畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)

1、沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書前言工業(yè)機(jī)械手是近幾年來出現(xiàn)的一種技術(shù)裝備，它能夠仿人體上肢的某些動(dòng)作，在生產(chǎn)中代替人搬運(yùn)物體或操持工具進(jìn)行操作。因此，機(jī)械手的應(yīng)用越來越普遍，并有著廣泛的發(fā)展前途。為了提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)，并且可保證產(chǎn)品的質(zhì)量。在設(shè)計(jì)機(jī)械手之前，我們到工廠進(jìn)行了實(shí)地考察對其結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行研究和分析?；匦Ｖ螅ㄟ^查找有關(guān)資料進(jìn)行機(jī)械手的初步設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過這次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識掌握了工程設(shè)計(jì)的一般程序，建立了正確的設(shè)計(jì)思想，使我們學(xué)到了許多在課堂上沒有學(xué)到的知識，為我們將來的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中得到了老師

2、的指導(dǎo)和幫助，在此向您表示感謝。由于我們的能力有限，在計(jì)算和結(jié)構(gòu)中難免會(huì)出現(xiàn)缺點(diǎn)錯(cuò)誤，真誠期待各位領(lǐng)導(dǎo)和各位老師給予批評指正。 1 機(jī)械部分1-1 確定機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及擬定工作原理圖一、設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、130，152大炮藥筒壓底工序上，下料機(jī)械手完成頂料、抓料、提開、轉(zhuǎn)腕、下降、放料。2、手臂行程分為兩個(gè)行程：提開和放料：1000mm3、傳動(dòng)方式：液壓傳動(dòng)4、抓持工件的重量：130、16.15kg ；152、12.48kg二、傳動(dòng)方案的確定1、驅(qū)動(dòng)方式的確定：該機(jī)械手采用的是液壓傳動(dòng)，它與氣壓傳動(dòng)相比，能夠有如下優(yōu)點(diǎn)：1) 能得到較大的輸出力和力矩。2) 液壓傳動(dòng)滯后現(xiàn)象小，反映較靈敏，傳動(dòng)平穩(wěn)，由

3、于氣壓傳動(dòng)能得到較高的速度，但空氣粘性比油液低，傳動(dòng)中沖擊較大，不利于精確定位。3) 輸出力和運(yùn)動(dòng)速度控制比較容易，輸出力和運(yùn)動(dòng)速度在一定的油缸尺寸下，主要決定于油液的壓力和流量，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的壓力和流量，能比較方便地控制輸出功率。4)可達(dá)到較高的定位精度，抓重較輕時(shí)，采用適宜的緩沖措施和定位方式，但系統(tǒng)的泄漏難以避免，影響工作效率和系統(tǒng)的工作性能。2、運(yùn)動(dòng)路線的確定 根據(jù)其工作循環(huán)，確定運(yùn)動(dòng)路線傳料下降抓料上升轉(zhuǎn)腕下降松指上升直腕三、機(jī)械手的基本參數(shù)1) 抓重：根據(jù)任務(wù)所給質(zhì)量，抓料的質(zhì)量為16.15kg、12.47kg兩種工件。2) 自由度數(shù)為兩個(gè)，手臂的豎直方向向上的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，腕部回

4、轉(zhuǎn)油缸的擺動(dòng)。3) 工作時(shí)間：任務(wù)是要求機(jī)械手在一分鐘內(nèi)完成兩個(gè)工作循環(huán)，根據(jù)其循環(huán)時(shí)間可分配如下： 手臂上升時(shí)間：5秒 手臂下降時(shí)間：4秒 轉(zhuǎn)腕時(shí)間：3秒 抓料時(shí)間：2秒 放料時(shí)間：1秒4)定位精確：機(jī)械手的定位精度是由加工工藝要求決定的，三抓定位精度高，根據(jù)本身的結(jié)構(gòu)，抓重工作速度以及驅(qū)動(dòng)方式和緩沖定位方式來確定。本機(jī)械手的定位精度為1mm。四、機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書的要求和工作地的要求，升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)成雙作用單桿活塞式油缸，它完成工件的放料任務(wù)?？紤]它的體積要求和轉(zhuǎn)矩要求，采用雙葉片回轉(zhuǎn)油缸，手部采用雙作用單桿式油缸，由滑塊來確定手部的夾緊位置。腕部回轉(zhuǎn)45，采用單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。1-2

