原点手动操作等功能。在保证精度的前提下，有定的容错性。能够依次对柴油机机体完成上料转位翻转等辅助加工功能。在保证完成以上功能的前提下具有定的通用性，使该机械手在整个柴油机机体加工自动线都具有定的适应性。机械手的总体设计总体方案的比较与选定各种坐标形式机械手的比较按坐标形式分，机械手主要有以下四种不同的类型直角坐标式圆柱坐标式球坐标式平面多关节式根据设计要求，本课题设计的机械手需要在电动机座加工自动线卸料，包括上料，升降，转位，等多种功能。结合设计要求对各种坐标形式的机械手的优缺点作出评析，如下直角坐标式机械手如图。这种机械手所有的送放运动均为直线运动，结构简单，直观性好，便于实现定的精度要求，但本机械手需要在多个工位上完成辅助加工功能，故在相同的动作范围内其所需要的空间位置大，灵活性差，同时由于手爪部分移动，不利于电液集中配置。图直线坐标式机械手圆柱坐标式机械手如图。这是种回转型机械手，其手臂除了可以伸缩，可以升降外，还可以绕立柱回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比，占地面积小而活动范围大，结构亦比较简单，并能达到较高的定位精度。但是，它的手臂的升降受到机械手结构的限制，距离地面总有定的距离，不能从地面抓取物件，因此不能完成上料的工序。图圆柱坐标式机械手手部腕部臂部球坐标式机械手如图。这种机械手与圆柱坐标式机械手相比，在占有同样大小的空间情况下，可以扩大工作范围，能将手臂伸向地面抓取物件。其缺点是运动的直观性差，结构较复杂，且臂部有两个回转运动，位置精度误差较大。图球坐标式机械手多关节坐标式机械手如图。这种机械手可以在以臂部最大伸展长度为半径的球体空间范围内任意抓取物件，灵活性大。它与其他坐标形式的机械手相比，所占空间最小。但其运动直观性差，臂部前端的位置由多个回转运动决定，要达到较高的运动精度比较困难，为此必须提高制造精度，因而使设计和制造均较为复杂。图多关节坐标式机械手选定的两个机械手方案的概述及比较两种方案概述根据本课题的设计要求，该机械手能够完成上料升降转位工件等多种功能，所以，在这里设计了四个机械手将要到达并完成辅助加工的工位，依次是上料工位升降工位转位工位再次转位工位见图和。机械手在个周期内的动作过程如下上料。机械手在运动开始前面向第工位。开始工作后，机械手的小手臂的升降缸将手部下降到取料位置，手部上的定位压盘正卡在工件已加工完的上端止口及其端面上，同时，手指伸缩油缸的活塞杆下端连接着带圆锥面得推动杆，使内撑式手部的三个手指伸入到工件内的空槽中。二完成以上动作后，机械手转向第二工位，将工件升起，小手臂的油缸上升，将工件提起到预定的高度。三接下来，大手臂回转度当前输送带前进到终点发信。四然后小手臂下降到工件准确地放到转载装置前输送带的适当位置上。完成个周期的动作后，机械手转向第工位，处于回到原点状态。这时，第工位的专机已经完成加工处于等候上料状态，机械手在第工位再次完成上料后转向第二工位，这时，在第工位加工完毕的机体已经顺着自动线传至第二工位，机械手将其转位使其完成第二工位的加工。在连续工作状态中机械手的动作过程如上所述依次循环。总结上述各种形式的机械手，在满足设计要求的前提下设计出以下两种方案。方案外形图及运动简图如下图方案外形图图方案运动简图这是种屈伸型机械手，该机械手具有与人体上肢相类似的结构。臂部由大臂和小臂两个部分组成。除了大臂本身具有回转和俯仰运动外，小臂相对于大臂也可以俯仰，通过大臂和小臂的俯仰来实现手臂的伸缩，通过机身的回转来实现使手臂面向不同的工位。