初稿啤酒瓶裝箱機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc408352075 目錄 PAGEREF _Toc408352075 h 1 HYPERLINK l _Toc408352076 摘要 PAGEREF _Toc408352076 h 2 HYPERLINK l _Toc408352077 引言 PAGEREF _Toc408352077 h 3 HYPERLINK l _Toc408352078 第一章 概述 PAGEREF _Toc408352078 h 4 HYPERLINK l _Toc408352079 1 裝箱機(jī)的介紹 PAGEREF _Toc408352079

2、h 4 HYPERLINK l _Toc408352080 2 裝箱機(jī)的分類 PAGEREF _Toc408352080 h 4 HYPERLINK l _Toc408352081 3工業(yè)機(jī)械手概述 PAGEREF _Toc408352081 h 5 HYPERLINK l _Toc408352082 第二章 主傳動(dòng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc408352082 h 6 HYPERLINK l _Toc408352083 第三章 移瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc408352083 h 11 HYPERLINK l _Toc408352085 第四章 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREF _T

3、oc408352085 h 13 HYPERLINK l _Toc408352086 1 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc408352086 h 13 HYPERLINK l _Toc408352087 2 縱向氣缸的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc408352087 h 14 HYPERLINK l _Toc408352088 3 導(dǎo)向及平衡裝置 PAGEREF _Toc408352088 h 16 HYPERLINK l _Toc408352089 第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc408352089 h 18 HYPERLINK l _Toc4083520

4、90 1控制要求 PAGEREF _Toc408352090 h 18 HYPERLINK l _Toc408352091 2 確定PLC的類型及I/O點(diǎn) PAGEREF _Toc408352091 h 18 HYPERLINK l _Toc408352092 3 PLC的程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc408352092 h 21 HYPERLINK l _Toc408352093 總結(jié) PAGEREF _Toc408352093 h 24 HYPERLINK l _Toc408352094 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc408352094 h 25摘要本次課程設(shè)計(jì)我的題目是啤酒瓶裝箱

5、機(jī)械手的設(shè)計(jì)。本文在參考國內(nèi)外大量參考文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)之上，首先對(duì)啤酒瓶裝箱機(jī)械手的課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行了分析，論述了其特點(diǎn)、組成、動(dòng)作順序。并且運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)了啤酒瓶裝箱機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)裝置，該裝置主要通過兩個(gè)機(jī)械手完成對(duì)啤酒瓶的夾持、移動(dòng)及放松工作。該機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于啤酒制造企業(yè)中。對(duì)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作控制本文選用了PLC控制方法，本文首先論述了PLC技術(shù)的基本原理及應(yīng)用方法，然后按照自頂向下的設(shè)計(jì)方法編制了一套適合的控制程序，在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多種開關(guān)控制元件，如接近開關(guān)、光電開關(guān)、電磁閥等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手進(jìn)行橫向移動(dòng)、豎向升降、夾持啤酒瓶等動(dòng)作的控制，基本達(dá)到了預(yù)期

6、目的。關(guān)鍵詞: PLC；氣動(dòng)；裝箱機(jī)；引言課程設(shè)計(jì)是機(jī)械工程類專業(yè)我們完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性。教學(xué)環(huán)節(jié)，是使我們綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)我們即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。主要目的一、培養(yǎng)我們綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化我們的知識(shí)。二、培養(yǎng)我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。三、培養(yǎng)我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。

7、四、培養(yǎng)我們進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。第一章 概述1 裝箱機(jī)的介紹隨著飲料業(yè)、啤酒業(yè)的迅速發(fā)展，裝箱機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代啤酒飲料罐裝生產(chǎn)線上不可缺少的設(shè)備，雖然，人們可以完成把罐裝完成瓶子從輸瓶帶裝進(jìn)箱子里的工作。，但是與現(xiàn)代化生產(chǎn)極不相配，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。半機(jī)械、辦人工的裝箱機(jī)的出現(xiàn)，雖然可以部分地替代人們的手工勞動(dòng)，但這種機(jī)械適應(yīng)生產(chǎn)線在1.5萬瓶/時(shí)以下的工作狀態(tài)?，F(xiàn)在，人們已研究出采用計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)裝箱機(jī)來滿足市場的需求。裝箱機(jī)就是其中之一。2 裝箱機(jī)的分類裝箱機(jī)一般從自動(dòng)化的程度和裝箱機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式兩大方面來劃