5、夾緊油缸的設(shè)計(jì)一夾緊油缸的設(shè)計(jì)1、夾緊缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇采用滑頭結(jié)構(gòu)，這種形式結(jié)構(gòu)簡單、可靠，并在夾緊工作后能自鎖。2、手指選擇根據(jù)工作形狀結(jié)構(gòu)和工藝要求，采用三指式結(jié)構(gòu)，這樣在轉(zhuǎn)腕時(shí)比較平穩(wěn)，三指式120，對稱分布。3、三指夾緊力的計(jì)算 在手指好工件接觸處安裝橡膠，加橡膠墊的目的是使其夾緊可靠，避免碰傷工件表面。 工件夾緊力的計(jì)算： 銅和橡膠的摩擦系數(shù) =0.2 (查手冊) 工件的重力： =16.1510=161.5（） 3 =269（）由于,故夾緊力傳給滑塊，滑塊通過活塞桿的斜塊，將滑塊的壓力分解為兩個(gè)方向，一個(gè)是對斜塊的壓力，一個(gè)是摩擦力，由受力分析如圖示：圖1.1理論驅(qū)動(dòng)力：p f為鋼與

6、鋼的摩擦系數(shù)，取f=0.15故實(shí)際驅(qū)動(dòng)力p 安全系數(shù)，1.52 0.850.9 所以4.夾緊缸的計(jì)算：1指部夾緊缸的運(yùn)動(dòng)形式是直線王府運(yùn)動(dòng)，常選用單桿活塞油缸。2液壓缸尺寸的確定 缸的推力： 取工作壓力:液壓缸活塞有效工作體積： 3）無桿腔：4）活塞桿直徑的確定根據(jù)上式和速度比確定由于抓料時(shí)間與放料行程相等，所以時(shí)間比等于速度比，即：放料所需的速度：抓料所需的速度由工業(yè)機(jī)械手冊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)天津科學(xué)技術(shù)出版社，差得活塞桿直徑的驗(yàn)算：故安全5.實(shí)際液壓的計(jì)算：缸的推力：實(shí)際壓力：6夾緊缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）液壓缸的密封均采用o型密封圈密封。2）活塞桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖1.2材料：選45鋼 密封圈外徑：d=100

7、mm 溝槽寬度：b=6.40.2mm 往復(fù)運(yùn)動(dòng)距離：h=5.4mm溝槽外徑：d=100mm 溝槽內(nèi)徑d=100mm內(nèi)因角半徑r=0.4mm 外因角半徑r=0.2mm不同軸度e0.1mm7.頂料桿設(shè)計(jì)1)材料選35鋼2)桿長的計(jì)算，腕部回轉(zhuǎn)45,根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式來確定其長度.圖1.3o為回轉(zhuǎn)缸中心；a為夾緊缸的中心；b為頂料桿的接點(diǎn)；c為頂料桿的位置。由結(jié)構(gòu)可知 ab=95mm ob=198mm oc=630mm則：即：頂料桿與豎直方向的角度為1-3腕部的計(jì)算1、腕部總重力腕部選用回轉(zhuǎn)桿，材料查手冊機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上冊，第一分冊第二版，比重選鋼對鋼1)手指按矩形：a=20，b=3.5 c=3.5有三個(gè)

8、手指2)鉤耳：a=5.4cm b=1.4cm c=7.7cm有六個(gè)鉤耳3）氣抓體： 4) 抓料缸體：5）手部缸重：m5=m2+m3+m4=2.7+11.17+21.42=35.29(kg)6）工件重：m6=16.15(kg)7）緊固板：8）回轉(zhuǎn)缸所能達(dá)到的總質(zhì)量：m=m1+m5+m6+m7=63kg總重力：2、回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算 圖1.4設(shè)回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)中心為其幾何中心s1：連板重心到回轉(zhuǎn)軸的距離s1=7mms2：手部缸的重心到回轉(zhuǎn)軸距離s2=70mms3：手指重心到回轉(zhuǎn)軸的距離s3=180mms4：工件重心到回轉(zhuǎn)軸距離 s4=800mmsx：回轉(zhuǎn)缸所能達(dá)到的重心由圖可知：3、驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 m=1