该机械手有见图共个自由度，其中机身绕机座回转大臂的俯仰小臂的俯仰手腕的俯仰手腕的回转这种机械手采用直线式流水线，待加工的柴油机机体从流水线上依次流到,四个工位，机械手通过机身的回转依次停在四个工位，分别完成上料转位翻转再次转位四个辅助加工动作。通过大臂小臂和手腕的俯仰使机械手到达四个工位点，通过手腕的俯仰和翻转使手爪能够有正确的夹持姿态。方案二外形图及运动简图如下图方案二外形图图方案二运动简图这是种圆柱坐标坐标式机械手。该机械手由机座机身即立柱大臂小臂手腕和手爪组成。有共自由度立柱升降自由度和小臂升降自由度是重复自由度，其中大手臂回转手指伸缩小手臂升降该机械手的工作流程图如下小手臂下降大手臂转出小手臂下降手指伸出小手臂升起大手臂转入上料下料原位手指缩回小手臂上升图方案二的工作流程图该机械手由直动式液压缸推动齿条式活塞杆通过齿条与套在机座上的齿圈的啮合来驱动大手臂回转由直动式液压缸推动小臂升降由直动式液压缸推动手指夹紧，弹簧自动复位。在工作中，自动流水线环绕机座两旁布置，机械手在个工位完成辅助加工后，缩回手臂，大手臂依次回转到下工位，伸出手臂完成相应的功能。两种方案的比较两种方案通过流水线的不同布置都能使手爪到达指定的工位并且都能够实现所要求的功能，手爪都具有足够的自由度，能从正确的方位夹持电动机座体。两种方案都具有电液集中，占地面积小，可以从地面上抓取工件的优点。所不同的是方案通过腰部的回转大臂的俯仰及小臂的俯仰来使手爪到达正确的工位，而方案二是通过大手臂回转小手臂的升降和手指伸缩来使手爪到达正确的工位。但是，方案运动直观性差，结构复杂。首先，其臂部位置由多个回转运动决定，手臂在俯仰时其程序控制器和微机控制系统等。连续轨迹控制方式不仅要控制行程中所有中间点的位置和终点位置，而且还应对运动轴同时进行连续控制。这种控制方式的中间定位点是无限多的，如电弧焊喷漆等机械手，需要采用连续轨迹控制方式。在控制运动轨迹的同时，还需要控制其运动速度和加速度。为了让该机械手工作时安全可靠且有较强的稳定性，本文控制部分的设计思路是让该机械手的部件顺序动作。例如在控制机械手伸出时，先让大臂伸出，以大臂伸出完成为转换条件再让小臂升降，完成上述动作后再调整手爪位置使其有正确的夹持姿态，最后再夹紧。所以，在任时间该机械手都只有个部件被驱动。而各个部件的运动方式和运动范围都是受其结构限制的。例如活塞杆只能沿着缸壁滑动。所以采用点位控制即可以满足设计要求，同时为了使机械手在其活动范围内右定得灵活性，本设计采用行程开关定位，控制。输入输出触点的分配行程开关的分配大臂上料时限位大臂小料时限位大臂回转小臂伸缩小臂上限位小臂下限位手指伸缩手指上限位手指下限位图行程开关分布图电动机座加工生产线自动卸料机械手本设计的要求工作为将被加工工件从生产线上抓取，通过系列动作，将工件完成卸下工件工艺流程。机械手通常位于原点，原点位置位于机床上方。此时，大臂转入度位置，小臂收缩至最高位置，手爪伸出。到手爪与机床的干涉，要求每个动作的完成都不能产生碰撞。根据工况要求，执行机构要具有手臂回转手臂升降手指伸缩二个自由度。执行机构相应由手臂回转机构手臂升降机构手指伸缩机构夹紧机构等组成，每部分均由气压缸驱动与控制它完成的动作循环为原位以卸料位置小手臂最高点为原位小手臂下降手指缩回，放下工件下料小手臂上升大手臂转出从原位回到上料位置，转度小手臂下降手指伸出，抓住工件上料小手臂上升大手臂转入，回转度到达原位个周期完成手动按钮的分配本课题所设计的机械手包含了手动控制功能，所以要分配手动按钮，并将这些控制按钮做在控制面板上。