桁架机械手与关节机器人在机床上下料应用比较

关节机器人与桁架机械手在机床上下料应用比较

由于垂直多关节机器人具备3维空间姿态，定位精度高，便于操作等优点在铸造，搬运，焊接，系统集成得到了大范围的应用。但在机床上下料这一个“简单”的搬运行业，被桁架机械手，这一结构简单，运动轨迹单一的“笨蛋”打败，为什么？

下面我们从应用布局，人机管理，效率，成本四个大的方面给大家做一个简单地比较分析。

布局方面

桁架机械手普遍架设在机床的上方，轨迹单一，占地面积小。

关节机器人一般是采取一对2或1对3（品字形布局），为保证安全需对整个加工单元进行一个全方位的防护，而倒挂行走机器人由于成本太高，系统复杂稳定性低很少投入实际应用，我们不做重点讨论。

人机协作方面

桁架机械手生产线工人可以时时监测加工过程，问题排除迅速，抽检方便，人机协作较好。

由于关节机器人的运动轨迹不可预见性，生产单元完全封闭在实际生产过程中工人没法参与，生产过程中对单元中的料仓，生产设备，机器人进行一系列的监控管理，系统庞大复杂成本高。

效率(开机率)

“开机率”业内衡量设备稳定生产的标准。

引入机器人自动上下料料，在实际生产过程中这对毛坯质量的稳定性，刀具质量及寿命管理需有着更高的要求。关节机器人上下料。整个生产过程无人化，对刀具的管理包括具体到哪一把刀做的那一个尺寸，是否需要刀补，补刀的尺寸，只能通过测量输出端的产品尺寸来确定推测，若这一尺寸有几把刀参与，对生产管理挑战较大，系统集成要求较高。桁架机械手由于人机协作性较好，抽检，补刀都可以低门槛实现。

成本方面

单价，管理维护成本桁架机械手普遍低于关节机器人。

原始的生产方式中工人的工作包括对来料毛坯的检测，装夹的检测，刀具的检测管理。明眼人也许已经明白，其实关节机器人相对桁架机器人对原始人机协作关系的打破更加彻底，但这需要整个工艺链条的飞跃才能保证生产的稳定性无人化。

桁架机械手的简单性，让人能够参与监测生产的过程，对无人化是逐步替代的这其实更加适合本土企业的现有的生产管理方式 更接地气现实可行。

但无人化生产又是大势所趋。未来的角逐我们拭目以待。

苏州允中机器人

刘庆鹏

毕业设计（论文） （说明书） 题目：气动通用上下料机械手的设计 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 任务下达日期 2012 年 2 月 20 日设计（论文）开始日期 2012 年 2 月 26 日

设计（论文）完成日期 2012 年 5 月 20 日设计（论文）题目：气动通用上下料机械手的设计 A·编制设计 B·设计专题（毕业论文） 指导教师田慧玲 系（部）主任 年月日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目：气动通用上下料机械手的设计 专题（论文）题目：气动通用上下料机械手的设计

指导老师：田慧玲 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩 为。 答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员：，，， ，，， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语 第页

毕业设计（论文）及答辩评语：

气动通用上下料机械手的设计 摘要 本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。 本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。 设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：工业机器人，机械手，气动，可编程序控制器(PLC)

桁架上下料机械手 使用说明书 沈阳数控机床有限责任公司 2008．8．18

一、上下料机械手的用途 本机械手为机床上下料所用。 它负责将机械手上下料轨道上的待加工工件移至机床内，待加工完毕后将加工后的工件从机床内取出，返回至机械手上下料轨道上。 二、上下料机械手的组成及作用 本上下料机械手由两部分组成： 1．机械手 它负责将输送线上的待加工工件送到机床内，将加工完的工件从机床内取出，放回最初上料位置。其动作有：爪开合；升降运动；左右移动。其中手爪开合为汽缸驱动，升降运动、左右移动分别由伺服电机驱动。 2．顶升定位装置 本装置附在机械手上下料轨道上，它负责将任意姿态放在上下料轨道上的曲轴以2、3拐径向上的姿态定位。其动作有：两V型板上升，下降。其中上升、下降动作分别位汽缸驱动。 本文所涉及的左、右方向规定：机械手在机床一侧为左方向，机械手在上料一侧为右方向。 三、上下料机械手的控制 1、下料机械手信号的布置及定义（图一）

