毕业设计（论文）-一种新型机械手控制系统的设计与实现.doc

全套图纸加扣30122505821一种新型机械手控制系统的设计与实现一种新型机械手控制系统的设计与实现机械0504指导教师：摘要：摘要：机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、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：关键词：液压式；换刀机械手；控制系统；设计全套图纸加扣30122505822ThecontrolsystemdesignandimplementationforanewmanipulatorAbstract:Themanipulatorcanimitatethefunctionofmotionofmanshandandarmitistheautomaticoperationinstallmentthatcancaptureandcarryobjectorhandingtools.Itmayreplacepersonsheavylabortoachievetheproductionofmechanizationandtheautomationitalsocanoperateundertheadverseenvironmentprotectingthepersonalsafetythusitiswidelyusedinmachinerymanufacturingmetallurgyelectronicslightindustryandatomicenergy.ThemainissuewefocusonisthecontrolsystemdesignandimplementationofthetoolchangemanipulatorforCNCmachine.Inthecurrentmarketmanipulatorsaremorecomplexhavehighcostsandmostlyusedinsomelargeenterprises.TheATCwedesignfortheNCmachinecannotonlymeetthefunctionalrequirementsbutalsohasagoodeconomy.InthisprogramwehavecomparedtheadvantagesanddisadvantagesofvariouscontrolsystemsandthefinalselectionisthehydrauliccontrolsystembasedonPLC.Themanipulatorisusedbyhydrauliccontroltoachieveallactionsandbytheordinarystraightcylinderandtherotatinghydrauliccylinderasapowersourceforreducingthecostofmaterial.investigationandresearchwegetreferencedataanalysisthedesignfeaturesofthemachineidentifyworkflowintegratedwitheconomicprecisiontoconsidercomprehensivedesignfactors.Keywords:HydraulicATCManipulatorControlsystemDesign全套图纸加扣30122505823目录目录第一章第一章概述概述.551.11.1引言引言.551.1.1数控机床的特点和发展.51.1.2换刀装置的特点与发展.51.21.2本课题所涉及的软件本课题所涉及的软件.661.2.1CAD技术的应用.61.2.2PROE的应用.61.31.3研究的内容与意义研究的内容与意义.771.3.1课题的来源.71.3.2研究的内容.71.3.3研究的意义.7第二章第二章换刀机械手总体方案设计换刀机械手总体方案设计.992.12.1原理设计原理设计.99全套图纸加扣301225058242.1.1设计思想.92.1.2工作流程.92.22.2方案设计方案设计.10102.2.1传动方案设计.102.2.2控制设计选择.10第三章第三章换刀机械手控制系统的设计换刀机械手控制系统的设计.12123.13.1换刀机械手的工作原理换刀机械手的工作原理.12123.23.2可编程控制器的介绍可编程控制器的介绍.12123.2.1可编程控制器的定义与特点.123.2.2组成.133.2.3工作原理.133.2.4编程.143.33.3换刀机械手控制方案设计换刀机械手控制方案设计.14143.3.1机械手的控制形式.143.3.2机械手控制系统的比较.153.3.3机械手控制系统的设计.15第四章第四章结论与展望结论与展望.17174.14.1结论结论.17174.24.2展望展望.1717全套图纸加扣30122505825致致谢谢.1818参考文献参考文献.1919第一章第一章概述概述1.11.1引言引言.1数控机床的特点和发展数控机床的特点和发展数控机床是由机械设备和数控系统组成的适用于复杂零件加工的高效自动化机床。