机械手(臂)旋转动作驱动控制系统的设计

分类号密级UDC学位论文机械手（臂）旋转动作驱动控制系统的设计作者姓名：关晓斌指导教师：王丹副教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：专业学位学科专业名称：机械工程论文提交日期：2006年7月论文答辩日期：2006年8月27日学位授予日期：答辩委员会主席：评阅人：东北大学2006年6月ADissertationinMechanicalEngineeringDriveSystemDesignforRotaryMotionofMechanicalHand(Arm)ByGuanXiaoBinSupervisor：ViceProfessorWangDanNortheasternUniversityJune2006-i-独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：-ii-东北大学硕士学位论文摘要–ii–机械手（臂）旋转动作驱动控制系统的设计摘要20世纪40年代后期，美国在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料﹐人在安全室操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，用于在高温﹑污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床﹑自动生产线和加工中心中应用，完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。机械手主要由手部机构和运动机构组成。手部机构随使用场合和操作对象而不同，常见的有夹持﹑托持和吸附等类型。运动机构一般由液压、气动、电气装置驱动。机械手可独立地实现伸缩﹑旋转和升降等运动。本文研究的是上轴承生产线内圆磨床所使用的机械手，它的主要工作是对上轴承进行搬运，由入口到夹盘，再由夹盘到出口。上轴承也是三洋压缩机内部的重要部件。由于原有的内圆磨床所采用的机械手是几十年前的产品,因此有很多地方已经不能适应现在的生产要求,比如说机械手所使用伺服电机和伺服放大器已经被淘汰,备件很难购买,一旦故障就很难修理。其次就是控制系统已经过时,操作维护都显得很烦琐等等。本文就根据这种情况,对机械手的整个控制系统(包括伺服电机,伺服放大器等)进行了研究与设计。对伺服放大器的性能、功能进行了研究并加以设计，并对伺服电机选型,并在实际工作中得到了应用达成了节约成本,提高效率的目的。关键词：机械手；伺服电机；伺服放大器；上轴承；空调压缩机东北大学硕士学位论文摘要–iii–东北大学硕士学位论文Abstract–iii–DriveSystemDesignforRotaryMotionofMechanicalHand(Arm)AbstractAmechanicalhandwasfirstusedtocarryradioactivematerialsinthenuclearexperimentmadebytheUSAatlatestagein1940swhenhumanbeingsoperatedthemechanicalhandinasafetycagetomakeallsortsofexperiments.Mechanicalhandshavebeengraduallyextendedtoindustrialproductiondepartmentsince1950stotakeworkpiecesandhandlematerialswhereitisseriouslypollutedathightemperature.Itisalsousedforautomaticmachine.Automaticproductionline,andmachiningcenterasanauxiliarydevicetochargeanddischarge,takeacuttingtoolfromtoolstorage,andreplaceacuttingtoolaccordingtofixedprogram.Amechanicalhandmainlyconsistsofahandmechanismandakinematicone.Thehandmechanismvarieswithapplicationandaction-objectandusuallyfallsintogripping,holding,andabsorbingtypes.Thekinematicmechanismisgenerallydrivenbyhydraulic,pneumatic,andelectricalhandmayindependentlyrealizestretching,rotation,andupanddownmovements.Inthearticleitistomakeastudyofmechanicalhandusedforinternalgrinderinabearingproductionline,whichismainlytocarryupperfromentrancetochuck,fromchucktodischargepoint.UpperbearingisalsoanimportantpartinacompressorofSanyo.Muchofthemechanicalhandusedforpreviouslyinternalgrindercannotmeetcurrentproductionrequirementsasitwasitaproductofseveraldecadesage;forexample,theservomotorandservoamplifierusedforthemechanicalhandhavebecomeoutofdate.Itisverydifficulttopurchasetheirspareparts,anditiswillbeveryhardtorepairinthecaseoffailure.Secondlythecontrolsystemisoutofdate,anditisverycomplicateandmaintain.Thewholecontrolsystemofthemechanicalhand(includingtheservomotorandservoamplifier)isanalyzedanddesignedinthearticleaccordingtotheabove-mentioned.Theperformanceandfunctionoftheservoamplifierareanalyzedanddesigned,andpatternselectionismadefortheservomotor.Ithasusedbeenusedinpracticeforthepurposeofbeingcostsavingandefficient.Keywords:mechanicalhand;servomotor;servoamplifier;upperbearing;air-conditioningcompressor东北大学硕士学位论文Abstract–iv–东北大学硕士学位论文目录–iv–目录独创性声明..........................................................................................i摘要.................................................................................................iiAbstract..............................................................................................iii第一章绪论.....................................................................................11.1机械手概述.....................................................................................................................11.1.1机械手的概况...........................................................................................................11.1.2机械手的发展...........................................................................................................21.2机械手分类[5]..................................................................................................................41.2.1按机械手的使用范围分类.......................................................................................41.2.2按机械手臂部的运动坐标型式分类.......................................................................51.3应用机械手的意义[10].....................................................................................................61.4本文主要工作内容......................................................................................................6第二章上轴承内圆磨床机械手概况介绍.......................................72.1上轴承在制冷压缩机中的应用情况.............................................................................72.1.1制冷压缩机的概况[16]..............................................................................................72.1.2上轴承在制冷压缩机中的作用[17]..........................................................................72.2上轴承内圆磨床机械手的组成[10].........................................................