按钮分配如下油泵电动机控制启动停止符号标注请看下面电气控制图大手臂转入转出大手臂转入大手臂转出小手臂升降小臂上升小臂下降手指伸缩手指伸长手指缩回单独工作时机械手第次下降下降单独工作时机械手第次下降下降外部接线图考虑输入触点总数，再加上些辅助触点，选用型可编程序控制器，这种型号的共有触点，输入输出各个，完全满足要求。考虑到输入输出公共端口及电源和辅助端口，外部接线图如图。由图可知，输入触点主要由下几部分组成与行程开关相对应的触点二与手动按钮相对应的触点三与工作方式相对应的触点四起动停止及公共触点等输出触点数目主要由电磁阀数目决定再加上公共触点。为了保证在紧急情况下包括可编程序控制器发生故障时能可靠得切断可编程序控制器的负载电源，在外部电路中设置了交流接触器，在可编程序控制器开始运行时按下负载电源按钮，使线圈得电并自锁，的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用紧急停车按钮断开负载电源。控制面板设计此面板提供了个人机交互的界面，当该机械手需要调试和维修的时候就会用到它。当然，当生产线有暂停的时候，也需要人为的停止和起动。所有的手动按钮都要设定在控制面板上如下图。由图可知，控制面板上的按钮主要由以下几部分组成对每个液压缸的驱动按钮。例如小手臂上升小手臂下降，二选择工作方式的旋转按钮三起动停止电源等按钮。负载电源紧急停车回原点启动大手臂转入大手臂转出小手臂上升小手臂下降手指伸出手指缩回单数下降单独双数下降单独启动停止手动回原点单步单周期连续图控制面板设计图卸料机械手电气控制图自动线段不参加工作机械手下降与自动线段循环互锁工件抓不起来在转出位置时机械手到下端放工件记忆在转出位置时机械手到下端抓工件记忆在转入位置时机械手到下端放工件记忆手指缩出检验手指缩回检验在单独工作时机械手第次下降在单独工作时机械手第次下降卸料机械手油泵电动机手指伸出手指缩回大手臂转出大手臂转入小手臂在下端小手臂在上端下降下降启动停止停止停止大手臂转入大手臂转出手指缩回手指伸出小手臂上升小手臂下降上升下降转入转出缩回伸出卸料机械手电气控制图电气系统工作流程原理当自动线在自动工作时，卸料机械手控制箱上的钮子开关处于自动位置。卸料机械手开始工作前的原始状态为大手臂处于转入位置，小手臂处于上端，手指是伸出的，即机械手已将工件从卸料工件卸下来，然后抓起并转送到前输送带上方，准备将工件放在前输送带上去。此时的限位开关和均被压下，继电器和通电，同时前输送带上没有工件。卸料机械手自动工作循环如下原位闭闭闭闭前输送带前进终点闭自动线启动闭手指缩回闭闭且记忆闭和记忆闭闭闭闭闭闭闭闭闭闭闭随行夹具在机床上定位闭闭随行夹具上的工件松开闭闭自动闭闭闭闭且记忆闭闭闭闭常闭闭闭闭原位自动线启动小手臂下降小手臂上升大手臂转出小手臂下降手指伸出小手臂上升大手臂转入注闭表示常开触点闭合右上角表示通电由于卸料机械手是电动机座加工自动线中的部分，故电气原理图上的许多触点和继电器均与自动线上其余部分有关，在电气原理图和说明上不能说明。此处提供的电器原理图和简单说明仅供参考。如需详细了解，请参阅大连组合机床研究所设计的Ⅰ电气部分的原理与说明卸料机械手自动循环时有关触点说明自动线启动继电器触点固定夹具拔销松开,卧式检查头原位继电器触点零件输送带原位继电器触点零件输送带终点继电器触点随行夹具在机床上定位继电器触点随