这种机床能装若干把刀具，在一次装夹中完成铣、镗、钻、扩、铰等。1952年，美国麻省理工学院首先实现了三坐标铣床数控化，数控装置采用真空管电路。1955年，第一次进行了数控机床的批量制造。数控铣床是电子技术、自动控制技术、机械技术的综合运用，使机械加工领域划时代的重大技术突破。数控机床利用编程软件，可方便的将简单工序集中起来，从而大大的提高了零件的加工效率和加工质量。在加工复杂零件时，往往由于其工序高度集中，必须频繁的更换刀具。这样就大大的延长了加工时间。为了实现自动换刀，最早出现了转塔头立式钻镗铣床。但是直到1958年，美国的一家公司首次把铣钻镗等多种工序集中一台数控铣床中，通过自动换刀装置实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。数控机床在提高加工质量、提高经济效率、减少成本等方面是很显著的。与传统的机床相比，它可以大大的缩短加工所需的时间。世界各发达国家一些大规模的机械制造企业，早已采用高效的自动化生产设备。由于市场竞争激烈，各场家不断的改造自己的产品，以适应市场的需求。目前主要朝着高速化、高精度、智能化、复合化的方向发展。.2换刀装置的特点与发展换刀装置的特点与发展在机械加工中，大部分零件都要进行多种工序加工。在一般的数控机床的整个加工过程中，真正用于切削的时间只占整个工作时间的30%左右，其余大全套图纸加扣30122505826部分时间都花在安装、调整刀具、装卸、搬运零件和检查加工精度等辅助工作上。为充分发挥数控机床的作用，数控机床配有自动换刀装置。自动换刀装置的形式是多种多样的，其主要组成部分是刀库、机械手和驱动装置等。虽然换刀过程、选刀方式、刀库结构、机械手类型等各不相同，但都是在数控装置及可编程控制器控制下，由电机、液压或气动机构来驱动刀库和机械手实现刀具的选择与交换。自动换刀装置应满足换刀时间短，刀具重复定位精度高，识刀、选刀可靠，换刀动作简单可靠，体积小，便于安装与维修等要求。我国制造加工技术起步较晚，对ATC的研究也较少。进入90年代以来，北京机床研究所、大连组合机床研究所、济南第一有限公司、北京密云所、大河机床厂、青海机床厂等都对自动换刀装置进行了研究，目前已经取得了很大的成就。例如济南第一机床有限公司对立卧两用换刀机械手进行了全液压式的开发与研究。1.21.2本课题所涉及的软件本课题所涉及的软件.1CADCAD技术的应用技术的应用在现代的设计过程中，CAD(计算机辅助设计)技术已经完全渗透进来了，它给人们的设计工作带来了极大的方便，人们不在想过去一样，用图板和铅笔进行效率很低的设计工作。有了CAD技术，不论是对设计工作还是对以后的制造技术，都是一个非常大的优化。因而其也被视为20世纪最杰出的成就之一，它的应用和发展引起了社会和生产的巨人变革。在本课题中，对CAD的应用也很突出。计算机对设计起着非常重要的辅助作用，具体主要体现在以下儿个方面：计算机作图速度快；修改方便(这是传统手工设计所无法比拟的)；在很多时候能得到比纯手工设计更好的效果，更高的精度。以设计制作一个标志为例，在以前，就算脑子里己经有了很成熟的构思，要把它表达出来我们先得一笔一笔地画形，然后老老实实地填色，填色还得讲究技巧，通常情况会花去数小时时间，但如果在计算机上用平面设计软件如CoreDRAW或者AUTOCAD完成这项工作，一般熟练程度，几分钟便可，而且效果更好。此外，如果需要哪怕一点儿修改，手工就可能要全部重来，而用计算机则不过是几分钟甚至几秒钟的工夫。这只是一个极小的例子。这种优越性在我们需要完成大工作量时会体现得尤为突出。而且，在做机械手设计的过程中，有些尺寸在理论上是需要非常精准的，某个稍有误差，则会影响到整个机械手的设计，但在我们设计中用到CAD，就避免了上述问题。在现代工业设计中，因为有了二维设计软件，我们不仅可以快速地“画”出效果图，还能逼真地模拟出产品的实际效果(包括表面质感和光影等)和准确的透视，从不同的角度展示产品的各个方向和结构部件的效果，因而有时可以省掉做手工模型这一低效率的环节，大大缩短了产品开发的周期。