機械手設(shè)計和編程(共48頁)

1、PAGE 分類號 密級 畢業(yè)設(shè)計(b y sh j)說明書題 目：PLC控制(kngzh)機械手設(shè)計和編程 英 文 題 目：PLC controlled robot design and programming 學(xué)生(xu sheng)姓名： 趙振華 專 業(yè)： 機電一體化 指導(dǎo)教師： 陳明 職 稱： 副教授 畢業(yè)設(shè)計說明書提交日期：2011年4月18日 地址：機電學(xué)院目錄目錄(ml) HYPERLINK l _第一章_引言(ynyn) 第一(dy)章 引言 1 HYPERLINK l _第二章_設(shè)計思路 第二章 設(shè)計思路 2 HYPERLINK l _2.1本文主要設(shè)計內(nèi)容及目的 2.1本文主

2、要設(shè)計內(nèi)容及目的 2 HYPERLINK l _2.2搬運機械手結(jié)構(gòu)及其動作 2.2搬運機械手結(jié)構(gòu)及其動作 2 HYPERLINK l _2.3機械手的控制過程 2.3機械手的控制過程 2 HYPERLINK l _2.4機械手的控制要求 2.4機械手的控制要求 3 HYPERLINK l _第三章_機械手概況 第三章 機械手概況 4 HYPERLINK l _3.1搬運機械手的應(yīng)用簡況 3.1搬運機械手的應(yīng)用簡況 4 HYPERLINK l _3.2_機械手的發(fā)展概況 3.2 機械手的發(fā)展概況 5 HYPERLINK l _3.3機械手的發(fā)展趨勢 3.3機械手的發(fā)展趨勢 6 HYPERLIN

3、K l _3.4執(zhí)行系統(tǒng)的介紹 3.4執(zhí)行系統(tǒng)的介紹 7 HYPERLINK l _3.5PLC概況及在機械手中的應(yīng)用 3.5 PLC概況及在機械手中的應(yīng)用 8 HYPERLINK l _第四章_機械手驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 第四章 機械手驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 11 HYPERLINK l _4.1工業(yè)機器手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則 4.1工業(yè)機器手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則 12 HYPERLINK l _Toc139152586 4.2機器手液壓驅(qū)動系統(tǒng) 13 HYPERLINK l _4.3機器手氣動驅(qū)動系統(tǒng) 4.3機器手氣動驅(qū)動系統(tǒng) 14 HYPERLINK l _4.4機器手電動驅(qū)動系統(tǒng) 4.4機器手電動驅(qū)動系統(tǒng)

4、15 HYPERLINK l _第五章_搬運機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計 第五章 搬運機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計 16 HYPERLINK l _5.1機械手的結(jié)構(gòu) 5.1機械手的結(jié)構(gòu) 16 HYPERLINK l _5.2電氣控制的設(shè)計 5.2電氣控制的設(shè)計 16 HYPERLINK l _5.3操作面板及動作說明 5.3操作面板及動作說明 17 HYPERLINK l _5.4_I/O分配 5.4 I/O分配 18 HYPERLINK l _第六章_搬運機械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計 第六章 搬運機械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計 20 HYPERLINK l _6.1梯形圖的總體設(shè)計 6.1梯形圖的總體設(shè)計 20 HYPERLI

5、NK l _6.2各部分梯形圖的設(shè)計 6.2各部分梯形圖的設(shè)計 21 HYPERLINK l _結(jié)論 第七章結(jié)論 29 HYPERLINK l _參考文獻 參考文獻 30 HYPERLINK l _致謝(zh xi) 致謝 31提供全套圖紙 畢業(yè)設(shè)計代做 QQ 2609116541PAGE 4畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 2011 年2 月21 日 畢業(yè)設(shè)計題目PLC控制機械手設(shè)計和編程指導(dǎo)教師趙振華職稱副教授專業(yè)名稱機電一體化技術(shù)班級機電21081學(xué)生姓名陳明學(xué)號2060108147設(shè)計要求1. 機械手總圖2. 控制電氣原理圖，梯形圖、接線圖3、外文翻譯（3000字）4. 完成畢業(yè)設(shè)計說明書一

6、份；完成畢業(yè)課題的計劃安排序號內(nèi)容時間安排1機械手總圖2011.2.23至2011.3. 32控制電氣原理圖，梯形圖、接線圖2011.3. 3至2011.3.133外文翻譯（3000字）2011.3.13至2011.4.54整理畢業(yè)設(shè)計說明書并定稿，準(zhǔn)備答辯2011.4.5至2011.4.105答辯2011.4.10至2011.4.20答辯提交資料外文資料翻譯，畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告，畢業(yè)設(shè)計說明書，相關(guān)圖紙。計劃答辯時間2011.4.20-2011.4.30畢業(yè)設(shè)計調(diào)研(dio yn)報告伴隨著機電一體化在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，機械設(shè)備的自動控制成分顯得越來越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫(go