图 1 上下料机械手信号布置图 2、机械手控制过程 （1）上料动作 机械手的初始位置设定在上下料轨道的上方发出初位信号，就绪灯（HL2）亮，且手爪处于打开的状态。当机床需要上料时，向机械手发出上料信号，升降汽缸得信号（YV2），两V型块上升，将曲轴2、3拐径顶起，然后机械手执行下降，机械手下降到右下位手爪闭合（抓取工件）、机械手上升、上升到右上位、左行、左行到左上位然后下降、下降的同时发给机床机械手运行区域信号（KA3），下降到左下位，PLC发出手爪打开信号（YV1），手爪打开将工件放到机床内。机械手 上升到左上位，同时发给机床机械手下料就绪信号（KA2），就绪灯（绿

上下料机械手课程设计说明书

专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼： 1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练

地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标 准和规范等。 4． 进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合 素质。 二．主要内容 表1精锻机上料机械手主要技术参数 手臂运动形式 （ 圆柱坐标式 抓取重量 60kgf 自由度 4个 手 手臂运动行程和速度 水平伸缩 500mm 设定点2 升降 600mm 设定点2 左右旋转 200度 设定点3 手腕回转和速度180度 设定点2 手指夹持范围 四种规格 90-120 定位方式和定位精度 机械挡块 +-1mm 控制方式 点位程控，开关板预选 驱动方式 液压 kgf/cm2

上下料机械手开题报告 篇一：生产线组合机床自动上下料机械手开题报告毕业设计（论文）开题报告 题目生产线组合机床自动上下料机械手课题类型设计课题来源自拟课题学生姓名张三学号XX01010001 专业机制本科年级班 09级1班 指导教师李四职称讲师 填写日期： XX 年 3 月 28 日 篇二：上下料机械手设计-开题报告 题目：上下料机械手的设计 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 职称： 时间： 上下料机械手的设计 1 、科学依据 ? 课题的科学意义 通过设计出上下料机械手来提高工作效率，降低工人的工作强度，使我们的工厂向无人化、机械化、高效化发展。

通过设计，培养学生调研、文献检索及应用的独立工作能力，使学生掌握机电系统的监控的一般方法及步骤，熟练掌握各类资料、手册以及计算机等工具的使用方法，提高学生的自学能力、动手能力与创新能力。 ? 课题的提出 进入21世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现在大量的缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计一个气动上下料机械手，应用于工业自动化生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。 现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点: 1) 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。 2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。 3）因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 4）为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。鉴于以上这些

机床上下料机械手设计_说明书(65页) 机床上下料机械手设计说明书第1章绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，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。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发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。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自

动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 1.3 国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下： A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。 D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规

本科毕业设计 （论文） 题目数控机床上下料机械手设计姓名 专业机械设计制造及自动化一班学号 指导教师 机械工程学院 二○一四年五月

目录 摘要................................................... I ABSTRCT ................................................ I II 前言.................................................... I V 1.机械手概况 (1) 1.1国内外发展状况 (1) 1.2研究意义 (3) 1.2.1机械手研究现状 (3) 1.2.2机械手研究方向 (3) 1.3本课题意义和目的 (5) 1.3.1本课题的意义 (5) 1.3.2本课题的目的 (6) 2.机械手的组成分类及设计分析 (7) 2.1机械手的组成 (7) 2.2机械手的分类 (8) 2.2.1 按使用范围分类： (8) 2.2.2按驱动方式分类： (8) 2.2.3按运动坐标型式分类： (10) 2.3机械手的设计分析 (10) 2.3.1机械手工作环境分析 (10) 2.3.2机械手直角运动结构分析 (11) 2.3.3驱动机构分析 (12) 2.3.4控制系统分析 (12) 3 总体设计 (14) 3.1原始数据 (14)

3.2方案初步设计 (14) 3.2.1 方案拟定 (14) 3.2.2 驱动方式选择 (15) 3.2.3 传动方式选择 (17) 3.2.4 电动机及联轴器选择 (18) 3.3方案评估分析 (22) 4 机械手系统设计及计算 (23) 4.1机械手的结构设计 (23) 4.2直角坐标运动机构设计 (24) 4.2.1传动丝杠的设计 (24) 4.2.2轴承选择及校核 (33) 4.2.3导轨的设计 (34) 4.2.4 驱动系统校核 (37) 4.3支撑架设计 (41) 4.3.1支撑部件的合理安排 (41) 4.3.2支撑部件的截面形状 (42) 5 运动结构仿真 (44) 5.1数控机床机械手运动机构仿真 (44) 5.1.1建立一个X方向的导轨支撑架 (45) 5.1.2建立整个运动系统的仿真 (49) 5.2上下料机械手整体机构仿真 (50) 总结 (52) 致谢 (53) 参考文献 (54)