9、63.84、回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑的計(jì)算p1：回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 p1=20105pad：輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑，初設(shè)計(jì)時(shí)可按 選取，根據(jù)工業(yè)機(jī)械手冊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)天津科學(xué)技術(shù)出版社查得驗(yàn)算轉(zhuǎn)動(dòng)缸的轉(zhuǎn)矩：查工業(yè)機(jī)械手冊設(shè)計(jì)基礎(chǔ)天津科學(xué)技術(shù)出版社 p99 3-135、回轉(zhuǎn)缸的壁厚可根據(jù)腕部結(jié)構(gòu)和工藝性選取6、選用的軸承由于此軸主要承受的是徑向載荷，也承受一定的軸向載荷，故選用單列向心球軸承，由于結(jié)構(gòu)的限制采用超輕窄系列的軸承，軸承型號70001107、回轉(zhuǎn)油缸密封形式的確定回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片和靜片均采用截石形狀為o型的矩形密封圈，由于雙向受壓力故加雙向牛皮檔圈，其作用：是防止高壓油液將o型密封圈擠入配合間隙，以保證

10、密封性，并延長密封圈的使用壽命。8、回轉(zhuǎn)缸螺栓的驗(yàn)算 引自機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊國防工業(yè)出版社編。1）螺栓受力分析：此螺栓受軸向載荷，載荷作用線與螺栓軸線平行，其合力通過螺栓組的形心，螺栓組受的軸向載荷，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊國防工業(yè)出版社編。每個(gè)螺栓受的軸向載荷為：2）求螺栓工作時(shí)總拉伸載荷3）校核螺栓的許用應(yīng)力螺栓材料：選45鋼由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊國防版查3.1-5.3取，設(shè)裝配時(shí)可控制預(yù)緊力，按表3.1-53暫取安全系數(shù)sp=2，引自表3.5-56得螺栓的許用應(yīng)力為：4）確定螺栓直徑由表3.1-47得：設(shè)計(jì)時(shí)選用m8的螺栓。9、花鍵的強(qiáng)度校核引自機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊國防工業(yè)出版社工作面的擠壓或磨損靜聯(lián)接

11、：式中：t轉(zhuǎn)矩nmm t=163800nmm 各齒間載荷分面均勻系數(shù)通常取=0.70.8 取=0.8 z齒數(shù) 取z=8 h齒的工作高度 cc=0.25倒角尺寸 l齒的工作長度 l=28mm 1-4手臂缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算1、手臂缸內(nèi)徑的確定查工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)手冊天津科學(xué)技術(shù)出版社取d=80mm活塞的有效工作面積 2、油缸的壁厚 d缸筒內(nèi)徑 油缸材料的許用應(yīng)力=（10001100）105p 校核：= 只有在（40004400）105之間，才滿足條件，為4000105滿足條件。3、活塞桿的計(jì)算及驗(yàn)算活塞桿的尺寸要滿足活塞運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求，對于桿長若要大于15d，則活塞桿還必須考慮是否具有足夠的穩(wěn)定性（

12、即具有保持其軸線不會(huì)因工作時(shí)所受軸向壓力而彎曲的能力）。1）按強(qiáng)度條件決定活塞桿d=式中：p-活塞桿上所受的總機(jī)橫載荷，為1296.5n d-活塞桿直徑，為40mm由于大柔度桿或稱為細(xì)長桿的臨界力pk當(dāng)活塞桿的計(jì)算柔度。i活塞桿的橫截面的慣性半徑l活塞桿的計(jì)算長度h長度計(jì)算系數(shù)i=特定柔度值=e活塞桿材料的彈性模量 e=2.11011pa活塞桿材料的比例極限由于= hk安全系數(shù)，取為2p軸向壓力 p為1297n 4、缸蓋的設(shè)計(jì)1）缸蓋的材料選用zg35，根據(jù)其結(jié)構(gòu)可能性參考機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊冶金工業(yè)出版表3-1-56設(shè)計(jì)的上、下蓋由法蘭聯(lián)接，下蓋的結(jié)構(gòu)有緩沖裝置。2）密封的結(jié)構(gòu)（1）均采用o型密

