PLC直角坐标式搬运机械手的结构设计与控制研究(2)
在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效解决多品种小批量生产自动化的重要办法。 但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％【4-6】。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，搬运机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。
国内外机械工业、铁路部门中搬运机械手主要应用于以下几方面： （1）热加工方面的应用：热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。 （2）冷加工方面的应用：冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要手段。
（3）拆修装方面：拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率【7】。图1.1-1.3为几种常见的机械手。
图1.1 汽车部件自动化监测装配机械手
图1.2 玻璃搬运气动机械手
图1.3 码垛机械手
1.2工业机械手的发展状况
专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改， 品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大【8】。
早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。
50～60年代，制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。所谓的数控示教再现型机械手，主要是借助伺服技术控制机械手的关节，利用人手对其进行示教，从而实现了动作的记录和再现。
60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，即是将第二代机械手这一技术投入到了应用阶段。图1.4即为连体式点焊枪及点焊机械手。
图1.4 点焊机械手
80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。图1.5即为汽车装配机械手。
图1.5 汽车装配机械手
90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。
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