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機械手論文范文第1篇

簡單的測定方法是人在稻田里能自由行走，且腳印深度不超過1cm，在這樣的條件下，才能保證收獲質(zhì)量，減少機器負荷，控制籽粒含水率，稻谷在收獲期的籽粒含水率要求控制在15％～25％，這樣有利于機械發(fā)揮最大的效率，所以要正確掌握好收獲時機。水稻葉面干燥，無露水，含水率越低越易于收獲；但是太低易造成落地糧增多，增加損失。因此，先期收獲要控制好含水率，盡量避免早晨收獲；后期收獲越迅速越好，盡量減少損失。

作業(yè)前機械技術要求

根據(jù)實際情況選擇收獲機型。目前大多都是機械化插秧，采用有規(guī)律的栽植方式，所以選用半喂入式收獲機械為佳。新購入的機械要按照使用說明書的要求進行調(diào)試：一是清選裝置風量的選擇。應在實際生產(chǎn)中隨時觀察掌握，設定適宜的風量，以達到將雜余清除干凈且不夾帶籽粒的目的，保證糧食質(zhì)量，減少損失。二是夾持鏈張緊度的調(diào)整。將夾持鏈張緊度調(diào)整到最佳程度，保證喂入順利。剛開始使用新機器時要注意磨合，選擇條件好的地塊，用低功率工作一段時間后，再加大功率。對于正常使用中的機械，在按使用說明書的要求進行保養(yǎng)的同時，也要隨時注意清選裝置風量和夾持鏈張緊度的調(diào)整，還要注意清除所有輸送裝置中的雜余，保證輸送裝置的暢通，尤其是輸送二次脫粒的輸送裝置，極易被使用者忽視。每個輸送裝置都有一個或幾個雜余清除口，將其打開把雜余清除干凈即可。定時查看動、定刀片的鋒利程度和間隙是否達到要求，以免造成切割秸稈困難，引起收獲損失。對于割刀的檢查和修理要在收獲前進行，如果使用者不熟練可到維修網(wǎng)點進行維護。使用多年閑置的機械前，要對脫離裝置等易磨損部位進行檢查，如磨損嚴重要及時維修和更換。機械在使用中要按說明書的要求做好日常保養(yǎng)工作，確保機械正常使用。

機械手論文范文第2篇

如何實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進程，其根本需要解決的問題就是如何利用農(nóng)業(yè)的機械化逐漸代替手工勞作的現(xiàn)狀。隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，糧食生產(chǎn)以及其他畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，將對農(nóng)業(yè)機械化裝備與技術產(chǎn)生更新的需求。為了滿足農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構的新需求，就要大面積的普及和推廣成熟的農(nóng)業(yè)機械化技術。就現(xiàn)階段而言，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的核心問題就是利用科學技術與農(nóng)業(yè)相結合的方法來實現(xiàn)我們的目標，以科技為核心的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化要與農(nóng)業(yè)機械化協(xié)調(diào)穩(wěn)定的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展會隨著農(nóng)業(yè)科技的進步而不斷變化，它是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的手段和載體，在提高農(nóng)民的勞動生產(chǎn)率，提高糧食產(chǎn)量等方面有著不可替代的作用。

二、農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)民增收的關系

要想把生產(chǎn)效率提高并獲得更高的經(jīng)濟收入，利用農(nóng)業(yè)機械化是很有效的方法。我國的農(nóng)業(yè)只有真正的轉型，才能解放勞動生產(chǎn)力，提高農(nóng)民的收入?，F(xiàn)在技術含量較高的農(nóng)業(yè)機械已初步形成了，不僅更加容易操作，還有配套裝置，設備經(jīng)濟適用，成本低，實際操作的效益很高，而且還在不斷的創(chuàng)新。這不僅開闊了廣大農(nóng)民的眼界，提高了農(nóng)民的素質(zhì)，而且還能學到很多農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化知識。不僅提高了農(nóng)民的整體水平，還能培養(yǎng)一些肯去鉆研技術的農(nóng)機人才，成為帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的領頭人。從而使農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展成為構建人與自然、人與社會和諧發(fā)展的技術保證，來適應農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需求。