13、封圈密封o型密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性良好，動(dòng)磨擦阻力小，溝槽尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，o型密封圈應(yīng)用較廣泛。按化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-134，6-136，6-137查得80處的靜密封為：斷面的直徑：溝槽寬度：運(yùn)動(dòng)的距離：溝槽外徑：d1=80mm溝槽內(nèi)徑： p2=0.3mm r=0.1mm不同軸度：b=3.9+0.15mmh=3.3mmd1=d2+2h=46.6mmd1=40mmp2=0.3mmr=0.1mme0.07mm5、活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）活塞材料選用45號鋼2）長度由冶金工業(yè)出版社編機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊表31-43查得l=60mm3）在活塞上開密封槽尺

14、寸，化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-134，6-136查得80處的動(dòng)密封：6、油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算 油缸材料為45鋼 它的端蓋聯(lián)接方式用法蘭連接 優(yōu)點(diǎn)：容易加工和裝卸 缺點(diǎn)：外徑和重量較大1）缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算：當(dāng)缸體與缸蓋用法蘭連接時(shí)，螺釘除了應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度之外還要保證聯(lián)接的緊密性。查工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)天津科學(xué) 出版社。取缸蓋螺釘間的距離。 t=150mmh安全系數(shù) 取h為1.22.5在這種聯(lián)接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)部石上承受的拉力，是工作載荷與剩余鎖緊為之和。 p缸蓋受的合成液壓力剩余鎖緊力取螺釘直徑d1=10mm7、液壓缸的放置及固定形式根據(jù)工作情況，豎直放置，其固定形式為外，法蘭安裝

15、與導(dǎo)向板聯(lián)接。8、手臂下蓋世太保緩沖裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)部件的全部機(jī)械能e的計(jì)弱。e=e液+e磨+e動(dòng)+e+靜 式中：p1活塞的工作壓力取8105paf活塞的有效工作面積f=l緩沖行程l=300mm=0.3m2）在緩沖過程中所具有的磨擦能：e磨 由于e磨很小，可以忽略不計(jì)3）參與運(yùn)動(dòng)的部件所具有的動(dòng)能：e動(dòng) v運(yùn)動(dòng)部件在緩沖下行時(shí)，所具有的速度為10m/sg參與運(yùn)動(dòng)的重量，為1297ng重力加速度 為10m/s2 4）當(dāng)油缸為非水平位置安裝時(shí)，作升降運(yùn)動(dòng)的部件所具有的重力勢能：e重 當(dāng)油缸在水平方向安置時(shí) e重=o9、節(jié)流孔直徑的確定式中：e緩沖開始時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件所具有的全部機(jī)械能為7262.8nm

16、l緩沖行程，有時(shí)即為緩沖柱塞長度為0.3m f緩沖柱塞的活塞有效面積f為調(diào)恒節(jié)流時(shí)c取固定的23倍。 取節(jié)流孔直徑d=10mm10、導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)導(dǎo)向套的選取主要是根據(jù)軸的直徑以及所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)來選取的。導(dǎo)向套的配合長度一般選取直徑的1.5倍。引自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上冊，第二分冊，化學(xué)工業(yè)出版社。11、回轉(zhuǎn)缸軸的確定1）軸進(jìn)行校核 軸的材料選用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)化處理。（1）軸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 扭矩： 合成彎矩： 軸的直徑： 抗彎截面的系數(shù)： 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)： 彎曲應(yīng)力幅： 彎曲平均應(yīng)力： 圖1.5 圖1.6 彎曲扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度： 彎曲和扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)： 絕對尺寸： 表面質(zhì)量系數(shù)： 彎曲時(shí)有效應(yīng)力集中系數(shù)： 扭轉(zhuǎn)

