸出和縮回的
伸縮位置檢測器作用基本等同於升降位置檢測器，只是測量對象換了。
機械手是能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。

B. 注塑機械手怎麼編程動作

就固定的那20來個命令，按說明書編就了。

補充：注塑百機械手是為注塑生產自動化專門配備的機械，它可以在減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產；能夠模度仿人體上肢的部分功能。

可以對其進行自動控制使其按照預定要求輸送製品或操持工具進行生產操作的自動化生產設專備。提高注塑成型機的生產效率、穩定產品質量、降低廢品率、降低生產成本、增強企業的競爭力等屬方面起到及其重要的作用。

注塑機專用機械手的手部是用來直接抓取注塑製品的部件。

由於注塑製品的形狀，大小，重量及表面特徵等方面存在著差異，因此注塑機械手的手部有多種形式，一般可分為夾持式和吸附式兩種。

夾持式手部的主要形式為夾鉗式，常用於抓取不易破碎或變形的製品，它對所抓取的製品的形狀有較大的適應性。

夾持式手部由手指，傳動機構和驅動裝置組成。

對於夾持式手部，進行設計選用時主要考慮以下幾點。

（1） 手部應具有適應的夾緊力和驅動。

（2）手指應具有足夠的開關范圍。

（3）手指對製品應具有一定的夾持精度。

（4）手部對製品應具有一定的適應能力，且要求手部能耐受注塑製品剛從模腔中取出時的高溫及腐蝕性。

注塑用機械手的驅動系統一般可分為氣壓驅動和電力驅動等兩類，也可以根據工作要求採用上述兩種類型的組合系統來完成驅動。

在設計選用驅動系統時應注意以下幾點。

（1） 根據機械手的負載量來確定驅動系統的類型，一般來說，重負載的可選擇電力驅動系統，輕負載的可選擇氣壓驅動系統。

（2） 對於作點位控制的注塑機械手多採用氣壓驅動系統。

（3） 對於需要採用伺服控制的機械手多採用電力驅動系統。

注塑用機械手的所有動作都在控制系統的指揮下完成，尤其是機械手與注塑機的協調工作關系，更是要依賴控制系統來達到。

在控制系統的指揮下，機械手按照預定的工作程序完成各個動作，從而將注塑生產出的製品從模具中取出並傳送到指定地點或下一個生產工序中，並向模腔中噴灑脫模劑。

在設計時，應根據注塑機的性能，機械手的作業條件和要求，製品的形狀和重量等來確定控制系統。

一般來說，設計或選用控制系統應遵循以下一些要點。

（1） 應確保機械手有足夠的定位精度。

（2） 應注意機械手與注塑機的動作配合協調，確保機械手抓取製品離開模具後，注塑機和機械手能夠各自繼續進行動作，從而減少時間浪費。

（3） 應注意控制機械手的運行速度，即要使機械手能夠滿足注塑成型最短周期的要求，有要考慮是否會產生慣性沖擊和振動。

（4） 應考慮控制系統的費用與實際工作要求之前的平衡關系。

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結構組成

注塑機專用機械手的組成一般由執行系統、驅動系統、控制系統等組成。

執行系統，機械手抓取或釋放製品、實現各種操作運動的系統，由臂部、腕部和手部等部件組成。

驅動系統，為執行系統的各部件提供動力的系統，有氣動、電動及機械等形式。比較常用的是氣動和電動兩種形式，氣動式速度快、結構簡單、成本低、有較高的重復定位精度；電動式速度快、可實現連續控制、定位精度高、但成本較高。

控制系統，通過對驅動系統進行控制，使執行系統按照預定的工作要求進行操作，並對執行系統的動作進行修正的系統，一般包括位置檢測裝置和程序控制部分，通常採用點位控制和連續軌跡控制兩種方式。

C. 畢業設計的開題報告怎麼寫急！！！

開題報告

一、設計題目
卧式加工中心的機械手升降機構

二、課題研究的目的、意義
在機械工業中，應用機械手的意義可以概括如下：
1）以提高生產過程中的自動化程度
應用機械手有利於實現材料的傳送、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率和降低生產成本。
2）以改善勞動條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、雜訊、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業，使勞動條件得以改善。
在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由於操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
3）可以減輕人力，並便於有節奏的生產
應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由於應用機械手可以連續的工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更准確的控制生產的節拍，便於有節奏的進行工作生產。
綜上所述，有效的應用機械手，是發展機械工業的必然趨勢。