我國現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)增長主要依靠對資源的大量開發(fā)和過度利用來實現(xiàn)，我國的耕地面積不到世界的1/10，但氮肥和磷肥使用量卻分別為世界的30%和26%，農(nóng)業(yè)污染量已占全國總污染量的1/3～1/2。農(nóng)業(yè)機械的廣泛使用，使農(nóng)民更快的創(chuàng)造財富，同時也可以加強村與村的合作建設，提高土地的利用率和產(chǎn)出率，同樣能提高廣大農(nóng)民的收入。

三、結語

機械手論文范文第3篇

關鍵詞：上肢康復訓練機器人 青島大學碩士開題報告范文 青島論文 開題報告

一、 選題的目的和意義

據(jù)統(tǒng)計,我國60 歲以上的老年人已有1.12 億。伴隨老齡化過程中明顯的生理衰退就是老年人四肢的靈活性不斷下降，進而對日常的生活產(chǎn)生了種種不利的影響。此外，由于各種疾病而引起的肢體運動性障礙的病人也在顯著增加，與之相對的是通過人工或簡單的醫(yī)療設備進行的康復理療已經(jīng)遠不能滿足患者的要求。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，這個特殊群體已得到更多人的關注，治療康復和服務于他們的產(chǎn)品技術和質(zhì)量也在相應地提高，因此服務于四肢的康復機器人的研究和應用有著廣闊的發(fā)展前景。

目前世界上手功能康復機器人的研究出于剛起步狀態(tài)，各種機器人產(chǎn)品更是少之又少，在國內(nèi)該領域中尚處于空白狀態(tài)，臨床應用任重而道遠，因此對手功能康復機器人的研究有廣闊的應用前景和重要的科學意義。

目前大多數(shù)手功能康復設備存在以下一些問題：康復訓練過程中，缺乏對關節(jié)位置、關節(jié)速度的觀測和康復力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數(shù)手功能康復設備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復治療過程的力位信息和康復效果不能建立起有效地評價。本課題針對以上問題，采用氣動人工肌肉驅動的手指康復訓練機器人實現(xiàn)手指康復訓練的多自由度運動，不僅降低了設備成本，更重要的是提高了系統(tǒng)對人類自身的安全性和柔順性，且具有體積小，運動的強度和速度易調(diào)整等特點。

課題的研究思想符合實際國情和康復機器人對系統(tǒng)柔順性、安全性、輕巧性的高要求 。它將機器人技術應用于患者的手部運動功能康復，研究一種柔順舒適、可穿戴的手功能康復機器人，輔助患者完成手部運動功能的重復訓練，其輕便經(jīng)濟、穿卸方便，尤其適于家庭使用，既可為患者提供有效的康復訓練，又不增加臨床醫(yī)療人員的負擔和衛(wèi)生保健。

綜上所述，氣動人工肌肉驅動手指康復訓練機器人的設計是氣壓驅動與機器人技術相結合在康復醫(yī)學領域內(nèi)的新應用，具有重要的科學意義。

二、 國內(nèi)外研究動態(tài)

2.1 國外研究動態(tài)

美國是研究氣動肌肉機構最多的國家，主要集中在大學。

華盛頓大學的生物機器人實驗室從生物學角度對氣動肌肉的特性作了深入研究，從等效做功角度建模，并進行失效機理分析，制作力假肢和仿人手臂用于脊椎反射運動控制研究。

vanderbilt 大學認知機器人實驗室(cognitive robotics lab, crl)研制了首個采用氣動肌肉驅動的爬墻機器人，并應用于驅動智能機器人(intelligent soft-arm control, isac)的手臂。

伊利諾伊大學香檳分校的貝克曼研究所對圖像定位的5自由度soft arm 機械手采用神經(jīng)網(wǎng)絡進行高精度位置控制和軌跡規(guī)劃。亞利桑那州立大學設計了并聯(lián)彈簧的新結構氣動肌肉驅動器，可以同時得到收縮力和推力，并與工業(yè)界合作開發(fā)了多種用于不同部位肌肉康復訓練的小型醫(yī)療設備。

英國salford 大學高級機器人研究中心對氣動肌肉的應用作了長期的系統(tǒng)研究，開發(fā)了用于核工業(yè)的操作手、靈巧手、仿人手臂以及便攜式氣源和集成化氣動肌肉，目前正在研究10 自由度的下肢外骨骼以及仿人手的遠程控制。