7、wn)、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。因此機械手就在這樣誕生了,機械手是機械手系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機構(gòu)，是機器手的關(guān)鍵部件之一。工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成貨物的傳送和裝卸；廣泛的應(yīng)用機械手，可以逐步改善勞動條件，更強與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，減少勞動風(fēng)險，提高機床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時間和庫存

8、，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，提高企業(yè)競爭力，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。國際上目前生產(chǎn)機械手公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB及奧地利的GM公司。 隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展以氣、液動技術(shù)自身的一些優(yōu)點，氣、液動機械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看，近30多年來，此行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代，液壓與氣動(q dn)元件的產(chǎn)值比約為9:1，而30多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達的歐美、日本等國家，該比例已達到6:4，甚至接近5:5。近20年來，氣

9、動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、液壓機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。摘要(zhiyo)摘要(zhiyo)： 機器是由機械裝置和其它組件組成的。它是一種用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量的裝置，例如：發(fā)動機、渦輪機、車輛、起重機、

10、印刷機、洗衣機、照相機和攝影機等。許多原則和設(shè)計方法不但適用(shyng)于機器的設(shè)計，也適用于非機器的設(shè)計。術(shù)語中的“機械裝置設(shè)計” 的含義要比“機械設(shè)計”的含義更為廣泛一些，機械裝置設(shè)計包括機械設(shè)計。在分析運動及設(shè)計結(jié)構(gòu)時，要把產(chǎn)品外型以及以后的保養(yǎng)也要考慮在機械設(shè)計中。在機械工程領(lǐng)域中，以及其它工程領(lǐng)域中，所有這些都需要機械設(shè)備，比如：開關(guān)、凸輪、閥門、船舶以及攪拌機等。關(guān)鍵詞： 設(shè)計流程 設(shè)計規(guī)則 機械設(shè)計AbstractA machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, tra

11、nsmits. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines. The term mechanical design is used in a broader sense t

12、han machine design to include their design. the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which require mechanical de

13、vices, such as switches, cams, valves, vessels, and mixers.Keywords: Mechanical Design mechanisms Design Process提供全套圖紙 畢業(yè)設(shè)計代做 QQ 2609116541第一章 引言(ynyn)機械手：mechanical hand，也被稱為(chn wi)自動手，auto hand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重(fnzhng)勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶

14、金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機械手有23個自由度。機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動

15、式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。第二章 設(shè)計(shj)思路2.1本文主要設(shè)計內(nèi)容(nirng)及目的設(shè)計(shj)內(nèi)容主要包括：機械手的執(zhí)行系

16、統(tǒng)介紹、驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計。本設(shè)計主要應(yīng)用于機加工生產(chǎn)，貨物調(diào)運等場合。搬運機械手采用PLC控制，體積小，重量輕，控制方式靈活，可靠性高，操作簡單，維修容易。使用該機械手代替人工搬運工件，既安全，又準(zhǔn)確，提高了勞動生產(chǎn)率，保證了工件的質(zhì)量，降低了工人的勞動強度，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益2.2搬運機械手結(jié)構(gòu)及其動作本機械手用于生產(chǎn)線上工件的自動搬運，根據(jù)對機械手的工藝過程及控制要求分析，機械手的動作過程如圖31所示： 圖21機械手的動作周期2.3機械手的控制過程如圖32所示由A、B兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作，A缸通過一個單電兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，B缸通過一

17、雙電兩位四通電磁閥控制機械手的升降；由小車實現(xiàn)機械手的移動。該小車由兩臺電動機驅(qū)動，一臺是高速，一臺是慢速。當(dāng)小車前進時以慢快慢的形式進行，返回時按慢快慢的形式后退。當(dāng)工件從傳送帶傳輸?shù)綑C械手下方時，工件碰壓行程開關(guān)SQ1，B缸活塞桿伸出，帶動機械手下降，下降至終點碰壓行程開關(guān)SQ3與機械手夾鉗相連的A缸活塞桿收進，機械手將工件夾緊；當(dāng)工件夾緊到位時，行程開關(guān)SQ5動作，B缸的活塞桿收進，把工件提升；當(dāng)工件提升到最高位置時碰壓行程開關(guān)SQ4，啟動小車慢速右行；當(dāng)小車碰壓行程開關(guān)SQ7時轉(zhuǎn)為快速行走；接近終點時小車碰壓行程開關(guān)SQ8，轉(zhuǎn)為慢速行走；行至右端行程開關(guān)SQ9，小車停止前進；停留5秒后