本课题也是对CAD的一次很好的应用，正是CAD的使用，让我们在整个设计过程中受益匪浅。设计中出现的错误，我们可以通过CAD技术进行快速的修正，其二维的图形给人的视觉效果也很好，很直观形象，同时缩短了设计的全套图纸加扣30122505827周期。.2ProEProE的应用的应用ProENGINEER自1988年问世以来，目前已成为世界范围内广泛应用的3DCADCAM系统之一。现已广泛应用于电子、通讯、机械、模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具等各行业。ProE可谓是个全方位的3D产品开发软件，整合了零件设计、产品组、模具开发、NC加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机械设计、动态仿真、应力分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体，其模块众多，功能强大。本课题中虽然没有对其机械手成品进行专门的三维建模，但是在实际的设计中，为解决一些空间结构问题而对部分零件进行了建模，以辅助我们的设计工作，让设计出来的零部件结构更为合理。所以虽然我们并没有最终进行成品建模，但它是我们设计过程中一个不可或缺的工具。为我们能够及时的发现问题提供了很好的保障。1.31.3研究的内容与意义研究的内容与意义.1课题的来源课题的来源本课题来源于如皋市江海科技开发公司研发项目。该公司是一所集产品开发、生产、技术服务、知识产权保护、人才培训于一体的科技型企业。主要从事数控、机电一体化、新产品、新材料开发、研制、生产、计算机网络、技术服务、技术咨询、人才培训，是中国企业远程培训示范基地、全国现代制造技术应用软件课程远程培训单位、全国汽车维修专项技能认证考试站、江苏大学制造业信息化研究中心研发基地、国家CIMS江苏大学授权培训中心南通培训基地、江苏大学如皋教学站、CAXA大学认证教育中心、常州市职业中等学校如皋教学站、江苏省外语、计算机等级考试、全国青少年计算机等级考试考核单位。公司具有雄厚的技术开发能力，为有关单位开发生产出多项科技新产品，同时为多家单位的发明创造提供了很好的条件。公司拥有先进的数控加工中心、数控车床、数控铣床、数控线切割机床、车床等设备；公司现有180台P以上配置的电脑和网络化设备，拥有卫星通信和各类传输设备15台，拥有国内最先进的CAXA制造工程师XP（20节点）、CAXA数控车（20节点）网络版软件，并实现了仿真加工与网络化制造的制造业信息化模式，常年承接模具开发、加工，并与大型高压电器设备厂进行配套生产加工。.2研究的内容研究的内容初期准备工作：（1）调研，查阅资料；（2）熟悉CADProECAXA等软件，为后期画图作好准备；全套图纸加扣30122505828（3）学习PLC可编程控制器的编程等，为控制设计作好准备。主要研究内容：（1）综合考虑各种因素，通过比较确定机械手的最佳控制方案；（2）对机械手进行结构分析，全方位考虑结构安排的合理性，可靠性，稳定性；（3）确定机械手的最佳安放位置；.3研究的意义研究的意义首先，机械手可代替人类来进行工作，一方面在很大程度上减轻了人们的体力劳动，让我们可以把所节省下来的时间用到其他的工作方面，来创造更大的价值。另一方面，由于是机器作业，故而可以在比较恶劣的条件下进行工作，而人们由于自身的条件所限，在某些环境下不易工作，甚至不能工作。在高温、高空和空气质量比较差甚至有毒的环境下，就应该减少人直接参与进行工作。而机械手这时就可以大显神通，由于是机器作业，更能适应很多复杂而又危险的环境。其次，我们这次课题主要是针对数控机床，设计与其配套的小型换刀机械手，我们知道，在机械加工中真正用于切削的时间只占整个工作时间的30%左右，其余大部分时间都花在安装、调整刀具、装卸、搬运零件和检查加工精度等辅助工作上。而采用自动换刀装置可以缩短由于换刀及调整刀具所花费的辅助时间，这样可以提高生产率，降低生产成本。再者，我国的工业起步比较晚，机械手行业更是如此，与美国，日本，德国等发达国家相比，还有想当大的差距，通过本课题的研究，我们可以更近一步的认识这种差距，也更熟悉这一方面的发展情况，对于后续的设计与发展也是一次很好的铺垫。全套图纸加扣30122505829第二章第二章换刀机械手总体方案设计换刀机械手总体方案设计2.12.1原理设计原理设计.1设计思想设计思想1）机械手的设计主要涉及三个方面：执行机构，驱动机构，控制系统。我们主要设计的是控制系统。但控制的设计与实现必须以搞清其执行与驱动机构为基础，所以我们将简要的对执行与驱动机构予以介绍。2）对于驱动机构，主要有四种：液压驱动，气压驱动电气驱动与机械驱动。