数控工程学院毕业设计论文 （4）按输出逻辑分类
①正逻辑型 ②负逻辑型 ③浮空逻辑型 ④混合型 （5）按外形分类
① 螺纹型 ② 圆柱型 ③ 长方体型 ④ U型等 （6）按防护方式分类
① 防水型 ② 防爆型 ③ 耐高温型 ④ 耐高压型等 c、电感式接近开关的图形符号
接近开关通用符号如图2.7所示，电感式接近开关如图2.8所示。
图2.7 接近开关通用符号 图2.8 电感式接近开关图形符号 d、电感式传感器的特点
无机械磨损和撕扯动作，因此使用寿命长；不会因灰尘或触点焊接在一起而出现故障；无触点反弹，因此无切换故障；切换频率高达3000Hz；抗震；安装位置随意；黄色LED显示切换状态；完全密闭，防护等级高。
e、电感式传感器在自动检测中的应用
由于电感式传感只能对金属起作用，在自动控制的应用可以应用在上例中进行检测白色的金属或红色的塑料，又可以应用在流水生产线上检测金属工件是否到位。如图2.9所示。当工件到位后自动输出一个开关量信号。用以控制计数器计数或下一个加工步骤等。
图2.9 电感式传感器的应用 12
数控工程学院毕业设计论文 3 机械手
3.1机械手的简介
1）机械手的概念
机械手是一种能模拟人的手臂的动作的部分动作，按预定的程序轨迹及其他要求，实现抓取，搬运工件或操作工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机器人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单，工作对象单一，具有固定（有时可调）程序，使用大批量的自动生产。如自动生产线上的上料机械手，自动换刀机械手，装配焊接机械手等装置。通用机械手：它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活的机械手。它是适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。它的工作范围大，定位精度高，通用性强，广泛应用于柔性自动线。
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS），实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
2）机械手的分类
a、按驱动方式分：液压式、气动式、机械式 b、按适用范围分：专用机械手、通用机械手 c、按运动轨迹控制方式分：点位控制、连续轨迹控制
d、按臂部的运动形式分：直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节式 3）机械手主要组成
机械手主要是由执行系统，驱动系统，控制系统三大部分组成。 a、执行部分
执行系统是机械手的机械传动结构部分。它包括手、手腕、手臂和机座等部件 b、驱动系统
驱动系统是驱动系统的动力装置。驱动系统有液压驱动，气压驱动，电力驱动和机械驱动等方式。
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数控工程学院毕业设计论文 c、控制系统
控制系统是支配执行系统按规定程序动作得到电气控制装置。控制系统所控制的因素包括执行系统各部的动作、动作顺序、位置、时间、和速度等。如图3.1所示：
4) 机械手的特点
3.1 机械手的组成图 a、对环境的适应性强，能代替人从事危险，有害的工作。在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响，只要根据工作环境进行合理的设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温，异常压力和有害气体，粉尘，放射线作用下，以及冲压，火等危险环境中胜任工作。
b、机械手能持久，耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并扩大和延伸人的功能。
c、由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可以避免人为的操作错误。
d、机械手的特点是通过用工业机械手的通用性，灵活性好，能很好的适应产品的不断变化，以满足柔性生产的需要。
3.2MPS系统中机械手工作站的结构功能
机械手站单元主要由提取模块、滑槽模块、I/O接线端口等组成，如图3.2所示。
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图3.2 机械手站结构图 该单元主要为一气动机械手，此站完成提取工件、按要求将工件分流的过程。 1）提取模块
该模块主要由两个直线气缸（提取气缸和摆臂气缸）、一个转动气缸及手指气动夹爪组成。
提取气缸安装在摆臂气缸的气缸杆的前端，垂直方向运动，以便于提取工件。该气缸是一个杆不回转型气缸，其活塞杆为六边形，这样杆就不能随便转动，便于气爪夹取工件。
摆臂气缸构成了气动机械手的“手臂”，可以实现水平方向上的伸出、缩回动作。同时它还是一个双联气缸（有的地方叫倍力缸），它拥有两个压力腔和两个活塞杆，在同等压力下，双联气缸的输出力是一般气缸的两倍，所以有的地方亦叫它倍力缸。在气缸的两个极限位置上分别安装有磁感应式接近开关，用于判断气缸的动作是否到位。
转动气缸用于实现摆臂气缸的转动，其转动角度为180°，在气缸的两个极限位置上分别安装有阻尼缸（用于缓冲旋转冲击）和电感式接近开关（用于判断气缸旋转是否到位）。
气动夹爪则用于抓取工件。 2）滑槽模块
此模块在带有组态操作的MPS系统上才会安装。滑槽模块用于存放检测不合格的工件。
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数控工程学院毕业设计论文 3.2.1 机械手站气动回路图
图3.3 机械手站气动回路图 1A为旋转气缸；1B1和1B2为电感式接近开关；2A为摆臂双联气缸；2B1、2B2为磁感应式接近开关；3A为气动夹爪；3B1为磁感应式接近开关；4A为杆不回转的提取气缸；4B1、4B2为磁感应式接近开关；1Y1、1Y2为旋转气缸的电磁阀的两个控制信号；2Y1、2Y2为控制摆臂气缸的电磁阀的两个电磁控制信号；3Y1、3Y2为控制气动夹爪开与闭的电磁阀的两个电磁控制信号；4Y1为提取气缸的电磁阀的电磁控制信号。
气动回路的分析
在3.3图中，本站开始工作时，进行夹爪打开、横臂缩回和转上工位复位动作，均靠气缸复位来完成。等上站工作完成信号来后，首先使电磁阀线圈2Y2通电，使2号气缸动作，横臂缩回。当检测开关2B2有信号输出后，使控制4号气缸的电磁阀线圈4Y1通电，实现夹爪下降动作，准备抓工件，下降到位后，4B2输出，此时使3Y2通电，实现夹紧动作，延时后，使4Y1断电，夹爪上升，直到4B1有信号输出，此时令2Y1通电，横臂缩回；缩回到位后，2B1输出，使1Y2通电，横臂实现旋转，使操作手到达下一工位。等下工位有工件后，使2Y2通电，横臂伸出，到位后2B2输出，使4Y1得电，4号汽缸活塞杆伸出，夹爪下降，到位后，使3Y1通电，夹爪释放工件，完成后，使4Y1断电，夹爪上升，到最高位后，使2Y1通电，横臂缩回，到位后，2B2有信号输出，使1Y1通电，横臂转上工位，完成本站工作。
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