18、，B缸活塞桿再次外伸，機械手下降至終點，A缸活塞桿外伸帶動夾鉗松開，將工件放下；然后機械手上升，小車以慢快慢的形式沿原路返回，恢復(fù)到圖示所示的原點位置。2.4機械手的控制(kngzh)要求為了便于生產(chǎn)加工、維修(wixi)、調(diào)整設(shè)置的工作方式選擇開關(guān)。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：單步、單周期、連續(xù)；手動操作包括手動和回原位的操作。手動操作：供維修用，即用按鈕對機械手的每一步(y b)動作單獨控制。例如，當(dāng)選擇手動操作時，按下上升/下降按鈕，機械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動作，其它動作以此類推?；卦唬寒?dāng)由于斷電或其它原因?qū)е聶C械手運行中途停止時，再次通電將操作方式選擇置于回原

19、位位置，按下復(fù)位按鈕，機械手即可按最短路徑的原則返回到原點位置。單步運行：供試用，即沒按一次啟動按鈕機械手向前執(zhí)行一個動作后停止。單周期運行：供首次檢驗用，當(dāng)機械手在原點時按下啟動按鈕，機械手自動執(zhí)行一個周期后停止在原點位置連續(xù)運行：正常使用，當(dāng)機械手在原點并按下啟動按鈕時，機械手周而復(fù)始的執(zhí)行各工步動作。該機械手在自動工作狀態(tài)時，應(yīng)先將其工作方式選擇開關(guān)放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進行置位，然后再將工作方式選擇開關(guān)放置自動工作方式下。若自動工作狀態(tài)解除，則硬件工作方式選擇開關(guān)放置于“手從操作”位置。第三章 機械手概況(gikung)3.1搬運(bnyn)機械手的應(yīng)用簡況在現(xiàn)

20、代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為(chngwi)突出的主題。在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法，程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換

21、生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。國內(nèi)外機械工業(yè)、鐵路部門中機搬運械手主要應(yīng)用于以下幾方面：1.熱加工方面的應(yīng)用熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現(xiàn)自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機械手操作。2.冷加工方面的應(yīng)用冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。最近更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。3.拆修裝方面拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多

22、的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機械手，可用以對客車內(nèi)部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高(t go)勞動生產(chǎn)率的重要因素。3.2 機械手的發(fā)展(fzhn)概況專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入(jnr)以通用機械手為標(biāo)志的時代。由于通用機械手的應(yīng)用和發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。智能機器人涉及

23、的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴大。早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機械手。5060年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。6070年代，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，

24、亦即是第二代機械手這一新技術(shù)進入了應(yīng)用階段。80-90年代，裝配機械手處于鼎盛時期，尤其是日本。90年代機械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。90年代以后，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展?？傊?，目前機械手的主要經(jīng)歷分為三代：第一代機械手主要是靠人工進行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有| 識別能力；改進的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機械手設(shè)有電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機械手具

25、有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。3.3機械手的發(fā)展趨勢目前國內(nèi)工業(yè)機械(jxi)于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展(fzhn)的需要。因此，國內(nèi)主要是逐步擴大機械手應(yīng)用(yngyng)范圍，重點發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示

26、教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能地機械手，并考慮于計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在國外機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要用于機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)中，它可按照事先制定

27、的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但是還不具備任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。為此，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學(xué)測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計算機。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手先伸出手指尋

28、找工件，通過裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸感作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內(nèi)側(cè)的壓力敏感元件來控制，達到自動調(diào)整握力的大小?？傊S著傳感技術(shù)的發(fā)展，機械手的裝配作業(yè)的能力將進一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機械手裝配。現(xiàn)今機械手的發(fā)展更主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。3.4執(zhí)行系統(tǒng)(xtng)的介紹工業(yè)機器手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點，分別介紹(jisho)如下。1.直角坐標(biāo)機器(j q)手結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機器手的空間

29、運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的，如圖2.1.a。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機器手有可能達到很高的位置精度（m級）。但是，這種直角坐標(biāo)機器手的運動空間相對機器手的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實現(xiàn)一定的運動空間，直角坐標(biāo)機器手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機器手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機器手的工作空間為一空間長方體。直角坐標(biāo)機器手主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)，直角坐標(biāo)機器手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。2.圓柱坐標(biāo)機器手結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機器手的空間運動是用一個回轉(zhuǎn)運動及兩個直線運動來實現(xiàn)的，如圖2.1.b。這種機器手構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運作業(yè)。其工

30、作空間是一個圓柱狀的空間。3.球坐標(biāo)機器手結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機器手的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動來實現(xiàn)的，如圖2.1.c。這種機器手結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運作業(yè)。其工作空間是一個類球形的空間。4.關(guān)節(jié)型機器手結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機器手的空間運動是由三個回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，如圖2.1.d。關(guān)節(jié)型機器手動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對機器手本體尺寸，其工作空間比較大。此種機器手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機器手。關(guān)節(jié)型機器手結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。3.5 PLC概況及在機械手中的應(yīng)用1. 可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況可編程