我们选择的是液压驱动，这是在综合考虑了各种驱动方式的优缺点后得出来的。液压驱动的优点：（1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。（2）体积小、运动惯性小、反应速度快。（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。（4）可自动实现过载保护。（5）很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。（6）一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。（7）响应速度和传递精度高。这些优点，正是我们选择液压驱动的原因，也是中小型企业所看重的理由。尽管液压驱动不可避免的存在泄露，沿程压力损失的缺点。但对于数控机床的换刀机械手，只要将误差控制在允许的范围内，那么这些缺陷所带来的影响是不会影响其基本的工作性能的。3）关于控制系统，这是我们研究的重点，我们采用PLC控制，具体控制设计将在第三章进行详细介绍。全套图纸加扣3012250582.2工作流程工作流程ABCD图2-1换刀流程图（主视图）O注：图中A为刀库区，D为刀架，O是旋转中心。（此轨迹线为机械手运动的轨迹。）（1）在D处取回旧刀，此时与刀架在同一水平线上，处于最低位置。（2）抓刀缸缩回，手抓此时位于位置C。（3）装刀缸缩回。（避免旋转时与机床发生干涉）（4）旋转缸动作，手抓移至B位置。（5）升降缸动作，弥补刀架与刀库的高度差。（6）装刀缸伸长。（使手抓与刀库中心线平齐）（7）抓刀缸伸长，处于A位置，将旧刀具放入刀库。（8）抓刀缸缩回。（便于刀库旋转，以换取新的刀具）（9）抓刀缸伸长，处于A位置，从刀库中取出新的刀具。（10）抓刀缸缩回，手抓此时位于位置B。（11）装刀缸缩回。（避免旋转时与刀库发生干涉）（12）旋转缸动作，手抓移至C位置。（13）升降缸动作，弥补刀架与刀库的高度差。（14）装刀缸伸长。（使手抓与刀架处于同一水平线）（15）抓刀缸伸长，处于D位置，将新刀具放入刀架上。（16）机械手回到初始位置。（完成一个换刀循环）2.22.2方案设计方案设计.1传动方案设计传动方案设计本机械手传动方案一律采用液压传动。动力源其实还有很多，比如气压，电马达驱动，之所以选择液压传动，因为此小型机械手中手爪的夹紧力和驱动力都不是很大，但精度要求较高，液压传动完全可以满足性能要求，再加上液压传动有以下优点：（1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。（2）体积小、运动惯性小、反应速度快。全套图纸加扣301225058211（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。（4）可自动实现过载保护。（5）很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。（6）一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。（7）响应速度和传递精度高。所以我们选择液压传动。.2控制设计选择控制设计选择机械手按控制形式可分为两类：点位控制型和连续轨迹控制型。（1）点位控制型机械手的运动轨迹是空间两个点之间的连接。控制点数越多，性能越好。它基本能满足各种要求，结构简单。（2）连续轨迹控制型机械手的运动轨迹是空间的任意连续曲线，它能在三维空间里做很复杂的动作，工作性能完善，但控制部分较复杂。对于我们设计的用于数控机床上的换刀机械手来说，由于机械手只在刀具库，数控机床上的刀架等几个固定位置轮回旋转，因此，我们选择设计点位控制型机械手。全套图纸加扣301225058212第三章第三章换刀机械手控制系统的设计换刀机械手控制系统的设计3.13.1换刀换刀机械手的工作原理机械手的工作原理图3-1机械手的液压原理图机械手的工作原理如下：开始时，机械手停在原位，此时8DT通电，机械手松开。按下启动按钮，3DT得电，装刀缸伸长，伸长到位并压下限位开关，3DT断电。同时使5DT得电，抓刀缸伸长，伸长到位并压下限位开关，5DT短电。接着，7DT得电，夹紧刀具。夹紧后，6DT得电，抓刀缸收缩，收缩到位并压下限位开关。同时，4DT得电，装刀缸收缩，收缩到位并压下限位开关。接着，1DT得电，使机械手向上伸长。到位时，压下限位开关停止。此时即完成了取出旧刀具的功能。然后在旋转步进电机的驱动下，转到刀库。3DT得电，装刀缸伸长到位。5DT得电，抓刀缸伸长到位。7DT断电，松开刀具。6DT得电，抓刀缸缩回。刀库旋转，5DT得电，伸长到位。