图2-2： 威纶触摸屏

2。3 机械手产品结构简介

如图2-3所示，该机器人为六轴机械臂结构，为达到理想状态的运作，需要根据其动作要求、运行轨迹等进行一系列的控制。本次课题选用的机械臂为新兴机器人工程技术研究公司的南京旭上公司新型研制的适用于数控机床的机械臂。此类型机械臂具备生产线的上下料、工件移位翻转、工件转序等多项功能。该机器人体系拥有高效率和高稳定性,结构简单更容易于维护，能够很快进行产品结构的调整和增加产能, 而且可以大大降低产线人员的劳动工作强度。

机械臂的活动类铸件产品是一种小型铸件，本设计选用的机械臂的铸件材料采用铝合金铸件材料。经过一些特定的热处理工艺才能改善自身的使用性能，改进铸铁铸件的内在组织结构质量，从而达到所需的刚性，在工作过程中能达到预期成效。

同时机械手的内部结构较为复杂。六自由度机械手需要六个电机的驱动，而此次伺服电机由南京旭上公司选取并采用南京康尼KSA series系列新一代全数字式交流伺服驱动器。因为电机驱动转矩和转速都不能直接带动机械手六个关节的扭转，所以需用减速器来降低转速和增大转矩，从而成为伺服电机与工作机之间的传动装置。底部的三个减速器选用通用的RV减速器，它除了具备机械臂所要求的性能外，还具备振动小、噪音低、能耗低等优点。上半部分的三个减速器则采用属于行星齿轮传动减速器的谐波齿轮减速器，该减速器是依托柔性零件产生弹性机械波来传递动力的一种行星齿轮传动。对于六自由度机械手的具体机构分析将在第四节详细分析。

图2-3： 六轴机械手实物图

2。4 数控铣床选择及其加工特点

本次加工平台是基于原有的数控铣床的基础上进行改造。原有的数控铣床为FANUC 0i Mate MC，主要用于加工中心以及加工铣床，其加工效率以及加工精度满足实验要求，所以对其进行简单改造。该类型数控机床具备X、Y、Z三轴移动，利用电机驱动，并采用限制位点控制三个轴移动的最大距离。

本次改造过程中，需要在原有的加工平台添置虎钳夹具，基本结构如图2-4所示，作为加紧物料的工作平台。夹具是使工件定位和夹紧的机床辅助装置。为了配合自动上下料加工平台，需要夹具来确保上下料机械臂送来的工件的定位、夹紧和松开。虎钳夹具的加紧与松开是由触摸屏通过PLC进行控制，在触摸屏的控制面板中有控制虎钳的加紧、松开指令，所以虎钳结构需与机床控制部分结构进行连接，并进行简单的调试。

除改变加工台添置虎钳夹具之外，为了防止机械臂上下料过程中冲撞机床、机床铣削加工过程铁屑飞溅或者发生其他意外，机床靠近机械臂一侧的门将会被改造成为自动门，自动门结构如图2-5所示，配合机械臂的送料和卸料。自动门的材料选择有机玻璃，能够在发生意外时起到很好的缓冲作用，这样机械臂的冲撞以及机床加工物料铁屑的飞溅能最大限度的被隔绝。而且自动门的开启和闭合由气阀控制气缸来完成的。然后通过机床PLC控制，信号搭载在触摸屏控制面板，这样就由触摸屏控制自动门的开启以及关闭，实现数控机床的自动化加工。文献综述

虎钳的加紧与松开以及自动门的开启与关闭都是依靠气缸进行的，本实验平台专门配置一款实验所用的气缸，进行对相应的部分进行气压使用。在每次使用前后都会先确定气缸的正常使用，以免在接下来的实验过程中出现意外情况。

图2-4：物料加工台     图2-5：物料进出口门 PLC的X7124数控铣床自动上料加工平台+梯形图(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_100314.html