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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。
机械手主要由手部和运动机构组成。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,其结构也越复杂。一般专用
机械手有2~3个自由度。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范
围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控
制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递
工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操
纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
二、课题研究的目的、意义
在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下:
一、以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的
程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
二、以改善劳动条件,避免人身事故
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空
间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即可部分或全部
代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,以机械手代替人进行工作,可以避免由于操作
疲劳或疏忽而造成的人身事故。
三、可以减轻人力,并便于有节奏的生产
应用机械手代替人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用机械手可以连续
的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机床的综合加工自动线上,目前几乎
都没有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产。
综上所述,有效的应用机械手,是发展机械工业的必然趋势。
三、国内外现状和发展趋势
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人
的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有
人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完
成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中,机械
手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发殿起来
的一门新兴的技术,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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动,不
抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重
视,并越来越广泛地得到了应用
自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置,主
要由刀库、机械手和驱动装置几部分组成。机械手和驱动装置是两个关键部分,根据驱动装
置的不同,自动换刀装置可分为凸轮式、液压式、齿轮式、连杆式及各种机构复合式,其中
以凸轮式用得较多。发达国家数控加工中心的立式自动换刀机械手主要采用凸轮式,我国加
工中心技术起步较晚,对自动换刀机械手研究较少。进入20世纪90年代后,北京机床研
究所、大连组合机床研究所、济南第一机床厂、青海机床厂以及陕西省的秦川机床厂都对立
式自动换刀机械手进行了研究和开发。迄今为止,我国制造的加工中心配置的自动换刀机械
手大多数是进口的。其主要原因:一是国内生产的换刀机械手质量较差,成本也不低;二是
进口换刀机械手价格虽然较高,但在整个加工中心中所占份额不大。作为加工中心的配套技
术,自动换刀机械手的研究和开发将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。
立式换刀机械手和卧式换刀机械手已得到广泛应用20
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