图1-3 刀库的各种类型
1.2.4 刀套准停措施
如果刀套不能准确地停在换刀位置上。将会使刀机械手抓刀不准，以致在换刀时容易发生掉刀现象。因此，刀套的准停问题，将是影响换刀动作可靠性的重要因素之一。
为了确保刀套准确地停在换刀位置上，需要采取如下措施：
1）定位盘准停方式——由液压油缸推动的定位销，插入定位盘的定位糟内，以实现刀套的准停。定位盘上的每个定位糟（或定位孔），都对应于一个相应的刀套，而且定位糟（或定位孔）的节距要一致。
这种准停方式的优点是：
① 能有效地消除传动链反向间隙的影响。 ② 保护传动链，使其免受换刀撞击力。 ③驱动电机可不用制动自锁装置。
2）圆盘式刀库宜采用单头双导程蜗杆传动。此外还应尽可能提高刀套在圆盘上沿圆周安装的等分精度和径向位置精度。刀套需要翻转的刀库，还要保证每个刀套翻转的角度一致。
3）尽量减小刀套孔径和轴向尺寸的分散度，以保证刀柄糟在换刀位置上的轴向位置精度。
4）要消除反向间隙的影响。刀库驱动传动链，必然会有传动间隙，且这种间隙还随机械磨损而增大，这将影响刀套准停精度。而对有定位盘的刀库来说，过大的间隙会影响定位盘的正常工作，因此都必须设法消除反向间隙，其方法有以下几种：
①电气系统自动补偿方式。其原理同伺服进给驱动系统的“反向间隙补偿”一样，这种方式能保证双向任意选刀和双向准停。
②在链轮轴上装编码器，对链轮传动进行补偿的方法实现准停。
③单头双导程蜗杆传动方式。这种传动方式，通过调节蜗杆的轴向位置，把传动间隙调到理想程度。在这种传动方式中，如果加用定位销准停方式，就容易出现“过定位”现象。
④使刀套单方向运行、单方向定位方式。这是消除反向间隙影响的一个“笨方法”。这时，刀库单向运行方向，必须与机械手抓刀方法相反，否则机械手抓刀时，会使刀套“挪位”。这种运行方式虽然能够消除传动间隙的影响，但却增加了选刀时间。因次这种方式已很少用，一般只用于小容量刀库或顺序选刀的刀库上。
⑤使刀套双向运行，单向定位方式。这种方式可进行任意方向选刀，但当刀套选刀方向与设定的定位方向相反时，要让刀套在选刀方向上多转过一个刀套位，然后再向设定定位方向运转一个刀套位进行定位，以次来消除反向间隙的影响，这种方式中的刀套定位运行方向，必须与机械手抓刀时的运动方向相反，以避免机械手抓刀时刀套“挪位”。这种运行方式，目前仍有使用实例。
第二章 机械手的设计
2.1 机械手的原理
如图所示，
换刀过程如下：1.刀套（刀具）绕90度 2.机械手回转90度 3. 机械手夹紧刀具 4．主轴刀具夹紧机构松开 5.拔刀
6.机械手回转180度 7.刀臂（机械手）上升放刀
8.夹紧刀具
9．机械手反向回转90度回到原位 10．刀套向上转90度
图2-1 机械手的机械结构
下面，我具体介绍一下各个运动所需要的条件
1. .刀套（刀具）绕90度
当刀库中的油缸上端通入压力油时，活塞连杆向下运动，带动拔叉刀套
转过90度。
2.机械手回转75度
机械手的运动是由机械手的手臂来带动运动的，所以要使机械手转过75度，就是机械手的手臂回转75度。如图所示，机械手的手臂通过连杆与驱动机构连接在一起。为了完成这个运动。我采用了齿轮齿条机构来实现。首先，液压缸的前腔充入
一定数量的压力油，使连在活塞杆上的齿条向前运动。通过齿轮齿条机构的运动，带动齿轮转动，通过活动盘以及连杆带动机械手回转75度。
3. 机械手夹紧刀具
当机械手开始接触到刀具时，锁紧销被弹簧弹起，使活动销被锁住，不能运动，这就使在固定爪与活动销的配合下，刀具被抓紧。
4．主轴刀具夹紧机构松开
主轴内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。它主要由拉杆、拉杆端部的四个钢球、蝶形弹簧、活塞、液压缸等组成。机床执行换刀指令，机械手要从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的糟内、刀柄尾部的拉钉（拉紧刀具用）被松开，机械手即可拔刀。
5．拔刀
当主轴的刀具自动夹紧机构松开，连杆最上面的液压缸（使连杆上下运动的液压缸）的上端通入压力油，使活塞杆向下运动，通过转动盘与连杆使机械手向下运动，这就实现了拔刀。
6．机械手回转180度
这个过程是为了交换2把刀具的位置，运动是如下实现的：配置在最下面的液压缸，齿条以及齿轮与连杆来实现的。当发出交换刀具的命令时，液压缸的前腔充入压力油，从而带动空套在连杆上的齿条运动，齿轮齿条的运动带动机械手回转180度，实现交换刀具的这个功能。
7.刀臂（机械手）上升放刀
这个动作与机械手拔刀差不多。不过明显的区别就是液压缸的下腔通入压力油，使活塞杆向上运动，从而把刀具放在准确的位置。
8.夹紧刀具
当机械手将一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在弹簧的恢复力的作用下，使拉杆、钢球和活塞退回，使弹簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，使刀具夹紧。
9．机械手反向回转75度回到原位
液压缸的后腔通人压力油，齿条向前运动带动齿轮运动，从而使机械手反向转过75度。
10．刀套向上转90度
位置开关发出信号，刀套带着刀具向上翻转90°，为下一次选刀做准备。
2.2 设计方向
上一节弄清楚了机械手换刀的基本原理，下面我就要对机械手的设计方向做一下大概的定义。
首先我们了解到机械手是由以下机构组成的： 1．机械手 2．驱动机构
3．主轴上的自动夹紧机构
其中机械手部分主要的作用是对刀具实行夹紧作用，并通过驱动机构的作用来实现刀具交换位置以及插拔刀具。而驱动机构是实现一系列运动来驱动机械手的运动，从而完成预定的功能，它的正确与否关系到整个功能实现。主轴上的自动夹紧机构，只是对来到主轴上的刀具进行夹紧与放松。
所以，我们只要对以上三个部分进行设计就可以了 即：
1．对机械手进行设计 2．对驱动机构进行设计
3．对主轴上的自动夹紧机构进行设计
2.3 概要
2.3.1．机械手的组成与分类
机械手是一种模仿人手部动作，按照预先设定的程序、轨迹和其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵刀具的自动化装置，在本设计中，机械手的功能是夹刀具以及自动换刀。
为了实现抓刀具的功能，机械手需要相应的手指部分以及使刀具被抓紧的辅助装置，为恶劣实现自动换刀，需要设计一些交换刀具的功能，这就需要一些驱动机构，另外，为了控制这些机械手安照我们预定的方案运动，这就需要一些控制系统，做最后需要的是动力源，我们这里主要采用液压。
机械手的组成：
1．执行机构 2．控制系统 3．驱动机构