17、時(shí)有效應(yīng)力集中系數(shù)：k2 只考慮彎曲作用時(shí)的安全系數(shù)：只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)za扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 安全系數(shù)： 安全系數(shù)sp=1.5查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊國防出版社出版由于 s1sp 故滿足要求，安全 s2sp（2）軸靜強(qiáng)度校核計(jì)算bs=360mpa 扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度極限zs: zs=208.8mpa抗彎截面系數(shù)w： w1=34300mm3 w2=9940mm3扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)wp: wp1=60642.4mm3 wp2=19800mm3最大瞬時(shí)彎矩： mmax=2m=238900=77800nmm最大瞬時(shí)扭矩： tmax=t=8190nmm只考慮彎曲時(shí)安全系數(shù)只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)安全系數(shù)查手冊 sp=1.4故：滿

18、足要求靜強(qiáng)度足夠2電器部分 2-1機(jī)械手電器部分的設(shè)計(jì)概述一、本設(shè)計(jì)的目的及意義工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作過程控制系統(tǒng)按照預(yù)先整定好的程序來運(yùn)行。檢查元件及電子驅(qū)動(dòng)裝置，克服了在設(shè)備上受到限位開關(guān)，體積大，有觸電磨損，壽命的不足。二、設(shè)計(jì)要求1、有工件啟動(dòng)，機(jī)械手按工藝要求，順序完成各項(xiàng)工作，無工件停止。2、本電氣控制裝置要能保證使用壽命長，無觸電磨損，可靠性好，維修方便。3、外加電源電壓200v三、總體方案論證實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)電子控制系統(tǒng)主要有四種方式：1、數(shù)字電子技術(shù)2、工業(yè)控制計(jì)示機(jī)3、繼電器4、可編程序控制器數(shù)字電路復(fù)雜，成本低，可以設(shè)計(jì)出數(shù)字控制裝置但是可靠性差。工業(yè)計(jì)示機(jī)快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但人員

19、技術(shù)水平要求高，應(yīng)具有一定的專業(yè)知識，在整機(jī)結(jié)構(gòu)上不能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，不如可編程易于推廣。繼電器控制系統(tǒng)是針對一定生產(chǎn)機(jī)械，固定的生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的，采用硬接電線安裝而成，只能完成既定的邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等功能，即只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，一旦改變生菜工藝過過程，繼電器控制系統(tǒng)必須重新配線，因而適應(yīng)性很差，且體積龐大，安裝維修均不方便。可編程序只要改變程序，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝過程的改變，適應(yīng)性強(qiáng)，即可以進(jìn)行開關(guān)量控制又可進(jìn)行模擬量控制?？删幊绦蚩刂破黧w積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，開發(fā)期短，安裝和維修工作量少，有自動(dòng)診斷功能，可靠性高。綜上比較，本機(jī)械手采用可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2-2 傳感器的

20、選擇一、 傳感器的作用是將有無工件的情況轉(zhuǎn)換成電信號，將機(jī)械手到位與否裝換成電信號。 該液壓機(jī)械手的位置檢測傳感器有霍爾傳感器，自感傳感器，渦流傳感器，電位傳感器多種，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，比較如下：霍爾傳感器是一種磁敏傳感器，具有使用壽命長，無觸電磨損，無火花干擾，無轉(zhuǎn)換抖動(dòng)，工作效率高，溫度特性好，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，輸出電動(dòng)勢的變化范圍大等優(yōu)點(diǎn)。自感傳感器簡單可靠，輸出功率大的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是輸出量于電源頻率有密切關(guān)系，要求有一個(gè)頻率穩(wěn)定的電源。渦流傳感器測量的線性范圍大，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，但電測量位移的范圍較小，不適于機(jī)械手位移檢測。電位傳感器測量結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，有一定可靠性，

