机械5

一种新型机械手控制系统的设计与实现 The co
ntrol system desig
n a
nd impleme
ntatio
n for a
new ma
nipulator 摘要：机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓娶搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。本课题主要致力于数控机床上的换刀机械手的控制系统的设计与实现。目前，国内已有的机械手结构复杂，成本较高，大都在大型企业中应用。本课题针对数控机床，设计与其配套的换刀机械手，使其既能满足功能要求又具有良好的经济性。在本方案中，我们通过比较各种控制系统的优缺点，最终选用基于PLC的液压控制系统。机械手的全程动作选用液压传动来进行控制；通过选用普通直动液压缸和旋转液压缸作为动力源，降低选材上的成本；通过调研获取设计的参考数据；通过对机械手进行结构分析，功能分析，经济性分析来综合考虑各种设计因素。 关键词：液压式；换刀机械手；控制系统；设计 The co
ntrol system desig
n a
nd impleme
ntatio
n for a
new ma
nipulator Abstract: The ma
nipulator ca
n imitate the fu
nctio
n of motio
n of ma
n’s ha
nd a
nd arm, it is the automatic operatio
n i
nstallme
nt that ca
n capture a
nd carry object or ha
ndi
ng tools. It may replace perso
n's heavy labor to achieve the productio
n of mecha
nizatio
n a
nd the automatio
n, it also ca
n operate u
nder the adverse e
nviro
nme
nt protecti
ng the perso
nal safety, thus, it iswidely used i
n machi
nery ma
nufacturi
ng, metallurgy, electro
nics, light i
ndustry a
nd atomic e
nergy. The mai
n issuewe focus o
n is the co
ntrol system desig
n a
nd impleme
ntatio
n of the tool–cha
nge ma
nipulator for CNC machi
ne. I
n the curre
nt market, ma
nipulators are more complex, have high costs, a
nd mostly used i
n some large e
nterprises. The ATCwe desig
n for the NC machi
ne ca
n
not o
nly meet the fu
nctio
nal requireme
nts but also has a good eco
nomy. I
n this program,we have compared the adva
ntages a
nd disadva
ntages ofvarious co
ntrol systems, a
nd the fi
nal selectio
n is the hydraulic co
ntrol system based o
n PLC. The ma
nipulator is used by hydraulic co
ntrol to achieve all actio
ns, a
nd by the ordi
nary straight cyli
nder a
nd the rotati
ng hydraulic cyli
nder as a power source for reduci
ng the cost of material. Form i
nvestigatio
n a
nd research,we get refere
nce data, a
nalysis the desig
n features of the machi
ne ide
ntifyworkflow, i
ntegratedwith eco
nomic precisio
n, to co
nsider comprehe
nsive desig
n factors. Keywords: Hydraulic; ATC Ma
nipulator; Co
ntrol system; Desig
n 目录 第一章概述5 1.1引言5 1.1.1数控机床的特点和发展5 1.1.2换刀装置的特点与发展5 1.2本课题所涉及的软件6 1.2.1 CAD技术的应用6 1.2.2 Pro/E的应用6 1.3研究的内容与意义7 1.3.1课题的来源7 1.3.2研究的内容7 1.3.3研究的意义7 第二章换刀机械手总体方案设计9 2.1原理设计9 2.1.1设计思想9 2.1.2工作流程9 2.2方案设计10 2.2.1传动方案设计10 2.2.2控制设计选择10 第三章换刀机械手控制系统的设计12 3.1换刀机械手的工作原理12 3.2可编程控制器的介绍12 3.2.1可编程控制器的定义与特点12 3.2.2组成13 3.2.3工作原理13 3.2.4编程14 3.3换刀机械手控制方案设计14 3.3.1机械手的控制形式14 3.3.2机械手控制系统的比较15 3.3.3机械手控制系统的设计15 第四章结论与展望17 4.1结论17 4.2展望17 致谢18 参考文献19