法國國立應用科學學院(instituted national dissidences appliqués, insa)研究了氣動肌肉的動靜態(tài)性能和多種控制策略，目前正在研制新型驅動源的人工肌肉以及在遠程醫(yī)療上的應用。

比利時布魯塞爾自由大學制作了新型的折疊式氣動肌肉用于驅動兩足步行機器人，實現(xiàn)了運動控制。

日本bridgestone 公司在rubber tauter 之后又發(fā)明了多種不同結構的氣動肌肉。德國festoon 公司發(fā)明了適合工業(yè)應用的氣動肌腱fluidic muscle，壽命可達1000萬次以上，同時還對氣動肌肉的應用作了許多令人耳目一新的工作。英國shadow 公司研制了目前世界上最先進的仿人手。美國的kinetic muscles 公司與亞利桑那州立大學合作開發(fā)了多種用于肌肉康復訓練的小型醫(yī)療設備。

lilly采用基于滑動模的參數(shù)自適應控制策略，實現(xiàn)了單氣動肌肉驅動的關節(jié)位置控制。

2.2 國內(nèi)研究動態(tài)

自20 世紀90 年代以來，我國陸續(xù)開始了氣動肌肉的研究。

北京航空航天大學的宗光華較早開始氣動肌肉的研究，分析了其非線性特性、橡膠管彈性及其自身摩擦對驅動模型的影響，并應用于五連桿并聯(lián)機構，通過剛度調(diào)節(jié)實現(xiàn)柔順控制。

上海交通大學的田社平等運用零極點配置自適應預測控制、非線性逆系統(tǒng)控制以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡方法，實現(xiàn)單自由度關節(jié)的快速、高精度位置控制。

哈爾濱工業(yè)大學的王祖溫等分析了氣動肌肉結構參數(shù)對性能的影響、氣動肌肉的靜動態(tài)剛度特性以及與生物肌肉的比較，提出將氣動肌肉等效為變剛度彈簧，設計了氣動肌肉驅動的具有4 自由度的仿人手臂、外骨骼式力反饋數(shù)據(jù)手套和6 足機器人，采用輸入整形法解決關節(jié)階躍響應殘余震蕩問題。

北京理工大學的彭光正等先后進行了單根人工肌肉、單個運動關節(jié)以及3 自由度球面并聯(lián)機器人的位置及力控制，采用了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多種智能控制算法，并設計了6 足爬行機器人和17 自由度仿人五指靈巧手。

哈爾濱工業(yè)大學氣動中心的隋立明博士也通過實驗得到了氣動人工肌肉的一個更簡潔的修正模型和經(jīng)驗公式并對兩根氣動人工肌肉組成的一個簡單關節(jié)系統(tǒng)進行實驗建模和采用位置閉環(huán)的控制方法進一步驗證氣動人工肌肉的模型。

上海交通大學的林良明也對氣動人工肌肉的軌跡學習控制進行了仿真研究給出了學習的收斂性的初步結論為下一步的學習控制奠定了基礎。其中田社平通過對氣動人工肌肉收縮在頻率域上的數(shù)學模型并對它的結構及其靜動態(tài)特性進行了理論分析建立了相應的靜態(tài)力學方程。

2003年付大鵬等，以機械手抓取物體為分析對象，采用矩陣法來描述機械手的運動學和動力學問題，以四階方陣變換三維空間點的齊次坐標為基礎，將運動、變換和映射與矩陣計算聯(lián)系起來建立了機械手的運動數(shù)學模型，并提出了機械手運動系統(tǒng)優(yōu)化設計的新方法，這種方法對機械手的精密設計和計算具有普遍適用意義。

2005年車仁煒，呂廣明，陸念力對5自由度的康復機械手進行了動力學分析，將等效有限元的方法應用到開式的5自由度的康復機械手的動力分析中，這種方法比傳統(tǒng)的分析方法建模效率高、簡單快捷，極其適合現(xiàn)代計算機的發(fā)展，的除了機械臂的動力響應曲線，為機械手的優(yōu)化設計及控制提供理論依據(jù)。