8、分。從自動(dòng)化程度分類的裝箱機(jī)可分為全自動(dòng)裝和半自動(dòng)兩大類。本次所設(shè)計(jì)的啤酒裝箱機(jī)為全自動(dòng)型號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)主要有：1.結(jié)構(gòu)合理工作可靠。該機(jī)由機(jī)械、氣動(dòng)和電子控制組合而成，結(jié)構(gòu)簡單。有氣動(dòng)式抓頭抓放瓶，通過可靠的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、靈敏的氣動(dòng)裝置和先進(jìn)的電控技術(shù)把瓶子準(zhǔn)確、可靠地放進(jìn)箱子里。2.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。它的主傳動(dòng)是由帶制動(dòng)的雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主傳動(dòng)的啟動(dòng)、增、減速和制動(dòng)由微機(jī)控制，轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，通過獨(dú)特的四連桿機(jī)構(gòu)，使瓶子在整個(gè)提速運(yùn)行、移動(dòng)和降落過程平穩(wěn)。3.生產(chǎn)效率高。該機(jī)在起動(dòng)和終止均緩慢平穩(wěn)，而中途較快，空回程也快還速運(yùn)行，縮短非工作時(shí)間。4.操作容易。該機(jī)全自動(dòng)工作，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)速度，與整齊生產(chǎn)線同步

9、運(yùn)行。5.安全可靠。該機(jī)除了設(shè)置保護(hù)罩、網(wǎng)外，還設(shè)置光電安全保護(hù)裝置。操作人員誤入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，立即自動(dòng)停機(jī)。該機(jī)噪音低，而且采用無油潤滑的氣動(dòng)元件，避免油污污染，符號(hào)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這種機(jī)主要由：輸箱裝置、排瓶裝置、抓瓶裝置、氣動(dòng)裝置、四桿機(jī)構(gòu)、主傳動(dòng)裝置、輸瓶裝置、電控裝置等組成。3工業(yè)機(jī)械手概述工業(yè)機(jī)械手是五十年代末才發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。隨著工業(yè)自動(dòng)化

10、的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控加工中心，它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)， 大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的上下料工序，通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低; 后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜， 需較多繼電器，接線繁雜，易受車體振動(dòng)干擾，而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。在工資水平較低的中國，塑料制品行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)力密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越來越普及。那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國的工廠中引進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化是那些分布在工業(yè)密集

11、的華南、沿海地區(qū)的中國本土塑料加工廠也開始對(duì)機(jī)械手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸?duì)工人流失率高，以及為工人交工傷費(fèi)帶來的挑戰(zhàn)。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，特別是改革開發(fā)以后，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操作釬焊、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)自化，已愈來愈引起我們重視。第二章 主傳動(dòng)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由帶制動(dòng)的減速電機(jī)直接套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，然后用無鍵聯(lián)接裝置收縮聯(lián)接把減速器與軸連結(jié)起來，支承主軸的是4個(gè)90的軸承。收縮聯(lián)結(jié)是靠擰緊高強(qiáng)度螺栓使包容面間產(chǎn)生的壓力和摩擦力實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞的，由于無鍵槽，軸的材料有效利用率高，對(duì)軸不產(chǎn)生機(jī)械損傷，可承受變載荷和沖擊載荷，還具

12、有過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。主傳動(dòng)是整機(jī)主要負(fù)載功率輸出，主電機(jī)由微機(jī)的程序控制著啟動(dòng)，增速，減速，使抓瓶運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，當(dāng)有故障或危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，整機(jī)緊急停車，也是通過主電機(jī)控制完成的。裝箱機(jī)的生產(chǎn)能力為500625箱/h（24瓶/箱）或10001250箱/h（12瓶/箱）選用生產(chǎn)能力為500625箱/h（24瓶/箱）進(jìn)行設(shè)計(jì)由于裝箱機(jī)傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈，完成一次動(dòng)作，而每一次動(dòng)作，同時(shí)完成2箱的裝箱故裝箱機(jī)傳動(dòng)軸的速度 已知電機(jī)的功率P已選用2.2KW，由公式故故選取電機(jī)外力偶矩為5037.84設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)軸材料選用45號(hào)鋼，查表得：45號(hào)鋼的軸的許用扭剪應(yīng)力軸材料和受載情況決定的系數(shù)C=107118由于該傳動(dòng)軸