31、序控制器（programmable controller），現(xiàn)在一般簡稱為PLC（programmable logic controller），它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通 信網(wǎng)絡(luò)技發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)(gngy)自動控制裝置。以其顯著的優(yōu)點在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。在可編程序控制器問世以前(yqin)，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠

32、硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（柜）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差。2.PLC的應(yīng)用(yngyng)概況PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并在迅速擴大，對于而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個方面。1）. 用于邏輯控制這是PLC最基本，也是最廣泛的應(yīng)用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。2）. 用于模擬量控制PLC通過模擬量I/O

33、模塊，可實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換，并對模擬量控制。3）. 用于機械加工中的數(shù)字控制現(xiàn)代PLC具有很強的數(shù)據(jù)處理功能，它可以與機械加工中的數(shù)字控制（NC）及計算機控制（CNC）緊密結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)字控制。4）. 用于工業(yè)機器人控制5）. 用于多層分布式控制系統(tǒng)高功能的PLC具有較強的通信聯(lián)通能力，可實現(xiàn)PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。3. PLC的特點1）. 可靠性高、抗干擾能力強PLC能在惡劣的環(huán)境(hunjng)如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司

34、的F1系列PLC平均無故障時間間隔長達30萬h，這是一般微機所不能比擬的。2）. 控制系統(tǒng)(kn zh x tn)構(gòu)成簡單、通用性強由于PLC是采用軟件編程來實現(xiàn)控制(kngzh)功能，對同一控制對象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。3）. 編程簡單、使用、維護方便4）. 組合方便、功能強、應(yīng)用范圍廣PLC既可用于開關(guān)量的控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。因此，PLC應(yīng)用范圍很廣。5）. 體積小、重量輕、功耗低PLC采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也

35、很低，空載功耗約1.2KW。5.PLC在機械手中的應(yīng)用機械手通常應(yīng)用于動作復(fù)雜的場合來代替人的反復(fù)的操作，從而節(jié)省人的勞動，普通繼電器由于其體積和接口等各方面限制，經(jīng)常被應(yīng)用于動作簡單的電氣及流水線控制，而PLC以其可靠性高、抗干擾能力強;控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強;編程簡單、使用、維護方便;組合方便、功能強、應(yīng)用范圍廣; 體積小、重量輕、功耗低等有點被廣泛應(yīng)用于類似機械手的控制動作復(fù)雜的場合，本設(shè)計正是以PLC控制為基礎(chǔ)從而實現(xiàn)機械手的各種動。第四章 機械手驅(qū)動系統(tǒng)(xtng)設(shè)計工業(yè)機器手的驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。這三

36、類基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(tdin)如下。1.液壓驅(qū)動(q dn)系統(tǒng)由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點。適合于在承載能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機器手。但是，液壓系統(tǒng)需要進行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄露會對環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪音也較高。2.氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、價格低等特點。適用于中、小負(fù)荷的機器手中采用。但是因難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機器手中，如在上、下料和沖壓機器手中應(yīng)用較多。3.電氣驅(qū)動系統(tǒng)由

37、于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機及其配套的伺服驅(qū)動器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在機器手中被大量采用。這類驅(qū)動系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數(shù)電機后面需安裝精密的傳動機構(gòu)。直流有刷電機不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中，成本上也較其他兩種驅(qū)動系統(tǒng)高。但因為這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點比較突出，因此在機器手中被廣泛的使用。4.機械(jxi)驅(qū)動系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝自由度小，而輸出的力較小，在定位精度方面最為優(yōu)秀，動作速度小，相應(yīng)速度低于氣動和電氣系統(tǒng)?？刂坪唵?，控制自由度小。多用于精密儀器。表2.1給出了各種控制方式(fngsh)的比較：表2.1 各

38、種控制(kngzh)方式的比較項目氣壓傳動液壓傳動電氣傳動機械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜復(fù)雜較復(fù)雜安裝自由度大大中小輸出力稍大大小不太大定位精度一般一般很高高動作速度大稍大大小相應(yīng)速度慢快快中清潔度清潔可能有污染清潔較清潔維護簡單比氣動復(fù)雜需要專門技術(shù)簡單價格一般較高高一般技術(shù)要求較低較高最高較低控制自由度大大中小4.1工業(yè)機器手驅(qū)動系統(tǒng)(xtng)的選擇原則 設(shè)計機器手時，驅(qū)動系統(tǒng)的選擇，要根據(jù)機器手的用途、作業(yè)要求、機器手的性能規(guī)范、控制功能、維護的復(fù)雜程度、運行的功耗(n ho)、性價比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、