同时7DT得电，紧刀具。接下来，6DT，4DT分别得电，各缸缩回。升降缸2DT得电下降。旋转步进电机再次反向旋转。装刀缸3DT，抓刀缸5DT得电伸长。伸长到位时，7DT断电松开刀具。接全套图纸加扣301225058213着，6DT得电，抓刀缸缩回，4DT得电，装刀缸缩回，机械手回到原位。至此，换刀机械手已经完成一个工作循环。机械手抓取刀具的速度以及装刀的速度都由节流阀来调节。其夹紧刀具的速度也是由节流阀来控制的。3.23.2可编程控制器的介绍可编程控制器的介绍.1可编程控制器的定义与特点可编程控制器的定义与特点可编程控制器是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的一种工业控制器。其早期称为可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC。世界上第一台可编程控制器是1969年由美国数字设备公司(DEC)为美国通用汽车自动装配线而研制的，主要用于替代传统的继电器逻辑控制。随着微电子技术的迅猛发展，PLC的功能不断增强，从最初的逻辑运算发展到能实现过程控制、集散控制、智能控制及网络通讯等的多功能控制器，因此普遍改称为可编程控制器。1987年国际电工委员会(IEC1131-1)对PLC的定义是:“可编编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、定时、计数与算术运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器具有通用灵活、抗干扰能力强、可靠性高、易于编程、使用方便、安装简单、便于维修、体积小等特点，它的采用，大大缩短了系统的设计和调试周期。.2组成组成PLC的型号，规格繁多。但其以微机技术为基础，其构成基本与微型机算计相同，由中央处理单元CPU，存储器（RAM，ROM），输入输出部件（IO接口），编程工具和外围设备组成。其基本结构框图如下图所示：全套图纸加扣301225058214图3-1PLC的基本结构框图.3工作原理工作原理与普通微机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常的工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PLC的基本工作过程如下：（1）输入现场信息：在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点，读入各输入点的状态：（2）执行程序：顺序扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算：（3）输出控制信号：根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器（锁存器）向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的控制功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十ms。为了提高工作的可靠性，及时外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行自诊断，完成与编程器等的通信。因此，整个扫描过程如下图所示：全套图纸加扣301225058215自诊断与编程器通信读入现场信号执行用户程序输出结果开始图3-3PLC的扫描过程.4编程编程由于PLC的种类较多，各自编程方法也不尽相同，在此我们不便一一介绍。但大多数的PLC都配有相关的手册，使用时可以查阅。3.33.3换刀机械手控制方案设计换刀机械手控制方案设计.1机械手的控制形式机械手的控制形式其控制形式可分为两类：点位控制型和连续轨迹控制型。（1）点位控制型机械手的运动轨迹是空间两个点之间的连接。控制点数越多，性能越好。它基本能满足各种要求，结构简单。（2）连续轨迹控制型机械手的运动轨迹是空间的任意连续曲线，它能在三维空间里做很复杂的动作，工作性能完善，但控制部分较复杂。对于我们设计的用于数控机床上的换刀机械手来说，由于机械手只在刀具库，数控机床上的刀架等几个固定位置轮回旋转，因此，我们选择设计点位控制型机械手。.2机械手控制系统的比较机械手控制系统的比较（1）电气控制与液压气压控制的比较实现机械手的控制可采用电气控制，液压与气压控制等。本课题所设计的是一种作为数控机床辅助装置的换刀机械手，减轻系统的重量是很重要的，在这方面采用液压与气压控制有突出的优点。