13、的彎矩相對(duì)扭矩很小，C值應(yīng)取較小值故C取110故傳動(dòng)軸最小直徑為電機(jī)減速器的安放位置有如下兩種方案：方案一：安放在兩曲柄之間方案二：安放在曲柄的外側(cè)方案一分析：由前面已確定電機(jī)的外力偶矩電機(jī)減速器安放位置見如圖2-1 圖2-1傳動(dòng)軸所受的扭矩如圖2-2 圖2-2由于故故方案一傳動(dòng)軸的扭矩圖如圖2-3 圖2-3故 由扭轉(zhuǎn)圖可知：按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)軸的直徑由公式得又由于由2解得傳動(dòng)軸最小直徑故選擇方案一時(shí)，傳動(dòng)軸最小直徑為90mm。方案二分析：電機(jī)減速器安放位置如圖2-4 圖2-4傳動(dòng)軸所受的扭矩如圖2-5 圖2-5 故方案二傳動(dòng)軸的扭矩圖如圖2-6 圖2-6 由扭矩圖可知：按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)軸的直徑由公

14、式得又由于由2解得傳動(dòng)軸最小直徑故選擇方案二時(shí)，傳動(dòng)軸最小直徑為95mm。比較方案一與方案二：當(dāng)選擇方案一時(shí)，最小直徑d為90mm.當(dāng)選擇方案二時(shí)，最小直徑d為95mm.因?yàn)榉桨敢坏淖钚≈睆奖确桨付囊?，可減輕軸的重量，節(jié)省材料節(jié)約成本，且電機(jī)減速器安放在曲柄之間比安放在外側(cè)的所占用的空間要少和安全等優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮最終選用方案一。軸如圖2-7 圖2-7根據(jù)已知電機(jī)功率為2.2KW，軸的最小直徑為90mm，轉(zhuǎn)速n=4.17r/min，進(jìn)行查表，選取電機(jī)的型號(hào)為KH107DV100M4.第三章 移瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)抓瓶機(jī)構(gòu)是由兩套雙桿機(jī)構(gòu)和一套雙平行機(jī)構(gòu)組成。要實(shí)現(xiàn)從抓瓶到裝箱，以放瓶到回程抓瓶這個(gè)過程

15、，必須按照一定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)行。雙四桿機(jī)構(gòu)就是為了實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)軌跡而設(shè)計(jì)的，這個(gè)機(jī)構(gòu)可分成兩套四桿機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。二抓瓶運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析如圖3-1 圖3-1 (1)(2)式中， 根據(jù)圖3-1所示的關(guān)系，可以求出k點(diǎn)的軌跡點(diǎn)，并作出k點(diǎn)的軌跡如圖所示：第四章 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核由設(shè)計(jì)方案可以知道，橫向氣缸1不僅要承受負(fù)載10kg的重量，還要承受氣缸3及手指部分的重量，假設(shè)此重量為負(fù)載的十分之一，即5kg。則縱向氣缸實(shí)際的負(fù)載F=150N。進(jìn)一步求的理論負(fù)載 QUOTE 氣缸的內(nèi)徑 QUOTE (式4.1)查表后得：D=40mm?；钊麠U直徑由d=0.3D

16、估取活塞桿直徑 d=18 mm查表后得：d=20mm(3) 缸筒長度的確定：缸筒長度S=L+B+20L為活塞行程；B為活塞厚度活塞厚度B=(0.20 QUOTE 0.25)D= 0.20 QUOTE 40=8mm由于氣缸的行程L=500mm ,所以S=L+B+20=628 mm氣缸筒的壁厚的確定選用無縫鋼管為材料，查表得：(5)氣缸的進(jìn)、排氣口計(jì)算查表可知，氣缸的進(jìn)、排氣口的規(guī)格為 QUOTE 活塞桿的強(qiáng)度校核機(jī)械手爪的重量約為：5Kg。 工件重量為：10Kg。 圖3-5 活塞桿的受力分析如圖3-5所示，由靜力平衡方程8MB=0 R1LAB QLBC=0 (式4.2)MA=0 R2LAB QL