2008年北京聯(lián)合大學張麗霞，楊成志根據(jù)拿取非規(guī)則物品的任務要求，采用轉動機構和連桿機構相結合，設計了五指型機器手，手指彎曲電機與指間平衡電機耦合驅動，實現(xiàn)了機器手的多角度張開、抓握運動方式,對實用型仿人機器手的機構設計有參考意義。

2009年楊玉維等人對輪式懸架移動2連桿柔性機械手進行了動力學研究與仿真，。采用經(jīng)典瑞利.里茲法和浮動坐標法描述機械手彈性變形與參考運動間的動力學耦合問題， 綜合利用拉格朗日原理和牛頓.歐拉方程并在笛卡爾坐標系下，以矩陣、矢量簡潔的形式構建了該移動柔性機械手系統(tǒng)的完整動力學模型并進行仿真。

2009年羅志增，顧培民研究設計了一種單電機驅動多指多關節(jié)機械手，能夠很好的實現(xiàn)靈巧、穩(wěn)妥的抓取物體，這個機械手共有4指12個關節(jié)。每個手指有3個指節(jié)，由兩個平行四邊形的指節(jié)結構確保手指末端做平移運動，這種設計方案很好的實現(xiàn)了控制簡單、抓握可靠的目的。

從目前來看，國內(nèi)對氣動人工肌肉的研究仍處于剛起步的階段。有關氣動人工肌肉的研究與國外還有相當?shù)牟罹鄬鈩尤斯ぜ∪庵械脑S多問題，還沒有進行深入的研究。此外，采用氣動人工肌肉作為機器人驅動器的研究還不成熟。

三、 主要研究內(nèi)容和解決的主要問題

目前大多數(shù)手功能康復設備存在以下一些問題:康復訓練過程中，缺乏對關節(jié)位置、關節(jié)速度的觀測和康復力的柔順控制，安全性能有待提高;大多數(shù)手功能康復設備沒有拇指的參與;感知功能差，對康復治療過程的力位信息和康復效果不能建立起有效地評價。為此，課題主要研究內(nèi)容：設計一種結構簡單，易于穿戴，并且安全、柔順、低成本，使用方便的氣動手功能康復設備。對氣動手指康復系統(tǒng)進行機構運動學分析、用mat lab軟件對康復訓練機器人的康復治療過程的力位信息進行仿真分析。

要實現(xiàn)上述的目標，系統(tǒng)中需要著重解決的關鍵技術有：

(1)基于已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構部分的設計，對手指康復訓練方法分析和提煉。 主要包括：人手部的手指彎曲抓握動作分析，氣壓驅動關節(jié)機構自由度的優(yōu)化配置。使機械手能夠實現(xiàn)手指的彎曲、物體的抓握等手部癱瘓患者不能實現(xiàn)的動作。

(2)對機器人機械機構的運動學分析。主要包括：氣壓驅動的手指關節(jié)外骨骼機械機構的運動學分析。

(3)機器人機構的力位信息仿真。主要包括：用mat lab軟件進行機器人氣壓驅動終端的力位信息 仿真。

根據(jù)總體方案設計以及工作量的要求，外附骨骼機械手系統(tǒng)是上肢康復訓練機器人的一部分，本文主要是研究手指康復機械系統(tǒng)運動學、動力學分析工作。

四、論文工作計劃與方案

論文工作計劃安排：

2010年9月——2011年6月準備課題階段：

主要工作：學習當今最先進的機器人設計技術;學習用matlab軟件進行計算仿真及優(yōu)化，查閱國內(nèi)外的資料，對康復機械手作初步了解。

2011年7月——2011年9月課題前期階段

主要工作：課題方案設計，擬寫開題報告，開題。

2011年10月——2012年7月課題中期階段

主要工作：開始具體課題研究工作，根據(jù)已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構部分設計，對手指康復訓練方法分析和提煉。研究手指康復機械系統(tǒng)運動學、動力學分析工作。