39、經(jīng)濟性及可靠性后進行最終的選擇。一般情況如下：1.物料搬運（包括上下料）使用的有限點位控制的程序控制機器手，重負(fù)荷的選擇(xunz)液壓驅(qū)動系統(tǒng)，中等負(fù)荷的可選電機驅(qū)動系統(tǒng)，輕負(fù)荷的可選氣動驅(qū)動系統(tǒng)。沖壓機器手多采用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。2.用于點焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機器手，要求具有點位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)。只有采用液壓或電動伺服系統(tǒng)才能滿足要求。點焊、弧焊機器手多采用電動驅(qū)動系統(tǒng)。重負(fù)荷的任意點位控制的點焊及搬運機器手選用液壓驅(qū)動系統(tǒng)。4.2機器手液壓驅(qū)動系統(tǒng) 上第一臺機器手中應(yīng)用到現(xiàn)在，已在工業(yè)機器手中獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，雖然在中等負(fù)荷以下的工業(yè)機器手中大量采用電機驅(qū)動系統(tǒng)，但是

40、在簡易經(jīng)濟型、重型的工業(yè)機器手和噴涂機器手中采用液壓系統(tǒng)的還仍然占有很大的比例。液壓系統(tǒng)在機器手中所起的作用是通過電液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進行功率放大，對液壓動力機構(gòu)進行方向、位置、和速度的控制，進而控制機器手手臂按給定的運動規(guī)律動作。液壓動力機構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動馬達，連續(xù)回轉(zhuǎn)的液壓馬達用得很少。在工業(yè)機器手中，中、小功率的液壓驅(qū)動系統(tǒng)用節(jié)流調(diào)速的為多，大功率的用容積調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，動態(tài)特性好，但是效率低。容積調(diào)速系統(tǒng)，動態(tài)特性不如前者，但效率高。機器手液壓驅(qū)動系統(tǒng)包括程序控制和伺服控制兩類。1.程序控制機器手的液壓系統(tǒng)這類機器手屬非伺服控制的機器手，在只有簡單搬運作業(yè)功能

41、的機器手中，常常采用簡易的邏輯控制裝置或可編程控制器對機器手實現(xiàn)有限點位的控制。這類機器手的液壓系統(tǒng)設(shè)計要重視以下方面：（1）液壓缸設(shè)計：在確保密封性的前提下，盡量選用橡膠與氟化塑料組合的密封件，以減小摩擦阻力，提高液壓缸的壽命。（2）定位點的緩沖與制動：因為機器(j q)手手臂的運動慣量比較大，在定位點前要加緩沖與制動機構(gòu)或鎖定裝置。（3）對慣量比較大的運動軸的液壓缸兩側(cè)最好加設(shè)安全(nqun)保護回路，防止因碰撞過載而損壞機械結(jié)構(gòu)。（4）液壓源應(yīng)該加蓄能器，以利于多運動軸同時動作或加速運動提供瞬時能量(nngling)儲備。2.伺服控制機器手的液壓系統(tǒng)具有點位控制和連續(xù)軌跡控制功能的工業(yè)機

42、器手，需要采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)。其電液轉(zhuǎn)換和功率放大元件有電液伺服閥，電液比例閥，電液脈沖閥等。由以上各類閥件與液壓動力機構(gòu)可組成電液伺服馬達，電液伺服液壓缸，電液步進馬達，電液步進液壓缸，液壓回轉(zhuǎn)伺服執(zhí)行器等各種電液伺服動力機構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，電液伺服馬達和電液伺服液壓缸可以是分離式，也可以是組合成為一體。如果是分離式的連接方式，要盡量縮短連接管路，這樣可以減少伺服閥到液壓機構(gòu)間的管道容積，以增大液壓固有頻率。在機器手的驅(qū)動系統(tǒng)中，常用的電液伺服動力機構(gòu)是電液伺服液壓缸和電液伺服擺動馬達，也可以用電液步進馬達。液壓回轉(zhuǎn)執(zhí)行器是一種由伺服電機，步進電機或比例電磁鐵帶動的一個安放在擺動馬達

43、或連續(xù)回轉(zhuǎn)馬達轉(zhuǎn)子內(nèi)的一個回轉(zhuǎn)滑閥，通過機械反饋，驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動的一種電液伺服機構(gòu)。它可安裝在機器手手臂和手腕的關(guān)節(jié)上，實現(xiàn)直接驅(qū)動。它既是關(guān)節(jié)機構(gòu)，又是動力元件。4.3機器手氣動驅(qū)動系統(tǒng)氣動機器手采用壓縮空氣為動力源，一般從工廠的壓縮空氣站引到機器手作 業(yè)位置，也可以單獨建立小型氣源系統(tǒng)。由于氣動機器手具有氣源使用方便、不污染環(huán)境、動作靈活迅速、工作安全可靠、操作維修簡便以及適宜在惡劣環(huán)境下工作等特點，因此它在沖壓加工、注塑及壓鑄等有毒或高溫條件下作業(yè)，機床上、下料，儀表及輕工行業(yè)中、小型零件的輸送和自動裝配等作業(yè)，食品包裝及運輸，電子產(chǎn)品輸送、自動插接，彈藥生產(chǎn)自動化等方面獲得大量應(yīng)用。氣動