21、輸出功率較大，但其粘度不夠。綜上比較，選擇霍爾傳感器。二、霍爾傳感器電路圖及工作原理。圖2.1圖2.2工作原理：當(dāng)外加磁場強(qiáng)度b上升到導(dǎo)通點(diǎn)bop時(shí)，霍爾開關(guān)輸出由高降到低，當(dāng)b由大到小降至brp時(shí)，霍爾開關(guān)輸出由低到高，霍爾位檢開關(guān)正是利用這一轉(zhuǎn)移特性，機(jī)械手適當(dāng)位置固定是一塊磁鋼，當(dāng)磁鋼和霍爾開關(guān)相靠近時(shí)，磁路導(dǎo)通，輸出為低電平，當(dāng)磁鋼和霍爾相遠(yuǎn)離時(shí)磁路斷開，輸出為高電平。2-3 放射式紅外檢測開關(guān)圖2.3工作原理：無元件光路通t1導(dǎo)通t2導(dǎo)通v0為低電平有工件光路斷t1截止t2截止v0為高電平。24 根據(jù)工藝過程分析控制要求 機(jī)械手的全部動(dòng)作由液壓缸驅(qū)動(dòng)，而液壓缸又由相應(yīng)的電磁閥控制，其

22、中，上升/下降和直腕/轉(zhuǎn)腕分別由雙線圈兩位電磁閥控制，通電上升，斷電上升停止；通電下降，斷電下降停止；通電直腕，斷電直腕停止；通電轉(zhuǎn)腕，斷電轉(zhuǎn)腕停止，夾/松由單線圈兩位置電磁閥控制，通電加緊，斷電放松。機(jī)械手直腕并準(zhǔn)備下降時(shí)，為了準(zhǔn)保安全，必須在無工件時(shí)才能允許下降，也就是說上一次搬運(yùn)的工件未被搬走時(shí)，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)停止。機(jī)械手的工作過程:從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下線位開關(guān)，下降電磁閥斷電，下降停止；同時(shí)接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊，夾緊后，上升電磁閥斷電，上升停止；同時(shí)接通轉(zhuǎn)腕電磁閥，機(jī)械手轉(zhuǎn)腕，轉(zhuǎn)腕后，若此時(shí)工作地上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電

23、磁閥斷電，下降停止；同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止，同時(shí)接通知腕電磁閥，直腕時(shí)間停止。至此，機(jī)械手動(dòng)作完成一個(gè)周期。為了滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手應(yīng)設(shè)置手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為單步，單周期，連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作方式：就是用按鈕操作時(shí)對機(jī)械手的每一種動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。單步操作：每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手動(dòng)作停止，重新啟動(dòng)時(shí)，須用手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回原點(diǎn)

24、，然后按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手有重新開始單周期操作。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)的，連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中肉按下停止按鈕，則機(jī)械手動(dòng)作停止，重新啟動(dòng)時(shí)需用手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回原點(diǎn)，然后按下啟動(dòng)按鈕機(jī)械手又開始連續(xù)操作。在工作中按下復(fù)位按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。25確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備及pc的選擇一：輸入設(shè)備用以產(chǎn)生輸入控制信號輸出設(shè)備由pc得輸出信號驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件。 i/o 表輸入信號 序號輸入信號序號啟動(dòng)按鈕x400單步x407上限位開關(guān)x401單周期x410下限位開關(guān)1x402連續(xù)x411下限位開關(guān)2x403

25、直腕/轉(zhuǎn)腕x412光電開關(guān)x404夾/松x413停止按鈕x405上/下x500手動(dòng)x406復(fù)位x501輸出信號序號輸出信號序號下降電磁閥x430夾緊電磁閥x433轉(zhuǎn)腕電磁閥x431直腕電磁閥x434上升電磁閥x432原點(diǎn)指示x435表2.1所以pc共需14點(diǎn)輸入，6點(diǎn)輸出。二、pc選擇 該機(jī)械手的控制為純開關(guān)控制，且所需的i/o點(diǎn)數(shù)不多，因此選擇一般的小型抵擋機(jī)即可 由于所需的i/o點(diǎn)數(shù)為14/6點(diǎn)，考慮到機(jī)械手操作的工藝固定，pc的i/o點(diǎn)基本上可留余量。綜上所訴，選擇f1-40h，其主機(jī)i/o點(diǎn)數(shù)為14/16點(diǎn)。26 pc程序設(shè)計(jì) 當(dāng)作方式選擇開關(guān)置于“手動(dòng)”時(shí)，輸入點(diǎn)x406接通，其輸入