摘要 机械手是工业制造上不可缺少的一部分，作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作，这些优点就是机械手能够快速良好发展的根本，机械手能够代替人力，更能够准确的去完成工作。在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化,工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。 通过对卧式加工中心生产线的加工布局的分析，确定了桁架机械手输送的方案，即桁架机械手输送缸体的输送程序，输送方法和桁架机械手的结构；实现了桁架机械手在专机输送上的应用，达到了快速，柔性输送缸体的目的，提高了机床的性能、可靠性、和自动化程度；从根本上解决卧式加工中心生产线的生产节拍长的难题。 关键词：卧式加工中心生产线；桁架机械手；伺服驱动；生产节拍

ABSTRACT Manipulator is an integral part of industrial manufacturing, flexible, small motion inertia, high universality, can grab workpiece near the base, and can work around an obstruction between the body and working machinery, these advantages is fundamental for the development of a manipulator can quickly good, robots can replace human, can more accurate to get the job done. In the modern industry, the production process of mechanization, automation has become a prominent theme. Chemical industry such as the continuity of the production process automation has been basically solved. Special machine tool is a effective way to mass production automation; Control machine tools, CNC machine tools, machining center and automation machinery is effective important way to solve the many varieties of small batch production automation. But in addition to cutting process itself outside, still have a lot of loading and unloading, handling, assembly, etc., subject to further realize the mechanization, industrial robots is to realize the automation of these processes and production. Manipulator is part can imitate human body upper limb function, and can automatically control the products or running tools according to the predetermined requirement for the operation of automated production equipment. Through the analysis on machining layout of Horizontal machining center production line,set the plan to use gantry robot for material transfer,i.e. transfer sequence,transfer method and structure of gantry robot so as to realize the use of gantry robot in material transfer of special purpose machine,achieve the aim of quick and flexible cylinder block transfer,improve the performance,reliability and automation level of the machine,as well as completely solve the problem of long cycle time of Horizontal machining center production line． Key words：Horizontal machining center production line；gantry robot；servo drive；cycle time

专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。 4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。 二．主要内容 （1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设 （2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。

1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）； 2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）； 3．液压原理图和电器控制原理图各一张； 4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。 五、考核方式 专业课程设计的成绩评定采用四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。 学生姓名：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊 指导教师：杨晓红、花广如、杨化动 2011年12月30日

组合机床上下料机械手控制系统的毕业设 计 1 绪论 在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替了人土的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。 1.1 课题简介 1.1.1 机械手概述 运物件或操作工具的自动操作装置。如图1-1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、轻上和原子能等部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替了人土的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。 机械手的组成:能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物 图1-1 自动上下料机械手

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、轻上和原子能等部门。 1.1.2 国外机械手的现状和发展趋势 目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方而还是不能满足工业发展的需要。 在国主要是逐步扩大应用围，重点发展铸造、热处理方而的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换上件，扩大应用围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。 此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。 此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正井自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪(即距离传感器)以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。 触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。 更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 1.1.3 基本工作过程 如图为机械手运动图，机械手的动作过程：手臂 顺时针旋转—手臂下降—手臂右行—手腕顺时针旋

第1章绪论 1.1 选题背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，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。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发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。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的 本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。 目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工