44、驅(qū)動系統(tǒng)大體由以下幾部分組成：1.氣源 由總壓縮空氣站提供。氣源部分包括空氣壓縮機，儲氣罐，氣水分離器，調(diào)壓器，過濾器等。2.氣動(q dn)三聯(lián)件 由分水濾氣器，調(diào)壓器，油霧器三大件組成，可以是分離式，也可以是三聯(lián)組裝式的，多數(shù)(dush)情況下用三聯(lián)組裝式結(jié)構(gòu)。3.氣動閥 氣動閥的種類很多，在工業(yè)(gngy)機器手的氣動驅(qū)動系統(tǒng)中，常用的閥件有電磁氣閥、節(jié)流調(diào)速閥、減壓閥等。4.氣動執(zhí)行機構(gòu) 多數(shù)情況下使用氣缸（直線氣缸或擺動氣缸）。直線氣缸分單動式和雙動式兩類。除個別用單動式氣缸外（如手爪機構(gòu)上用的），多數(shù)采用雙動氣缸。5.制動器 氣動機器手的定位問題很大程度上是如何實現(xiàn)停點的制動。6.

45、限位器 氣動機器手各運動軸的制動和定位點到位發(fā)訊，可由編程器發(fā)指令，或由限位開關(guān)發(fā)訊。4.4機器手電動驅(qū)動系統(tǒng)這些年來，針對機器手，數(shù)控機床等自動機械而開發(fā)的各種類型的伺服電動機及伺服驅(qū)動器的大量出現(xiàn)，為機器手驅(qū)動系統(tǒng)的更新創(chuàng)造了條件。由于高起動力矩、大轉(zhuǎn)矩低慣量的交、直流電機在機器手中的應(yīng)用，因此一般情況下，負(fù)重在100kg以下的工業(yè)機器手大多數(shù)采用電動驅(qū)動系統(tǒng)。 在機器手驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用的電動機大致可分為如下類型：小慣量永磁直流伺服電動機，有刷繞組永磁直流伺服電動機，大慣量永磁直流伺服電動機（力矩電機），反應(yīng)式步進電機，同步式交流伺服電動機，異步式交流伺服電動機。1.機器手驅(qū)動系統(tǒng)電機的選擇

46、機器手的驅(qū)動系統(tǒng)電機的選擇要根據(jù)機器手的用途、功能、結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合各類電機自身的特點、性能、結(jié)構(gòu)特點以及性能價格比等綜合考慮進行。根據(jù)機器手各運動軸所計算的、要求電機的轉(zhuǎn)速、負(fù)載額定力矩、加減速特性、額定功率、加速功率等參數(shù)選擇電機型號。2.機器手電動驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動器（1）直流電機伺服驅(qū)動器直流伺服電機驅(qū)動器目前多采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）伺服驅(qū)動器。PWM伺服驅(qū)動器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好，響應(yīng)快、效率高、過載能力強等特點。目前已廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機床、工業(yè)機器手及其它機電一體化產(chǎn)品中用做直流伺服電機的驅(qū)動(q dn)。（2）步進電機(dinj)驅(qū)動器步進電機的控制裝置主要包括脈沖發(fā)生器

47、，環(huán)行分配器和功率放大(fngd)器等幾部分組成。功率放大器的作用是將環(huán)行分配器輸出的毫安級電流放大成安培級電流以驅(qū)動步進電機。目前功率放大器多采用高低壓驅(qū)動電路。第五章 搬運機械手硬件系統(tǒng)設(shè)計硬件系統(tǒng)設(shè)計包括機械部分和電氣控制部分的設(shè)計。5.1機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計其結(jié)構(gòu)如圖32所示圖32：機械手的結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖圖中設(shè)置(shzh)9個行程開關(guān)SQ1SQ9用于檢測工件、小車、機械手的位置及機械手夾鉗的夾緊、放松狀態(tài)，并對系統(tǒng)實施控制。其中SQ1為工件是否到位的檢測開關(guān)；SQ2為小車原位檢測開關(guān)；SQ3、SQ4分別為機械手下降上升(shngshng)是否到位檢測開關(guān)；SQ5、SQ6分別為機械