17、AC=0 (式4.3) 求得支反力為：R1=703NR2=278N 以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，得剪力圖3-6和彎矩圖3-7如下：圖3-6 剪力圖圖3-7 彎矩圖 由表得活塞桿=140MPa, =240MPa. 則在B處橫截面上的剪應(yīng)力為： B= R2/A= 安全 在B處的彎應(yīng)力為： B= MB/A= 安全。2 縱向氣缸的設(shè)計(jì)(1)氣缸的內(nèi)徑 根據(jù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)關(guān)系得： (公式4.4) 根據(jù)氣缸的結(jié)構(gòu)得： 估算時(shí)取d=0.3D, QUOTE P=0.7 QUOTE 。代入上式得： 按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取D=63mm(2)活塞桿直徑由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=18 mm(3)缸

18、筒長度的確定： 缸筒長度S=L+B+20 L為活塞行程；B為活塞厚度 活塞厚度B=(0.20 QUOTE 0.25)D= 0.20 QUOTE 63=10mm 由于氣缸的行程L=200mm ,所以S=L+B+20=232mm (4)氣缸筒的壁厚的確定: 假設(shè)所選材料為無縫鋼管，則由表知 QUOTE (5)氣缸的進(jìn)、排氣口計(jì)算 查表可知，氣缸的進(jìn)、排氣口的規(guī)格為 QUOTE (2)計(jì)算作用在活塞上的總機(jī)械載荷 機(jī)械手手臂移動(dòng)油缸的受力簡圖如圖5-1所示。作用在活塞上的總機(jī)械載荷P為： (公式4.5)工作阻力：工作阻力的數(shù)值要根據(jù)油缸工作的具體情況確定有無，并進(jìn)行計(jì)算或估算。在此為完成搬運(yùn)工件的伸

19、縮油缸，故不受工作阻力，即為0。導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力：不同配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。圖5-1 手臂伸縮氣圖5-1 手臂伸縮氣缸受力簡圖本設(shè)計(jì)如圖5-1所示的是雙向桿導(dǎo)向，其導(dǎo)向桿截面形狀是圓柱面。導(dǎo)向桿對(duì)稱配置在氣缸的兩側(cè)，并布置在過氣缸活塞桿的平面內(nèi)。 密封裝置處的摩擦阻力在壓力油驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，各密封裝置處摩擦阻力之和為，即 (式4.6)分別為活塞桿和缸蓋處、活塞與缸壁處、伸縮氣管處等密封裝置處的摩擦阻力，其值隨密封圈結(jié)構(gòu)的不同而異。慣性力機(jī)械手的手臂在起動(dòng)時(shí)，活塞桿上所受到的平均慣性力，可近似計(jì)算如下： (式4.7)式中： 參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量

20、（包括被抓物件重量） g重力加速度 速度變化量 啟動(dòng)過程的時(shí)間背壓阻力 背壓阻力為氣缸低壓氣體所造成的阻力。一般背壓阻力較小，可按計(jì)算。由于，故。 所以： (3)氣缸的校核a)計(jì)算氣缸可以產(chǎn)生的輸出力 已知?dú)飧椎闹睆紻=63mm，氣缸的工作壓力p=0.7Mpa。則有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-9：可以算出氣缸所產(chǎn)生的推力P0.65p=0.6563mm63mm0.7Mpa =1805.895N氣缸可以產(chǎn)生的拉力0.6p=1666.98Nb）計(jì)算機(jī)械手臂所產(chǎn)生的重力機(jī)械手爪的重量約為：5Kg；工件重量為：10Kg；驅(qū)動(dòng)手爪開合氣缸的重量為1.45 Kg；伸縮氣缸的重量為6.6 Kg；機(jī)械手臂的安裝底座和以

21、及導(dǎo)向桿支架等其他零件的總重量約為150 Kg。機(jī)械手臂總體產(chǎn)生的重力G=mg=1723.08N氣缸所產(chǎn)生的推力P機(jī)械手臂總體產(chǎn)生的重力G，所以氣缸能夠推動(dòng)手臂而完成手臂的升降運(yùn)動(dòng)。3 導(dǎo)向及平衡裝置氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。目前導(dǎo)向桿常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中采用雙向?qū)驐U來增加手臂的

