成果信息

本项目研制出了一种全新的数控机床换刀机器手，实现一次调整自动换刀；运用非线性规划技术得出机械手结构最优尺寸，运用气动伺服理论和极点配置技术提高运动的鲁棒性；解决了机械手工作时快速有效定位问题，探索出了其实现最优控制的方法。研制了换刀机械手与数控机床实时通信的技术，把可靠性和稳定性控制在软件上，使用简单标准件和机械定位降低了生产成本；实现数控机床的自动换刀，对于制造企业尤其是中小企业来说，可以提高生产加工的自动化程度，降低工人的劳动强度，减少劳动风险，改善劳动条件，提高生产效率，增强企业的竞争力。性能指标： （1）实用价值高：机械手进行普通数控机床自动换刀，可以减少安装、调整刀具的辅助工作时间，提高生产效率，降低生产成本。 （2）精度高：机械手滑动部分采用线性导轨，可以保证机械手移动精确、运行平稳、噪声小、维护成本低。 （3）机构和控制简单：采用气缸直接推动，机构简单，在保证运行速度的前提下，由传感器配合实现定；采用PLC控制，控制方便简单。 （4）运转可靠、安全性好：步进电机配以蜗轮蜗杆减速器，控制方便、运转可靠；利用其反向自锁作用，保证转角控制的精确，同时在非工作状态或突然停电的情况下，保证机械手在没有控制信号控制时，不会有任何误操作。 （5）制造成本低：在满足精度要求的前提下，驱动部分采用步进电机，相比伺服电机驱动而言价格便宜；采用气缸驱动，相对液压驱动和电机驱动而言环保、廉价；传动部分采用蜗轮蜗杆减速器，相比行星齿轮和谐波减速器成本较低。 )

背景介绍

目前，很多中小型企业没有使用加工中心，换刀基本上靠人工；现有许多换刀装置完全实现了换刀动作，但价格昂贵，且基本全部使用有线通信控制，还或多或少存在不适用和不经济性(凸轮传动、微电脑控制、伺服电机、液压传动等)。)

应用前景

目前，工业机器人产业市场需求不断增大，工业自动化生产必将成为制造业发展的必然趋势。由于国内外研究工作主要集中在智能型、高速度、高精度的机器人上，对于中小企业所需的经济、简单实用型机器人的研究不够重视；此外，还有很多研究工作比较关注机器人的机构和灵活性，很少涉及与数控机床通信控制的协同作业方面。本项目所研发的经济、简单实用型数控机床换刀机械手由于成本低廉、结构简单实用，必然能够满足制造业的实际需求且有着较大的工程应用价值，有很好的产业化前景。)