三、國內外現狀和發展趨勢
工業機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。工業機械手的是工業機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。機械手作業的准確性和各種環境中完成作業的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發展前景。
機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用於自動生產線中，機械人的研製和生產已成為高技術鄰域內，迅速發殿起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，並越來越廣泛地得到了應用
自動換刀裝置是數控加工中心在工件的一次裝夾中實現多道工序加工不可缺少的裝置, 主要由刀庫、機械手和驅動裝置幾部分組成。機械手和驅動裝置是兩個關鍵部分, 根據驅動裝置的不同, 自動換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機構復合式, 其中以凸輪式用得較多。發達國家數控加工中心的立式自動換刀機械手主要採用凸輪式, 我國加工中心技術起步較晚, 對自動換刀機械手研究較少。進入20 世紀90 年代後, 北京機床研究所、大連組合機床研究所、濟南第一機床廠、青海機床廠以及陝西省的秦川機床廠都對立式自動換刀機械手進行了研究和開發。迄今為止, 我國製造的加工中心配置的自動換刀機械手大多數是進口的。其主要原因: 一是國內生產的換刀機械手質量較差, 成本也不低; 二是進口換刀機械手價格雖然較高, 但在整個加工中心中所佔份額不大。作為加工中心的配套技術, 自動換刀機械手的研究和開發將直接影響到我國自動化生產水平的提高, 從經濟上、技術上考慮都是十分必要的。
立式換刀機械手和卧式換刀機械手已得到廣泛應用20 世紀90 年代以來, 數控加工技術得到迅速的普及和發展, 數控機床在製造業得到了越來越廣泛的應用。帶有自動換刀系統的數控加工中心在現代先進製造業中起著愈來愈重要的作用, 它能縮短產品的製造周期, 提高產品的加工精度, 適合柔性加工。加工中心是數控機床中較為復雜的加工設備, 由於其具有多種加工能力而得到廣泛的應用, 其強大的加工能力和效率得益於其配置的自動換刀裝置(A u2tomat ic Too l Changer)。換刀裝置作為加工中心的重要組成部分, 其主要作用在於減少加工過程中的非切削時間, 提高生產率, 降低生產成本, 進而提升機床乃至整個生產線的生產力。加工中心自動換刀裝置是實現多工序連續加工的重要裝置, 其結構設計及其控制是實現加工中心設計製造的關鍵。加工中心的換刀過程較為復雜, 動作多, 動作間的相互協調關系多, 因而自動換刀系統性能的好壞直接影響加工效率的高低。

四、研究內容及方案擬定
各已知的參數和要求如下：
①機械手裝置的行程：1260mm；
②機械手重：m1=40kg；
③刀具的最大質量：m2=10kg；
④機械手的回轉及裝卸刀具裝置質量：m3=200kg；
⑤換刀時間：t1=3s；
⑥刀具的升降時間：t2=6s。

機械手基本形式的選擇：
常見的工業機械手根據手臂的動作形態,按坐標形式大致可以分為以下4種:
(1)直角坐標型機械手;
(2)圓柱坐標型機械手;
(3)球坐標(極坐標)型機械手;
(4)多關節型機械手。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊,定位精度較高,佔地面積小,能夠較容易地實現凸輪軸加工機床的運動要求。
（5）機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。
（6） 機械手的工藝流程: 機械手原位→機械手前伸→機械手上升→機械手抓取並夾緊→機械手後退→機械手前進（小車）→小車停止→機械手左轉90°→機械手前伸→機械手鬆開→機械手後退（小車）→機械手下降→機械手右轉90°→小車後退→退至原位

控制系統的選擇：1.考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們採用可編程序控制器(PLC)對機械手進行控制.
2.國際上生產可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德國西門子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考慮到本機械手的輸入輸出點不多，工作流程較簡單，同時考慮到製造成本，因此在本次設計中選擇了OMRON公司的C28P型可編程序控制器。
3.氣動機械手的工作流程如下：
（1） 當按下機械手啟動按鈕之後，首先立柱右轉電磁閥通電，機械手右轉，至右限位開關動作。
（2） 立柱上升電磁閥通電，立柱上升，至上限位開關動作。
（3） 手臂伸長電磁閥通電，手臂開始伸長，至限位開關動作。
（4） 手腕逆時針轉電磁閥通電，手腕逆時針轉動，至逆時針轉限位開關動作。
（5） 立柱下降電磁閥通電，立柱下降，至下限位開關動作。
（6） 手爪抓緊電磁閥通電，手爪抓緊，至限位開關動作。
（7） 立柱上升電磁閥通電，立柱上升，至上限位開關動作。
（8） 手腕逆時針轉電磁閥通電，手腕逆時針轉動，至逆時針轉限位開關動作。
（9） 手腕收縮電磁閥通電，手腕收縮，至限位開關動作。
（10） 立柱左轉電磁閥通電，機械手左轉，至左限位開關動作。
（11） 手臂伸長電磁閥通電，手臂開始伸長，至限位開關動作。
（12） 手腕逆時針轉電磁閥通電，手腕逆時針轉動，至逆時針轉限位開關動作。
（13） 立柱下降電磁閥通電，立柱下降，至下限位開關動作。
（14） 手爪松開電磁閥通電，手爪松開，至限位開關動作。
（15） 手腕收縮電磁閥通電，手腕收縮，至限位開關動作。完成一次循環，然後重復以上循環動作。
按下停止按鈕或停電時，機械手停止在現行的工步上，重新啟動時，機械手按上一工步繼續工作。