48、手夾緊放松檢測開關(guān)；SQ7、SQ8分別為小車速度轉(zhuǎn)換開關(guān)；SQ9為小車運動停止開關(guān)。5.2電氣控制的設(shè)計包括主電路和控制電路的設(shè)計。主電路由兩臺電動機，即慢速電機和快速電機，分別拖動小車慢行和快行，其控制如下：慢速電動機M1由接觸器KM1、KM2分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)；快速電動機M2由接觸器KM3和KM4分別控制其正傳和反轉(zhuǎn)。機械手的夾緊放松動作是由一單電兩位四通電磁閥控制的一個液壓缸完成的，在通電情況下，機械手松開，得電時松開，可以防止在設(shè)備運行過程中突然斷電導(dǎo)致的機械手松開，工件脫落的情況發(fā)生。5.3操作面板及動作說明根據(jù)控制和生產(chǎn)工藝的要求，控制操作包括手動和自動，手動又包括手動步進、回原

49、位操作，自動控制包括單步、單周期、連續(xù)的操作。故操作方式選擇開關(guān)設(shè)置有五個檔位。手動工作方式下，手動動作包括上升、下降、放松、快進、慢進、快退、慢退和復(fù)位，故設(shè)置六個動作看官按鈕。各個動作進行的同時均設(shè)有動作指示燈。另外設(shè)有啟動停止按鈕。其操作面板如圖33所示：圖33機械手操作(cozu)面板示意圖5.4 I/O分配(fnpi)I/O設(shè)備(shbi)即所需的I/O點數(shù)如下表所示：信號I/O設(shè)備I/O點數(shù)信號I/O設(shè)備I/O點數(shù)輸 入操作方式選擇旋鈕開關(guān)手動時運動選擇按鈕啟動停止按鈕行程開關(guān)5829輸出交流接觸器控制線圈電磁閥動作指示原點指示4381根據(jù)I/O點的分配(fnpi)要求及考慮10%

50、到15%的I/O裕量，本設(shè)計PLC采用F160MR 36/24型，樣圖見根據(jù)(gnj)I/O點的分配要求及考慮10%到15%的I/O裕量，本設(shè)計(shj)PLC采用F160MR 36/24型，樣圖見圖3-4所示：圖34 F1-40MR樣圖控制電路設(shè)計主要是PLC輸入、輸出接線的設(shè)計，其I/O分配如圖35所示。電氣接線圖見附圖圖35 PLC I/O接線控制圖第六章 搬運(bnyn)機械手的軟件系統(tǒng)設(shè)計機械(jxi)手動控制屬順序控制，故其手動程序采用普通的PLC控制指令控制，自動程序采用步進梯形指令控制6.1梯形圖的總體設(shè)計按照機械手控制和工藝流程的要求(yoqi)，在選擇“手動方式”時應(yīng)執(zhí)行手

51、動程序；在選擇“回原位”時應(yīng)執(zhí)行回原位程序；在選擇自動程序時應(yīng)執(zhí)行自動程序。其中自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。故梯形圖的總體構(gòu)成如圖36所示。圖36搬運機械手PLC控制梯形圖總體構(gòu)成6.2各部分(b fen)梯形圖的設(shè)計1.通用(tngyng)部分梯形圖設(shè)計通用部分(b fen)梯形圖分為三部分：1）. 狀態(tài)器的初始化。初始化狀態(tài)器S600在手動方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開關(guān)置于“返回原位”（X514接通）時，按下復(fù)位按鈕（X507）時被置位，在“手動操作”（X510）接通時，S600復(fù)位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動做復(fù)位操作，即在方式選擇開關(guān)位于“手動操作”或“返回原位”時，中間狀態(tài)

52、器同步復(fù)位。故初始化梯形圖如圖37所示，（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）。圖37 狀態(tài)器初始化梯形圖2）. 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動。若機械手工作在自動工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器S600被置位后按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步一步的向下傳遞，即可進行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)程序” 時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一面采用M100檢查機器是否處于原位。當(dāng)M575和M100都接通時，從初始狀態(tài)器開始進行轉(zhuǎn)換，故其梯形圖如圖38所示。圖38狀態(tài)器轉(zhuǎn)換(zhunhun)啟動梯形圖3）. 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換(zhunhun)禁止梯形圖。激活特殊輔助

53、繼電器M574并用步進梯形指令(zhlng)控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換就被自動禁止。在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應(yīng)被激勵并自保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當(dāng)按下停止按鈕時，從現(xiàn)行工步重新開始工作，M574應(yīng)復(fù)位，即重新允許新轉(zhuǎn)換。在“步進”工作方式時，M574應(yīng)始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但沒按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次。在“手動”工作方式時禁止進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除，M574復(fù)位，PLC在啟動時，用初始化脈沖M71和M574自保持，以此禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。故狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如圖38

54、所示。圖38 狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖通過對37和38的分析可得出：在執(zhí)行“手動操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通，（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進”程序時沒按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換可一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態(tài)器的轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止在現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)程序”時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。2.手動操作(cozu)梯形圖手動操作方式