2012年8月——2012年12月課題后期階段

主要工作：對手指康復機器人進行模擬仿真，對設計進行優(yōu)化，并在此基礎上進一步完善課題。

2013年1月——2013年4月結束課題階段

主要工作：整理相關資料，撰寫論文，準備進行畢業(yè)論文答辯。

2013年5月——2013年6月論文答辯階段

主要工作方案：

1. 完成學位課與非學位課學習的同時，進行市場調(diào)研，對手指康復機械手作初步了解。

2. 查閱資料，了解氣動手指康復機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。

3. 分析已有上肢康復訓練機器人外骨骼機械手機械結構的部分設計。

4. 對現(xiàn)有手指康復訓練方法設計進行分析和提煉，分析其優(yōu)缺點。

5. 開始具體設計工作。

機械手論文范文第4篇

論文關鍵詞：PLC,三維機械手,步進控制

隨著自動化控制領域的不斷發(fā)展，智能機械手的不斷推新，機器人手臂的智能化程度不斷提升，連續(xù)多角度控制的機器人手臂的出現(xiàn)，給機械手的教學帶來了新的挑戰(zhàn)。原來的教學機械手均以兩維空間模擬仿真教學為主。自2007年全國電工電子技能大賽以來，三維空間的機械手的教學需求尤為突出。

一、三維機械手的硬件結構

圖1所示是該三維機械手的實物圖。整個三維機械手能完成八個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪緊松。手爪提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出或縮回可任意定位。磁性傳感器用來檢測手爪提升氣缸處于伸出或縮回位置。手爪抓取物料由單向電控氣閥控制，當單向電控氣閥得電，手爪夾緊磁性傳感器有信號輸出，指示燈亮，單向電控氣閥斷電，手爪松開。旋轉氣缸用來控制機械手臂的正反轉，由雙向電控氣閥控制。接近傳感器用來判斷機械手臂正轉和反轉到位后，接近傳感器信號輸出。雙桿氣缸用來控制機械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個磁性傳感器，檢測氣缸伸出或縮回位置。緩沖器對旋轉氣缸高速正轉和反轉到位時，起緩沖減速作用。

二、三維機械手的動作過程

圖2所示是該三維機械手的動作示意圖。當需將工件有右工作臺搬至左工作臺時，在按下啟動的時候，右工作臺傳感器判斷有無工作，若有機械手動作，若無，機械手停止。當機械手左旋并前伸到位準備下降時，為了確保安全，必須在左工作臺上無工件時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到左工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應自動停止下降。

圖1 三維機械手實物圖 圖2三維機械手動作示意圖

三維機械手的工作過程為：（1）從原點開始前伸；（原點位置為機械手右旋到限位，手臂縮回，手爪上升到上限位，手爪放松）（2）到前限位后開始下降；（3）倒下限位后，機械手加緊工件，延時2s；（4）上升；（5）到上限位后，縮回；（6）到后限位后，左旋；（7）到左限位后，前伸；（8）到前限位后，下降；（9）到下限位后，機械手松開，延時2s；（10）上升；（11）到上限位后，縮回；（12）到后限位后，右旋，返回原點。

根據(jù)三維機械手的工作過程及要求，可以畫出機械手的動作流程圖，如圖3所示。

圖3 機械手動作流程圖 圖4機械手狀態(tài)轉移圖

三、PLC硬件的選擇和I/O點分配

PLC的種類非常多，根據(jù)三維機械手的控制要求，由于其輸入、輸出節(jié)點少，要求電氣控制部分體積較小，成本低，并能夠用計算機對PLC進行監(jiān)控和管理，故選用日本三菱（MITSUBISHI）公司生產(chǎn)的多功能小型FX1N-40MR-001主機。該機型合計有輸入輸出點40個，其中24個輸入點和16個輸出點，采用繼電器方式有觸點輸出，能交流、直流負載兩用。內(nèi)部主要有：輔助繼電器1280個，其殊功能輔助繼電器256個，斷電保持輔助繼電器1152個；狀態(tài)繼電器1000個；定時繼電器256個；計數(shù)繼電器256個；數(shù)據(jù)寄存器8256個。

根據(jù)圖3所示的三維機械手動作流程圖，確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點分配，如表1所示。

根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出機械手的狀態(tài)轉移圖，如圖4所示。

四、控制程序的設計方法及編程運行

常用的PLC程序設計方法有經(jīng)驗法和順序功能法。根據(jù)圖4狀態(tài)轉移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。