22、剛性和導(dǎo)向性。在本設(shè)計(jì)中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對(duì)性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1控制要求 在機(jī)械手的工作過程中，機(jī)械手的手臂的伸縮由電磁閥1YA2YA控制,機(jī)械手立柱的升降由電磁閥3YA4YA控制,機(jī)械手的放松夾緊有電磁閥5YA6YA控制,機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)由電磁閥7YA8YA控制.機(jī)械手的到位信號(hào)分別是：手臂伸出到位行程開關(guān)1SA, 手臂縮回到位行程開關(guān)2SA, 立柱上升到位行程開關(guān)3SA, 立柱下降到位行程開關(guān)4S

23、A, 手爪放松到位行程開關(guān)5SA, 手爪夾緊到位行程開關(guān)6SA, 立柱正轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)7SA, 立柱反轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)8SA.在設(shè)計(jì)中，搬運(yùn)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)的工作順序?yàn)椋簡?dòng)手臂伸出手爪夾緊工件手臂縮回立柱順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)立柱上升手臂伸出手爪松開工件手臂縮回立柱下降立柱反時(shí)針轉(zhuǎn)回原位 該機(jī)械手的控制要求是： 按下啟動(dòng)按鈕后，首先手臂伸出電磁閥通電，手臂伸出，至伸出行程開關(guān)動(dòng)作。 手爪夾緊電磁閥通電，手爪夾緊，至夾緊行程開關(guān)動(dòng)作。 手臂縮回電磁閥通電，手臂縮回，至縮回行程開關(guān)動(dòng)作。 立柱正轉(zhuǎn)電磁閥通電，立柱正轉(zhuǎn)，至正轉(zhuǎn)行程開關(guān)動(dòng)作。 立柱上升電磁閥通電，立柱上升，至上升行程開關(guān)動(dòng)作。 手臂伸出電磁閥通電

24、，手臂伸出，至伸出行程開關(guān)動(dòng)作。 手爪放松電磁閥通電，手爪放松，至放松行程開關(guān)動(dòng)作。 手臂縮回電磁閥通電，手臂縮回，至縮回行程開關(guān)動(dòng)作。 立柱下降電磁閥通電，立柱下降，至下降行程開關(guān)動(dòng)作。 立柱反轉(zhuǎn)電磁閥通電，立柱反轉(zhuǎn)，至反轉(zhuǎn)行程開關(guān)動(dòng)作返回原點(diǎn)。2 確定PLC的類型及I/O點(diǎn)根據(jù)前述要求可知PLC需要以下輸入信號(hào)端：8個(gè)行程開關(guān)并發(fā)生的信號(hào)，分別用來檢測機(jī)械手的伸縮極限、升降極限、放松夾緊極限、旋轉(zhuǎn)極限。8各起動(dòng)按鈕用以單步操作。另外根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，需要啟動(dòng)、停止、手動(dòng)單步操作、自動(dòng)連續(xù)操作和原點(diǎn)按鈕信號(hào)。PLC所需的輸出信號(hào)端：用來驅(qū)動(dòng)4個(gè)氣缸的電磁閥需要8個(gè)輸出信號(hào)，2個(gè)用來顯示工作

25、狀態(tài)的開始和原點(diǎn)信號(hào)指示燈。則我們可作出的PLC的輸入、輸出地址分配表如表1所示 表1 PLC的輸入、輸出地址分配表現(xiàn)場器件內(nèi)部等效繼電器地址說明現(xiàn)場器件內(nèi)部等效繼電器地址說明輸入SB0X000啟動(dòng)按鈕輸入SB5X018下降按鈕1SAX001伸出行程開關(guān)SB6X019放松按鈕2SAX002縮回行程開關(guān)SB7X020夾緊按鈕3SAX003上升行程開關(guān)SB8X021正轉(zhuǎn)按鈕4SAX004下降行程開關(guān)SB9X022反轉(zhuǎn)按鈕5SAX005放松行程開關(guān)輸出1YAY001伸出電磁閥6SAX006夾緊行程開關(guān)2YAY002縮回電磁閥7SAX007正轉(zhuǎn)行程開關(guān)3YAY003上升電磁閥8SAX010反轉(zhuǎn)行程開關(guān)