自动上下料机械手开题报告 1.课题研究的意义 对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要的作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，他能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，悠着广阔的发展前途。 2.课题简介和设计要求 1、简介 本课题是为普通车床配套而设计的自动上下料机械手。工业机械手是工 业生产的必然产物，他是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求 输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动 化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用 2、本设计的具体要求 本课题通过应用Auto CAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理 设计，运用PRO/E技术对自动上下料机械手进行三维实体造型，并进行 了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。他能实行 自动上下料运动。机械手的运动速度是按着满足生存率的要求来设定的。 3.课题研究拟采用的手段和工作路线 课程设计方法； 设计时，认真阅读参考现有的相关技术资料，继承或借鉴前任人的设计经验和成果，但不盲目抄袭，根据具体的设计条件和要求，独立思考，大胆的进行改进与创新，争取拿出一个高质量的设计成果。 全面考虑现有机械手零部件的强度、刚度、工艺性、经济性和维护性等方面要求任何零部件的结构和尺寸。 设计时应尽量使用标准和规范，这样有利于零件的互换性和工艺性，同时也可减少设计工作量、节省设计时间，对于国家标准或部门规范，一般都要严格遵守和执行。设计中采用标准或规范的多少，是评价设计质量的一项重要指标。因此，毕业设计中，凡是有国家标准和企业标准规范要求的，应尽量采用。 工作路线： 了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、涉及内容的步骤；通过查阅有关设计资料，参观实物征询操作人员的建议等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；准好设计需要的资料、绘图工具；拟定涉及计划等。 绘制机械手各部件装配草图；进行机械手总体结构设计和部件设计。 写明整个设计的主要计算和一些技术说明。

桁架机械手协议编辑集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

数控车床桁架机械手技术协议 （以下简称甲方）委托（以下简称乙方）为其设计制造“数控车手床桁架机械手”。为了保证乙方提供给甲方的自动上下料桁架机械手能完全满足甲方在使用、质量、性能等多方面要求，经过充分讨论与友好协商，买卖双方达成以下协议： 一、概要 1.本设备用于ＸＸ产品加工，产品型号：ＸＸＸ（具体参考甲方提供的图纸）； 2.需要加装自动上料机手的设备型号：ＸＸＸ； 3.振动盘按放XX个料或能满足加工XXmin时长制作； 4.此生产线为X台车床，X道工序联机自动上下料及工序间自动对接生产，实现最大限度 减小操作人员及减轻人员的劳动强度的目的。 二、技术要求 1.机械手节拍：1）机床内上下料时间：XX秒； 2）外部放料、取料到待加工位时间秒XX以内； 2.产品最大重量为：≤XXKg； 3.各台机床加工时间：≥XX秒；整体节拍：≥XX秒； 4.设备布局：详见布局图（附件1）。 5.工作过程描述： a、人工预先往车床埋料（第一次），再往振动盘投料； b、OP1原料夹到振动盘工装取料，再到OP1车床待机； c、OP1车床加工完毕，OP1成品夹取料，再切换OP1原料夹放料； d、在OP1车床加工期间，OP1成品夹把工件送到中转装置翻面； e、OP2原料夹到中转仓取料，再到OP2车床待机；

f、OP2车床加工完毕，OP2成品夹取料，再切换OP2原料夹放料； g、在OP2车床加工期间，OP2成品夹把工件送到OP2-90度翻转装置； h、OP2-90度翻转装置将产品放到主输送带上（主输送带将放在3- 4个料道，不同组的两联机尽量分在不同的料道）； i、人工回收成品。 6.定位精度：±0.1mm； 7.机械手运行应该平稳、准确、安全的在要求的节拍内完成工件的上下料动作； 8.产品的装夹要可靠，； 9.按提供协议内一款产品全套工装夹具，其它产品或换产需要给予提供技术支持； 10.甲方提供机械手所需要的信号对接端口，乙方配合处理。 三、主要结构特点 1、所有焊接件均采用优质A3材料焊接，保证焊缝均匀牢固。 2、机架外观色：机械手主体喷灰高光漆（HB244G）为主。 3、机加工零件表面镀镍、发黑或阳极处理； 4、采用配置清单选取元件；（附件2） 5、所有的电线、数据线和接线端子要求安全可靠。 6、设备美观尺寸协调，视觉明晰，符合人体工程学。 7、所有的带电接口要求有简单明确的标记，防止误插误接。 8、所有的电线、数据线和接线端子要求安全可靠。 10、设备所有电缆线和气管布置要合理， 11、带高压的部位要求有绝对可靠的电气和机械安全防护装置。 四、工作环境 1.输入电源：AC220V±10%，AC50Hz

精心打造 第1章绪论 1.1 选题背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，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。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发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。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的 本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

菜单栏 功能选择栏 命令栏 操作栏 路径栏 程序栏 对话框 状态栏 一、界面说明

确认： 将对话框中高亮的一行确认掉； 全部确认： 将对话框中所有的信息确认掉。 操作模式选择 鼠标操作机器人移动

操作模式选择： 键盘操作机器人移动 新建：新建一个文档或者文件夹 打印：将目前程序栏内的文件打印出来 存档：-> 还原：-> 软盘格式化：将控制柜内的软盘格式化 筛选：输入特定的信息，以便更容易地找出需要的文件 文件 二、资源管理器模式下的功能说明