全套图纸加扣301225058216（2）液压与气压控制系统的比较对于气压控制系统来说空气可以从大气中直接取得，无需回气路管，处理方便，泄露不会严重影响工作，不污染环境。此外其工作压力低易于维护。但是气动装置的信号传递速度限制在声速范围以内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大失真和延迟，也不便于构成十分复杂的回路。其次，空气的压缩性远大于液压油的压缩性，传递精度较低。相对来说液压控制系统的响应速度与控制精度较高。我们所设计的换刀机械手要实现准确的换刀，对控制系统的控制精度有较高的要求，这样才能实现准确的换刀。基于此，我们选用基于PLC的液压控制系统来实现换刀机械手的控制。.3机械手控制系统的设计机械手控制系统的设计我们采用PLC作为整个装置动作的控制器，整个换刀机械手和加工中心的协调则是通过PLC和加工中心数控系统的通讯来完成的。（1）换刀机械手工作过程分析换刀机械手工作过程分以下几个步骤：1.启动；2.装刀伸缩缸由准备位置（与刀架在同一水平位置）向换刀位置运动（伸长到位）；3.抓刀伸缩缸伸长并伸长到位；4.夹持缸收缩并收缩到位（夹紧）；5.抓刀伸缩缸收缩并收缩到位（拔出刀具）；6.装刀伸缩缸收缩，收缩到位；7.升降缸伸长，上升到位并停止；8.旋转步进电机右旋到位并停止；9.装刀伸缩缸伸长，伸长到位并停止；10.抓刀伸缩缸伸长，伸长到位并停止；11.夹持缸伸长，并伸长到位（松开）；12.抓刀伸缩缸收缩，收缩到位并停止；13.（刀库旋转）抓刀伸缩缸伸长，伸长到位并停止；14.夹持缸收缩，并收缩到位（夹紧）；15.抓刀伸缩缸收缩，并收缩到位；16.装刀伸缩缸收缩，收缩到位并停止；17.升降缸收缩，下降到位并停止；18.旋转步进电机左旋到位并停止；19.装刀伸缩缸伸长，伸长到位并停止；20.抓刀伸缩缸伸长，伸长到位并停止；21.夹持缸伸长并伸长到位（松开）；22.抓刀伸缩缸收缩，收缩到位并停止；23.装刀伸缩缸收缩，收缩到位并停止（位于准备位置）。以上步骤可分为四个阶段：第一阶段：抓取旧刀。加工中心数控系统发出换刀命令M06并用M09通知全套图纸加扣301225058217PLC启动换刀机械手，经步骤步骤2步骤3步骤4步骤5拔出旧刀具。第二阶段：插旧刀具入库。经步骤6步骤7步骤8步骤9步骤10步骤11步骤12，换刀机械手将旧刀具插入刀库。第三阶段：抓取新刀。经步骤13步骤14步骤15步骤16步骤17。换刀机械手从刀库中抓取新的刀具。第四阶段：换刀。经步骤18步骤19步骤20步骤21步骤22步骤23，换刀机械手进行换刀并回到准备位置。（2）PLC的选用对于小型的单机控制系统，一般采用微型的单元式PLC。德国西门子公司生产的S7-200系列的可编程控制器，是小型的可编程控制器。其结构紧凑，价格低廉，在国内可编程控制器应用中有较大的影响。S7-200系列可编程控制器的输入有直流和交流两种。直流、交流输入时，输入信号都经过光电耦合隔离，有效地隔离了输入电路与可编程控制器间的电联系，而不至于引起可编程控制器的故障，故可编程控制器具有较强的抗干扰能力。（3）换刀机械手的控制1.PLC的IO地址分配表。（附录）2.PLC的硬件接线图。（附录）第四章第四章结论与展望结论与展望4.14.1结论结论本课题来源于如皋科技开发公司的实际项目，因此在实际的设计过程中，我们不但考虑其结构本身的合理性，而且重视产品的的经济性。在设计构思和选材方面，经济性一直是我们最终做出决定的一大依托。因为设计最终的目的是为了应用，准确的说是为了能够更加经济的进行应用，故而，对产品的零件全套图纸加扣301225058218的要求有很高的实用性。一个功能的实现可能会有很多的方案，但是方案之间肯定是各有优缺的，可能我们在功能的实现上，因侧重点不同而会选择不同的方案。可能有的很经济，但是运行的可靠性相对较低；而有的可靠性可能很好，但价格却相当昂贵。因此不同的场合我们应进行不同的选择。本课题的目的是为了减少数控床生产零件的成本，同时实现自动化生产。本着在保证基本性能的前提下对机械手进行设计，尽可能的减低其制造成本，经多我们的努力，基本设计出了该机械手。在设计过程中我们查阅了大量的资料，虽然与之直接相关的资料目前还比较少，但是我们在这些散碎的资料中去寻求设计的灵感，还是很有收获的，对自己筛选信息的能力也是一次很好的提升。此次设计中我们用到了很多的软件，尤其是ProE、CAXA、CAD三个软件，为我们进一步熟悉和掌握这几个软件提供了一个很好的平台。同时我们也对用PLC实现控制有了进一步的深入与了解。此次设计的具有很大现实意义的。一旦该机械手投入生产，如果一台价格控制在五钱元左右，那么一台数控机床就可以节省很多的辅助时间并将