電動機的選擇：
本系統採用110BF 反應式步進電機為執行元件, 其步距角為每步0.75o , 整個控制系統硬體組成如圖：

步進電機是一種將電脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執行元件, 廣泛應用於工業控制系統中。其機械角位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈沖個數和脈沖頻率成比例, 通過改變電脈沖頻率可在大范圍內進行調速; 同時, 該電機還能快速啟動、制動、反轉和自鎖; 此外, 步進電機易於實現與計算機或其它數字元件介面, 適用於數字控制系統。
步進電機通電相序的方向控制以軟體代替環形脈沖分配器, 實現對相序的直接控制, 各相脈沖輸出由並行口直接控制, 將控制字(步進電機各相通斷電順序) 從內存中讀出, 然後送到單片機並行口中輸出, 從而實現步進電機的正、反轉。使用這種方案不僅簡化了系統的硬體線路, 降低了成本,而且還可以根據控制系統的需要, 靈活地改變步進電機的運行方式。採用三相六拍步進電機, 電機正轉時通電順序為:A - AB- B- BC- C- CA - A; 反轉時的通電順序為:A - AC- C- CB- B- BA - A。此外, 控制進給脈沖的頻率, 改變單片機輸出埠狀態代碼(輸出字) 之間的間隔時間, 即可調整電機的轉速, 實現刀盤的加速-恆速- 減速之間的轉換, 從而縮短換刀時間, 提高換刀效率。

應收集的資料及參考文獻:
⑴金屬切削機床與數控機床 張俊生主編 1994年8月第一版
⑵數控機床的結構與傳動 北京航空學院機械加工教研室編 1977年9月第一版
⑶數字控制技術與數控機床 楊有君主編 1999年10月
⑷實用數控機床技術手冊 1993年8月第一版
⑸現代數控機床結構設計 王愛玲主編 1999年9月
⑹現代數控機床 畢承恩 丁乃建等 1991年12月第一版
⑺試談數控機床加工中心的結構設計 機械製造出版社 1994年1月

五、進度安排
1、2010.3.1～3.14 畢業設計調研，完成科技譯文及開題報告；
(科技譯文不少於3000漢字)
2、2010.3.15～6.6 完成總體設計、零部件設計、控制電路設計等；
（完成4張零號圖，要求CAD出圖；具體落實到每個人內容
有所不同，時間段相同）
3、2010.6.7～6.20 完成設計（論文）說明書
（40～60頁，要求列印）；
4、2010.6.21～6.25 評審、答辯。
（給出成績及評語，注意答辯時間2010年6月15——20日，
請在15日前完成所有任務）
六、參考文獻
1.《機械設計手冊》（1-5卷） 徐灝 主編 機械工業出版社
2．《簡明實用機械手冊》（第二版） 上海市機械工程學會 編機械工業出版社
3.《汽車構造（下冊）》陳家瑞主編 機械工業出版社
4．《機械設計圖冊》 成大先 主編 化學工業出版社
5．《機械設計》（第六版）西北工業大學濮良貴、紀名剛 主編 高等教育出版社
6．《機械製造裝備設計》 馮辛安 主編 機械工業出版社
7．《現代機構手冊》（上、下冊）孟憲源 主編 機械工業出版社
8．《機械設計常用元器件手冊》（上、下冊） 劉仁家等編 機械工業出版社
9．《機床課程設計指導書》吉林工業大學機床教研室 宋在明 陶永蘭 編 1997.2
10.《幾何量公差與檢測》（第三版）甘永立 主編 上海科學技術出版社
11.《新編液壓工程手冊(上,下冊)》 雷天覺 北京理工大學出版社