全部：将所有信息存入软盘。注：如果程序过多，则有可能存档失败。此时需要单独将应用程 序存档，再将其它设置进行存档。 应用程序：将程序栏内的所有程序存入软盘中 机器参数：将不同型号机器人的参数存入软盘中 配置：-> 登陆数据：将机器人操作时候的操作记录存入软盘中 输入/输出端配置：机器人和外围设备通讯接口配置 输入/输出长文本：机器人和外部设备通讯的基本通讯协议配置 库卡工艺包：为每个行业不同应用专门开发的工艺软件的配置 配置

请参看存档，还原即将存档的资料重新拷贝回机器人 输入/输出端：-> 输入/输出端驱动程序-> 提交解释程序-> 状态键：如果有安装库卡工艺包，则功能选择栏会出现相应的功能键 手动移动-> 用户组：有三个对应选项：用户，仅可以进行基本操作；专家：可以使用高阶编程语句进行软 件编写；管理员：可以对系统配置进行更改。 当前工具/基坐标：当前系统所用的工具类型或者基坐标类型。在正常情况下只有更换焊枪系 统以及外部轴系统需要用到此功能 工具定义：-> 开/关选项：-> 杂项：-> 配置

学科门类：单位代码： 毕业设计说明书（论文） 数控机床上下料机械手设计 学生姓名 所学专业 班级 学号 指导教师 XXXXXXXXX系 二○**年X X月

任务书 任务下达日期：20** 年 3 月13 日 设计（论文）开始日期：20** 年 3 月13 日 设计（论文）完成日期：20** 年 6 月20 日 一、设计（论文）题目：数控机床上下料机械手设计 二、专题题目：高速切削的数控加工工艺 三、设计的目的和意义：通过对机械设计制造及其自动化专业机制方向大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的检测、控制仪器的制作，能够充分、完整地体现电子信息工程专业类毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论到实践的有机结合。本设计能够广泛应用于家庭、车站、码头、医疗机构等需要对人体温度进行实时检测的场所，满足用户对体温实时测试的要求，并能够对体温进行实时显示和对体温异常现象进行报警。目前，本设计的国内外研究及应用主要体现在2003年全国抗击“非典”期间，清华大学深圳研究所研制的“红外数字体温计”以及同时期出现的国内其他生产厂家制作的“数字遥感体温计”。 四、设计（论文）主要内容：（1）机械手的整体结构设计及其总装图、液压 系统图和PLC接线图以及具体零件图的绘制（一张零号图，三张一号图，二 张二号图，合计三张零号图）（2）具体设计过程及其合理性的文字说明。 五、设计目标：完成对机械手的总体结构设计，主要是设计合理的液压传动 系统，以及PLC控制程序，能合理地控制机械手上下料。 六、进度计划：20**年3月13日至3月31日进行为期3周的生产实习；4 月1日至4月20日完成对设计题目的资料收集与查询；4月21日至5月31 日完成对设计图纸的绘制；6月1日至6月20日完成毕业设计说明书的编写； 6月21日至6月24日最后的审稿及说明书和图纸的打印。 七、参考文献资料： 1 付永领, 王岩, 裴忠才. 基于CAN总线液压喷漆机器人控制系统设计与实

摘要 本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构;设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的液动系统，绘制了机械手液压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：机械手，液动，可编程序控制器(PLC)

Abstract In this paper, hands on mechanical design of an overall program to determine the coordinates of the robot type and degree of freedom to determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, the design of the mechanical hand gripping the hand-type structure; designed robot arm structure. Designed hydraulic manipulator system manipulator drawn schematic diagram of hydraulic system.The use of programmable logic controller to control the robot, select the appropriate PLC model, based on workflow manipulator developed a PLC control program, the mechanical hand to draw timing diagrams and ladder work and preparation that can be controller programmed control procedures. Key words: mechanical hand, hydraulic, programmable logic controller (PLC)

