认识刀库与机械手的结构资料

机械手的组成2009-4-29 来源：阅读：495次我要收藏工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。

1.执行机构（1）手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。

手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。

传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。

（2）腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。

手腕有独立的自由度。

有回转运动、上下摆动、左右摆动。

一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。

目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于2700）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。

因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。

（3）臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。

它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。

臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。

如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。

因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。

手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。

因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。

（4）行走机构有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段。

2.驱动机构驱动机构是工业机械手的重要组成部分。

机械手基本认识什么是机械手？机械手（Robotic Arm），也叫机器人手臂，是一种能够模拟人类手臂动作并执行各种任务的自动化装置。

它由一系列的关节组成，可以进行多轴运动，并且通常配备有各种各样的工具，比如夹具、吸盘等。

机械手可以在工业生产线、医疗器械操作、仓储物流等领域中扮演重要角色。

它们具有精准、高效、重复性好等特点，能够完成繁重、危险或需要精细的工作任务，并且减轻了人力劳动的压力。

机械手的组成机械手通常由以下几个重要组成部分构成：1.底座（Base）：机械手的起始点，固定在工作平台上，提供了整个机械手的支撑点。

2.关节（Joint）：机械手的关节连接部分，一般由电机、减速器和传感器组成，用于控制机械手的运动。

3.连杆（Link）：机械手的连接部分，由金属或塑料材料构成，用于连接机械手的各个关节。

4.驱动系统（Drive System）：机械手的运动驱动装置，通常由电机、齿轮和皮带组成，用于提供机械手的动力。

5.末端执行器（End Effectors）：位于机械手末端的工具，可以是夹具、吸盘、喷枪等，用于完成具体的任务。

6.控制系统（Control System）：机械手的大脑，由控制器、传感器等组成，用于控制机械手的运动、感知外界环境并做出反应。

机械手的工作原理在机械手的工作过程中，控制系统会根据预先设定的程序和输入信号来控制关节的运动，从而带动机械手完成各种任务。

首先，控制系统会接收外部输入信号，比如传感器的反馈信号或者人机交互界面的操作指令。

然后，通过算法处理这些信号并生成控制指令。

接下来，控制指令会传递到驱动系统中，驱动电机开始工作，使机械手的各个关节开始运动。

每个关节的运动受到控制系统的精确控制，从而实现机械手的多轴运动。

最后，机械手的末端执行器会根据控制系统的指令完成具体的任务。

比如，夹具会夹取物件，吸盘会吸取物件并搬运等。

机械手的应用领域机械手的应用领域非常广泛，以下是一些常见的应用领域：1.工业自动化：机械手在工业制造中起到至关重要的作用，可以完成装配、搬运、焊接等各种任务，提高生产效率和产品质量。

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 I 页本科毕业设计（论文）加工中心机械换刀手结构设计摘要机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。

机械手的目的是为了使加工中心能够更快的的工作，使加工中心能够得到更加充分的利用，以实现其的价值所在；再者，由于使用了机械手，减少由于人工换刀带来的低生产效率和容易出事故的弊端。

加工中心的自动换刀装置，通常是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征。

因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益。

自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手部分更是如此。

本次设计思路是利用机械手的运动来实现加工中心的换刀。

机械手的运动由三种运动组成即：旋转、升降和手爪的自锁。

机械手的旋转运动主要负责交换刀具，其驱动装置由两相互啮合的齿轮传动来实现，动力则由步进电机驱动提供，控制步进电机的每秒脉冲数，就可以准确的控制其位置。

机械手的升降运动主要负责拔刀、插刀，其驱动装置由齿轮齿条啮合把旋转运动变为直线运动，同样控制步进电机的每秒脉冲数和实现对三相中的任意一相一直保持通电以实现抱闸。

其手爪自锁主要利用电磁感应来实现，顶杆后面用弹簧连接用于在断电后能自由返回到原来的位置。

关键词：机械手；加工中心；电磁感应；刀具AbstractThe machine hand is the main tool in the install of automatic tool change,which shoulder carrying the knife onto the principal axis,then,put the have been used knife of the principal axis return to the tool. Purpose of the machine hand is in oder to making the central machining work more quickly and be used more fully.In other hand,using machine hand can improve the low produce efficiency and reducing the accident. The automatc tool change install of the central machining ,is usually composing of the machine hand and tool,which is the symbol of the central machining . So the central machining maker study the automatic tool change on the quickly move and good reliability .Vigorously, in oder to gain huge benefit in the intense competition market.The automatic tool change is the core content to the central machining, so allthe maker are all keeping secret and do not open,especially the machine hand.In my graduation design,the main thinking is using the machine hand to complete exchanging the knife.movement of the machine hand is make up by three kind movement.The whirling of the machine hand is in charge of exchanging the knife。