26、繼電器常閉節(jié)點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動(dòng)操作。 在操作選擇開關(guān)置于“單步”“單周期”“連續(xù)”時(shí)，其對應(yīng)的輸入x407,x410,x411接通，其輸入繼電器常閉節(jié)點(diǎn)斷開，執(zhí)行自動(dòng)操作程序。在執(zhí)行自動(dòng)操作程序時(shí)，如操作選擇開關(guān)置于連續(xù)時(shí)，啟動(dòng)后輔助繼電器m200同樣接通，程序自動(dòng)循環(huán)。操作選擇開關(guān)置于“單步”時(shí)，m200同樣接通，程序也可以循環(huán)，但必須是每按一次啟動(dòng)按鈕執(zhí)行一步，如果操作選擇開關(guān)置于“單周期”或運(yùn)行過程中按下復(fù)位按鈕時(shí)，則輔助繼電器m200復(fù)位，程序執(zhí)行完一個(gè)周期時(shí)自動(dòng)停止。由于直腕/轉(zhuǎn)腕，上/下運(yùn)動(dòng)采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個(gè)線圈不能同時(shí)通電，因此在直腕/轉(zhuǎn)腕，上/下移動(dòng)的電路中設(shè)置了互鎖

27、環(huán)節(jié).一、步進(jìn)指令編程。1. 步進(jìn)指令是由狀態(tài)轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)梯形圖的一種步進(jìn)指令。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖直觀地表示了工藝流程。因此，采用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)梯形圖具有簡單直觀地特點(diǎn)，是順序控制變得容易，大大縮短了設(shè)置者的設(shè)計(jì)時(shí)間。 步進(jìn)指令stl和步進(jìn)返回指令ret與狀態(tài)寄存器s配合使用，能方便地編制出步進(jìn)控制程序 圖2.4圖2.5用狀態(tài)寄存器編程的自動(dòng)操作流程圖 機(jī)械手在原點(diǎn)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，狀態(tài)s600接通，執(zhí)行第一程序，機(jī)械手完成第一步動(dòng)作以后，每完成一步，原來的狀態(tài)自動(dòng)復(fù)位，機(jī)械手完成下一步移動(dòng)。 在單周期操作方式下，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到最后一步后不再轉(zhuǎn)移，機(jī)械手完成最后一步動(dòng)作后自動(dòng)停止在原點(diǎn)。 在連續(xù)操作方式下，m

28、200接通，當(dāng)機(jī)械手完成最后一步動(dòng)作后，不再轉(zhuǎn)移，機(jī)械手完成最后一步動(dòng)作后自動(dòng)停止在原點(diǎn)。在運(yùn)行中，如按復(fù)位按鈕，則x501接通，m200復(fù)位，機(jī)械手的動(dòng)作繼續(xù)執(zhí)行完成第一個(gè)周期后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。在運(yùn)行中，如按停止按鈕后，則x405接通，狀態(tài)s600-s680全部復(fù)位，機(jī)械手動(dòng)作停止，重新啟動(dòng)時(shí)先用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回原點(diǎn)，再按啟動(dòng)按鈕，又重新開始自動(dòng)操作。根據(jù)梯形圖，便可編出自動(dòng)操作程序： 0 ld x401 1 out y435 2 ld x400 3 and x401 4 s s600 5 stl s600 6 out y430 7 ld x402 8 s s601 9 stl s6

29、0110 s y433 32 out t45211 out t451 33 k312 k3 34 ld t45213 ld t450 35 s s60614 s s602 36 stl s60615 stl s602 37 out y43216 out y432 38 ld x40117 ld x401 39 s s60718 s s603 40 stl s60719 stl s603 41 s y43420 s y431 42 out t45321 out t451 43 k322 k3 44 ld t45323 ld t451 45 s s60824 s s604 46 stl s60825 stl s604 47 lot x40426 ld x404 48 s x43427 out y430 49 out t45228 ld x403 50 k329 s s605 51 ld x40430 stl s605 52 and t45231 stl y434 53 and m20054 s s600 55 ret 56 and2-7 外部電源為了保護(hù)可編程序控制器安全和負(fù)載的緊急停車，贏在