表1 三維機械手控制I/O分配表

輸入

輸出

名稱

輸入點

名稱

輸出點

停止

SB1

X0

手爪緊/松氣缸閥

YV1

Y1

啟動

SB2

X1

手臂氣缸伸出閥

YV2

Y2

物品檢測傳感器

SQ0

X2

手臂氣缸縮回閥

YV3

Y3

氣動手爪傳感器

SQ1

X3

提升氣缸下降閥

YV4

Y4

旋轉左限位接近傳感器

SQ2

X4

提升氣缸上升閥

YV5

Y5

旋轉右限位接近傳感器

SQ3

X5

旋轉氣缸左移閥

YV6

Y6

伸出臂前點限位傳感器

SQ4

X6

旋轉氣缸右移閥

YV7

Y7

縮回臂后點限位傳感器

SQ5

X7

提升氣缸上限位傳感器

SQ6

X10

提升氣缸下限位傳感器

SQ7

X11

圖5 步進控制梯形圖

圖5中，M8044是用作原點條件，判斷機械手是否在原點開始工作。

如果要實現(xiàn)斷電保護，在圖5的步進控制梯形圖中，將普通輔助/計時/狀態(tài)繼電器均換成斷電保護型。

上電后，直接初始狀態(tài)繼電器S0，在滿足原點條件繼電器M8044下，按下啟動按鈕SB2，X1得電，進入等待狀態(tài)繼電器S20；此時物品檢測傳感器SQ0檢測到上料端有料，X2得電，進入機械手臂伸出狀態(tài)S21；機械手伸出Y2得電，機械手前伸到前限位時，進入機械手下降狀態(tài)；機械手下降Y4得電，機械手下降到下限位時，進入機械手抓料延時狀態(tài)；機械手抓緊并延時，延時時間到，進入機械手上升狀態(tài)…………如此，每當該步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉移進入下一工作步，進行動作。

需要停止時，按下停止按鈕SB1,X0得電，停止標志繼電器M0得電并自鎖，當機械手右旋到有限位時，如果停止標志有信號，則機械手回到初始狀態(tài)，如果停止標志沒有信號，則機械手進行下一周期的搬運工作。

五、結束語

本文以三維機械手為例介紹了日本三菱MITSUBISHI公司生產(chǎn)的FX1N系列微型可編程控制器在步進控制中的設計應用。闡述了三維機械手的動作原理，設計要求，程序設計方法等。本文介紹的程序在實際生產(chǎn)和各屆各級電工電子技能大賽中獲得成功的應用。

參考文獻

[1] FX1N series Programmable Controllers Hardware Manual，Mitsubishi electric corporation，1999

[2] MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION 三菱微型可編程控制器MELSEC-F FX1N使用手冊 2007.11.

[3] 亞龍YL-235A型光機電一體化實訓考核裝置實訓指導書.亞龍科技集團.2008.

機械手論文范文第5篇

關鍵詞：三菱M60S；加工中心；盤式刀庫；機械手；大直徑刀；換刀

1 圓盤式刀庫大端面刀換刀問題分析和設計

首先，圓盤式刀庫換刀只需要將目標刀與主軸到交換，它不同與斗笠式刀庫必須處理還刀，所以為縮短換刀找刀時間可用T碼命令先讓刀庫備好刀，程序執(zhí)行到換刀名令時直接就可以進行換刀動作。程序T碼控制刀盤將目標刀找到并將到套倒下來。當程序遇到M06命令時，Z軸回到第二參考點主軸準停定位->機械手刀臂旋轉抓刀->氣缸松刀->刀臂旋轉換刀->汽缸緊刀->刀臂回原點->換刀完成。

其次，隨機找刀、機械手換刀控制基本原理：Txx代碼激活刀庫控制。PLC根據(jù)編程刀具號計算出該刀具所在的刀套位置，以及就近找刀的方向。位置通過PLC指令[S.ATC K1]方向尋找，通過指令[S.ROT K1]尋找。由PLC程序控制刀庫按就近方向轉動到編程刀具所在的位置，等待換刀。最后，M06啟動PLC換刀，換刀過程說明：步驟一：刀套倒刀；步驟二：機械手扣刀；步驟三：主軸松刀；步驟四：機械手交換刀具；步驟五：主軸緊刀；步驟六：機械手回原點；步驟七：刀套回刀，換刀步驟通過PLC程序控制，刀具交換通過[S.ATC K4]指令。