盘式刀库机构分析1盘式刀库机构组成盘式刀库机构主要由动力传动装置，刀盘，机械手等主要部件组成。

1.1动力传动装置主要由交流伺服电机经过减速机构，带动齿圈，使之与齿圈通过螺栓连结的12个工位刀盘旋转。

可以通过数控系统对电机进行控制，实现需要的转速。

1.2刀盘设计刀盘通过螺栓与齿圈连接固定，由刀库的传动装置驱动齿圈，带动刀盘旋转，实现自动换刀过程的选刀和定位。

刀盘有12个工位，每个工位安装一组2个刀夹定位块，每组定位块上均可放置所需的刀夹，刀具。

1.3机械手设计机械手由机械手臂和手指2部分组成。

机械手臂在液压的控制下带动机械手指进行工作。

推拉油缸右端的送刀进油口来油时，推动活塞带动机械手手臂将刀架所需更换的刀夹从刀库中送出，此时左端的取刀进油口回油。

同时，液压油经导向杆内的油孔作用于机械手手臂的小活塞上，推动手指钩，完成勾住刀夹的动作。

推拉油缸左端的取刀进油口来油时，推动活塞带动机械手臂将刀架不需要的刀夹取回刀库，此时右端的送刀进油口回油。

2工作原理盘式刀库的工作主要由机械手臂的3个位置（1.机械手臂在刀盘旋转的时候的位置；2.从刀盘取刀到将刀具送回刀盘的位置；3.将刀具从车床上取出及将刀具送到车床的位置）和机械手指的放松和夹紧2种状态来实现的。

机械手臂的定位通过位置判断开关来实现，通过无触点式接近开关来控制机械手臂的移动。

换刀过程开关包括机械手初始位置判断开关，取刀到位判断开关，送刀到位判断开关3部分，选用无触点式接近开关。

3个开关通过调整用安装支架固定在刀库连接板上，因结构需要，共用1个感应块，感应块分3个感应区域，每个区域对应1个开关。

在结构上，把3个开关固定在与机身相连的滑轨上，以螺栓连接固定。

需要调整时只需将螺栓松开将开关在滑轨上移动后再固定就可以实现初始位置，取刀位置和送刀位置的调整。

而且在取，送刀的过程中直接利用无触点式接近开关直接发出信号，配合反应迅速的液压系统，可以实现取，送刀动作在控制上的精确执行，完成整个换刀过程。

主轴部件结构图7815型数控车床主轴部件结构图32型数控铣床主轴部件结构图THK6380加工中心主轴部件结构图主轴准停装置原理图进给传动部件结构图坐标轴进给传动系统结构布置形式电动机与丝杠直联式步进电动机与丝杠的联接向整法圆柱薄片齿轮周向弹簧错齿调整法简图圆柱薄片齿轮可调拉簧错齿调整法简图斜齿轮垫片、压簧调整锥齿轮弹簧调整法齿轮齿条啮合齿侧隙消除法结构简图滚珠丝杠结构螺纹滚道的结构形式简图垫片调整式的滚珠丝杠螺母副纹调整式的滚丝杠螺母副齿差调整式的滚珠丝杠螺母副导轨部件结构图直线滚动导轨副结构滚动导轨预加负载的方法直线滚动导轨副的固定滚动导轨块理轨理工作台部件结构图多齿盘分度工作台结构图带交换托盘的多齿盘分度工作台数控分度工作台加工中心回转工作台工作台夹紧构夹紧环联轴器结构图刀架和机械手部件结构图立式四方刀架结构回转刀架刀库种类链式刀库换刀位置各种链式刀库单臂单手式机械手手臂和手爪结构加工中心自动换刀装置向与向滑台回转立柱与机械手回转运动机械手臂结构图换刀装置各部分位置关系图检测装置结构图直线感应同步器结构。