26、4YAY004下降電磁閥SB1X011停止按鈕5YAY005放松電磁閥X012手動(dòng)單步操作6YAY006夾緊電磁閥SAX013自動(dòng)連續(xù)操作7YAY007正轉(zhuǎn)電磁閥X014原點(diǎn)8YAY010反轉(zhuǎn)電磁閥SB2X015伸出按鈕HL1Y011原點(diǎn)指示燈SB3X016縮回按鈕HL2Y012開始指示燈SB4X017上升按鈕根據(jù)以上分析，需要選擇輸入點(diǎn)的個(gè)數(shù)20、輸出點(diǎn)數(shù)個(gè)數(shù)13的PLC。故我們選用三菱公司的48MR型號(hào)的PLC。它共有24個(gè)輸入、24個(gè)輸出點(diǎn)。其I/O接點(diǎn)的分配及PLC與器件的邏輯連線如圖7所示 圖7 機(jī)械手PLC控制硬件接線圖3 PLC的程序設(shè)計(jì)該機(jī)械手在PLC的控制下可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)單步和自

27、動(dòng)連續(xù)和原點(diǎn)三種執(zhí)行方式。手動(dòng)單步：以按鈕的形式實(shí)現(xiàn)各個(gè)步的操作。自動(dòng)連續(xù)：按下“啟動(dòng)”按鈕后，機(jī)械手從第一個(gè)動(dòng)作開始自動(dòng)延續(xù)到最后一個(gè)動(dòng)作，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。PLC軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序、手動(dòng)單步程序、和自動(dòng)連續(xù)程序，如圖8所示 回原點(diǎn)程序 如圖9所示。用S10 S14作零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)S10 S14作零操作元件時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我恢復(fù)前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。 手動(dòng)單步操作程序 如圖10所示。在此次的設(shè)計(jì)中，其按鈕操作順序?yàn)椋篨12,X15,X20.X16,X21,X17,X15,X19,X16,X18,X22。當(dāng)我們不用此機(jī)械手的控制順序時(shí)，可改變手動(dòng)控制

28、順序，當(dāng)然，自動(dòng)程序相應(yīng)改變即可。圖10 手動(dòng)單步操作程序 自動(dòng)操作程序 如圖11所示。其中我們需注意的是，因?yàn)槭菤鈩?dòng)系統(tǒng)的電磁閥控制，故每個(gè)氣缸不能同時(shí)斷電，不然機(jī)械手的活塞就會(huì)停在任意位置而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的正常運(yùn)行，故我們?cè)谠O(shè)計(jì)是，每個(gè)狀態(tài)的電磁閥必須等到相應(yīng)氣缸的另一個(gè)電磁閥的得電此電磁閥才能失電，如A氣缸中1YA得電后直到2YA得電1YA才能失電，同理，其它氣缸也類似。當(dāng)機(jī)械手處于原位是，按啟動(dòng)按鈕X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S200，驅(qū)動(dòng)伸出電磁閥Y1，當(dāng)?shù)竭_(dá)伸出行程開關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S201，驅(qū)動(dòng)夾緊電磁閥Y6，當(dāng)?shù)竭_(dá)夾緊行程開關(guān)X6接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S202,驅(qū)動(dòng)縮回電磁閥Y2，當(dāng)?shù)竭_(dá)縮回行程開關(guān)X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S203,驅(qū)動(dòng)正轉(zhuǎn)電磁閥Y7,當(dāng)?shù)竭_(dá)正轉(zhuǎn)行程開關(guān)X7接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S204,驅(qū)動(dòng)上升電磁閥Y3,當(dāng)?shù)竭_(dá)上升行程開關(guān)X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S205,驅(qū)動(dòng)伸出電磁閥Y1,當(dāng)?shù)竭_(dá)伸出行程開關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S206,驅(qū)動(dòng)松開電磁閥Y5，當(dāng)?shù)竭_(dá)松開行程開關(guān)X5接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S207,驅(qū)動(dòng)縮回電磁閥Y2,當(dāng)?shù)竭_(dá)縮回行程開關(guān)X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S208,驅(qū)動(dòng)下降電磁閥Y4,當(dāng)?shù)竭_(dá)下降行程開關(guān)X4接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S209,驅(qū)動(dòng)反轉(zhuǎn)電磁閥Y10,當(dāng)?shù)竭_(dá)反轉(zhuǎn)行程開關(guān)X10接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到初始