桁架上下料机械手使用说明书 沈阳数控机床有限责任公司18．20088．

1 一、上下料机械手的用途 本机械手为机床上下料所用。它负责将机械手上下料轨道上的待加工工件移至机床内，待加工完毕后将加工后的工件从机床内取出，返回至机械手上下料轨道上。 二、上下料机械手的组成及作用 本上下料机械手由两部分组成： 1．机械手 它负责将输送线上的待加工工件送到机床内，将加工完的工件从机床内取出，放回最初上料位置。其动作有：爪开合；升降运动；左右移动。其中手爪开合为汽缸驱动，升降运动、左右移动分别由伺服电机驱动。 2．顶升定位装置本装置附在机械手上下料轨道上，它负责将任意姿态放在上下料 轨道上的曲轴以2、3拐径向上的姿态定位。其动作有：两V型板上升， 下降。其中上升、下降动作分别位汽缸驱动。 本文所涉及的左、右方向规定：机械手在机床一侧为左方向，机械手在上料一侧为右方向。 三、上下料机械手的控制 1、下料机械手信号的布置及定义（图一） 2

1 上下料机械手信号布置图图、机械手控制过程 2 上料动作）（1 机械手的初始位置设定在上下料轨道的上方发出初位信号，就绪）亮，且手爪处于打开的状态。当机床需要上料时，向机械HL2灯（、型块上升，将曲轴V2手发出上料信号，升降汽缸得信号（YV2），两（抓 然后机械手执行下降，机械手下降到右下位手爪闭合3拐径顶起，、 机械手上升、上升到右上位、左行、左行到左上位然后下取工件）下降到左下位，，KA3）（降、下降的同时发给机床机械手运行区域信号，手爪打开将工件放到机床内。机械手YV1）PLC发出手爪打开信号（（绿就绪灯）（上升到左上位，同时发给机床机械手下料就绪信号KA2，3 灯）亮，等待机床发给下料指令。 下料动作（2） 当机床加工结束并打开机床门后，机床向机械手发出下料指令。机械手下降的同时发给机床机械手运行区域信号（KA3），下降到左下位手爪闭合（抓取工件）、机械手上升、上升到左上位，右行，右行到右 上位，升降汽缸得信号（YV2），两V型块下降至初始状态，同时机械手下降，下降到右下位发出手爪阀打开信号（YV1），手爪打开，将工件放到上下料轨道上。机械手上升、上升到初位，就绪灯亮，准备就绪等待下一次工作。 3、上下料机械手操作方法上下料机械手有两种操作方式：自动方式和手动方式。由方式选择旋钮确定。 正常生产中使用自动方式，调整及维修时使用手动方式。

数控机床上下料机械手设计 摘要:通过对机械设计、制造及其自动化专业课程的学习，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，以及实际操作中的应用情况，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。重点针对机械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分机械结构以及机械手控制系统（传动系统、驱动系统）进行了详细的设计。同时对其控制系统和液压系统进行了理论分析和设计计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序。设计达到了预期目标。 关键词：机械手；PLC；液压伺服定位；电液系统 目录 第1章前言 (1) 1.1选题背景. 1 1.2设计目的. 1 1.3发展现状和趋势. 1 第2章机械手各部件的设计. 3 2.1机械手的总体设计. 3 2.1.1机械手总体结构的类型. 3 2.1.2具体设计方案. 4 2.2机械手手爪结构的设计. 4 2.2.1设计要求. 4 2.2.2驱动方式. 5 2.2.3典型结构. 5 2.2.4具体设计方案. 6 2.3机械手手腕结构的设计. 7 2.3.1手腕结构的设计要求. 7 2.3.2具体设计方案. 7

2.4机械手手臂构的设计. 8 2.4.1手臂结构的设计要求. 8 2.4.2具体设计方案. 8 2.5机械手腰座结构的设计. 9 2.5.1腰座结构的设计要求. 9 2.5.2具体设计方案. 9 2.6机械手的机械传动机构的设计. 10 2.6.1传动机构设计应注意的问题. 10 2.6.2常用的传动机构形式. 10 2.6.3具体设计方案. 11 2.7机械手驱动系统的设计. 12 2.7.1常用驱动系统及其特点. 12 2.7.2具体设计方案. 12 2.8机械手手臂的平衡机构设计. 12 2.8.1平衡机构的形式. 12 2.8.2具体设计方案. 13 第3章理论分析和设计计算. 14 3.1电机选型有关参数计算. 14 3.1.1有关参数的计算. 14 3.1.2电机型号的选择. 16 3.2液压传动系统设计计算. 18 3.2.1 确定液压系统基本方案. 18 3.2.2 拟定液压执行元件运动控制回路. 19