55、由于不需要任何復(fù)雜的順序控制，可以用常規(guī)(chnggu)繼電器順序方式來設(shè)計梯形圖?！笆謩硬僮?cozu)時”按下放松按鈕時，機械手卡抓松開，當(dāng)松開放松按鈕時，機械手卡爪在液壓缸作用下自動加緊并保持；按下上升按鈕，上升輸出Y435保持接通；按下下降按鈕，Y436保持接通；在上限位按下慢進按鈕，慢進輸出Y430接通，至行程開關(guān)SQ7閉合，小車停止；快進、快退、慢退情況同慢進。手動操作梯形圖設(shè)置有互鎖，只有在小車處于左限位（即X403閉合）或右限位（即X412閉合）時機械手的上升下降動作才能進行，只有當(dāng)機械手處于下限位（即X404接通）機械手的加緊放松動作才可以手動控制；為了安全，同一個電動機的正

56、反轉(zhuǎn)線圈不能同時接通，設(shè)計中設(shè)計了自鎖開關(guān)，防止線圈同時接通造成的短路。故手動操作時梯形圖如圖39所示。圖39 手動操作(cozu)梯形圖3.返回(fnhu)原位梯形圖 在“返回(fnhu)原位”狀態(tài)下，“夾緊”與“下降”動作應(yīng)被停止，上限位未動作時，應(yīng)進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應(yīng)停止，并左行至左限位位置。故返回原位梯形圖如圖310所示：4.“自動”狀態(tài)梯形圖 圖311表示了機械手自動工作時執(zhí)行各工步的情況，表示了各工步的實現(xiàn)和轉(zhuǎn)換的條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y436接通。自下限位置時，X404接通，轉(zhuǎn)換為“夾持”過程；夾持電磁閥Y434復(fù)位，至加緊限位X406接通，轉(zhuǎn)

57、換為上升動作；當(dāng)上限為開關(guān)SQ4閉合，X405接通，小車開始慢進動作?？爝M、慢進、延時、下降、加緊、上升、慢退、快退、慢退動作依次類推，如上所述一步一步按順序驅(qū)動各個負(fù)載動作，稱為順序控制或過程步進型控制。圖311搬運(bnyn)機械手自動工作流程圖用狀態(tài)器代替自動工作(gngzu)流程圖的各工步，可得到312所示的功能表圖：圖312 搬運(bnyn)機械手自動工作功能表圖根據(jù)(gnj)圖312所示的自動(zdng)工作功能表圖，可設(shè)計出自動操作時的梯形圖如圖313所示。圖313搬運機械手自動工作梯形圖5、繪制搬運機械手PLC控制梯形圖將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體結(jié)構(gòu)圖（圖36）的形

58、式組合在一起，得到機械手PLC控制的梯形圖。附圖：搬運機械手結(jié)構(gòu)圖搬運機械手動作流程圖搬運機械手plc接線圖搬運機械手PLC I/O分配表搬運機械手液壓圖結(jié)論(jiln)通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我進一步理解了所學(xué)過的理論知識及具體運用了這些知識。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練(xnlin)。因此，它在大學(xué)三年的學(xué)習(xí)中占有非常重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對軸套壓裝專機有了具體的接觸，了解了壓裝專機的工作原理和工作過程，發(fā)現(xiàn)(fxin)了許多人工手動操作壓入軸套的不足和弊端，由此想出了用機器來代替手動壓裝，這樣不緊提高了工作效率、減少了勞動

59、強度、也增強了定位精確度。但我們所設(shè)計的牙嵌式離合器容易打滑，磨損較厲害，嚴(yán)重影響了使用壽命，使用頻率高，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計可以采用液壓控制方案。就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己今后將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過設(shè)計鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。同時也學(xué)會了查圖表、資料、手冊等工具書,知道怎樣更好地利用這些工具書。通過實例對軸套壓裝專機的制造和電機及減速器的選擇，彈簧計算，離合器計算等做了一次練習(xí)?？傊?，這次畢業(yè)課程設(shè)計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。在此，非常感謝我的指導(dǎo)老師在設(shè)計過程中耐心的指導(dǎo),也要感謝各位同學(xué)給我的幫助.由于能力所限

60、，設(shè)計中仍存在許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。參考文獻1. 王炳實. 機床電氣控制.第三版. 北京(bi jn)：機械工業(yè)出版社，2004年：146-1622. 王本軼. 機床設(shè)備控制基礎(chǔ). 北京：機械(jxi)工業(yè)出版社，2005年：283-2883. 丁樹模. 液壓傳動. 北京：機械(jxi)工業(yè)出版社，2007年4. 林平勇. 高崇. 電工電子技術(shù).第二版：北京：高等教育出版社，2004年5熊幸明. 曹才開. 一種工業(yè)機械手的PLC控制.微計算機信息，2006年，第22卷第11期:120-1226. 孔秀艷. 一種四軸搬運機械手的PLC控制. 大眾科技，2008年，第7期：112