2 大小刀的換刀控制的分析研究

由于用戶在使用機床時常會用到端面飛刀等大直徑的刀具（簡稱大刀），這些刀具裝入刀庫后左右相臨的刀套內(nèi)就無法放入刀具。圓盤式（機械手）刀庫采用的是隨機換刀，刀具所在的刀套并不固定，如果換大直徑的刀就有可能和相臨的刀具發(fā)生碰撞，所以PLC需要對此種情況進行處理。PLC程序設計思路和解決方法：要解決此問題最關鍵的就是要讓大刀兩側的刀位空出來，當換刀時首先把大刀放入兩側是空刀的刀套里。本次設計的刀庫為24把刀的圓盤式刀庫，由于大刀要占用左右的刀套位，極限情況下24位可以裝下11把刀，但由于實際使用中幾乎不會要使用到如此多的大刀，故本次設計最大大刀容量為9九把（可修改成11把）刀庫容量也可以增加。PLC定義T0～T24為小刀刀號，T51～T59為大刀刀號，刀套空位為99。刀號的設定須在刀庫登錄表里，刀庫登錄表根據(jù)實際使用情況設置。特別注意：允許的大刀最大直徑必須小于刀庫允許普通刀具直徑的的兩倍（目前使用的刀具都小于允許直徑的兩倍），否則大刀與大刀之間交換會發(fā)生碰撞，刀具重量不能超過刀庫允許重量。大刀交換規(guī)則：小刀可放進大刀的刀套內(nèi)，大刀不可放進小刀刀套內(nèi)。換刀情況分析有以下四種：主軸小刀和刀庫小刀交換，一次性換刀；主軸小刀和刀庫大刀交換，一次性換刀，主軸小刀放進大刀刀套中；主軸大刀和刀庫小刀交換，先將原大刀刀套中的小刀換到主軸上，在將小刀與小刀交換；主軸大刀和刀庫大刀交換，一次性換刀。換刀相關保護和報警①換刀前判斷刀臂是否在原點，否則報警不執(zhí)行換刀。②刀套和打刀缸的動作受到PLC監(jiān)控，超出時間會發(fā)出報警，終止換刀。③檢查刀庫表中刀號與主軸刀號是否重復，發(fā)出報警信號。④大刀換刀時檢查大刀刀套兩側是否為空刀位，如果不是則發(fā)出報警，終止換刀。⑤檢查當前刀套內(nèi)的刀號是否是空刀位，是則不進行換刀，發(fā)出報警。換刀刀號判斷PLC說明。通過D60中的T碼與K實數(shù)進行比較，把比較的結果送入M1000～M1008。利用比較的結果M1000～M1008判斷目前換刀的狀態(tài)，將結果送入M600～M603。M600：T碼小刀與主軸小刀交換；M601：T碼小刀與主軸大刀交換；M602：T碼大刀與主軸小刀交換；M604：T碼大刀與主軸大刀交換；通過判斷的換刀狀態(tài)按照PLC程序框圖的方式執(zhí)行。

3 結語

用戶在使用機床時常會用到端面飛刀等大直徑的刀具，這些刀具裝入刀庫后左右相臨的刀套內(nèi)就無法放入刀具。根據(jù)公司項目要求并兼顧成本和機床功能，通過系統(tǒng)控制解決了大端面刀等大直徑刀具的換刀問題，為客戶提高生產(chǎn)效率，從而提高其經(jīng)濟效益做出了一定的貢獻。圓盤式（機械手）刀庫采用的是隨機換刀，刀具所在的刀套并不固定，如果換大直徑的刀就有可能和相臨的刀具發(fā)生碰撞，所以PLC需要對此種情況進行處理。要解決此問題最關鍵的就是要讓大刀兩側的刀位空出來，當換刀時首先把大刀放入兩側是空刀的刀套里，然后再進行換刀。在此設計中還為客戶完善了使用過程中的一些輔助功能，使客戶使用更方便、更安全，得到了客戶的認可。通過三菱圓盤式（機械手）刀庫加工中心開發(fā)過程，使我收獲頗多，為了讓更多人分享享我的經(jīng)驗所得，特寫這篇論文，供大家參考學習。

[參考文獻]

[1]張俊勇，趙小剛.刀庫合理布置在加工中心的應用[J].裝備制造技術. 2009（06）.