【正文】 機械系統(tǒng)整體布局示意圖 機械手主要由手部、腕部、升降部、滑動部、機座和控制箱，以及其它附件組成。其中手部為四指結構，其運動由帶有自鎖功能的液壓缸完成；升降部以導軌為導向裝置，其運動由伺服電機驅動絲杠來完成；滑動部也是以導軌為導向裝置，其運動由伺服電機驅動齒輪在齒條上滾動來完成。PLC和相關控制器件安裝于控制箱內，通過電纜和信號線與機械手進行聯(lián)接。機械手的定位采用脈沖數(shù)來控制，升降運動和滑動都有快慢速調整，調整位置也由脈沖數(shù)來控制，而速度由脈沖頻率調整。在料架1和料架2上分別安裝接近開關，進行生產線上有無工件的檢測，滿足在料架1有工件時機械手才進行下降和抓取，料架2上無工件時機械手才下降放下工件。機械手還滿足在掉電時能夠自鎖，保持當前的狀態(tài)。系統(tǒng)上電后機械手開始初始化，初始化完畢后選擇工作方式，分別為手動模式，半自動模式，自動模式。手動模工作式下，操作員可以通過控制面板控制機械手的單步運動和零點復位，能夠在機械手故障時進行檢修。 半自動工作方式下，只要操作員選擇半自動工作方式，然后按下啟動按鈕，機械手首先會零點復位，然后檢查料架1有工件，機械手下降抓取工件，上升前進，檢測料架2上無工件機械手下降放下工件，返回原點，一個周期的動作完成，機械手停機。自動方式開始工作下，按下啟動按鈕，兩臺伺服電機通電，滑臺、升降臺、液壓缸等回到原位，液壓表顯示正常。機械手運動到上、左原點位。當檢測到料架1上有工件時，電機1反轉，升降臺快速下降，達到一定脈沖數(shù)后減速，到達下工位2時，電機1停轉；液壓缸收縮夾緊工件，當液壓缸壓力到達一定程度時壓力傳感器得電表明工件夾緊；電機1正轉，升降臺先快速上升，達到一定脈沖數(shù)后時減速，當?shù)竭_上原點時，電機1停轉，升降臺停止；電機2反轉，滑臺快速前進，達到一定脈沖數(shù)后滑臺減速，到達右工位時電機2停止；當檢測到生產線2無工件時，電機1反轉，升降臺快速下降，達到一定脈沖數(shù)后減速，到達下工位1時電機1停轉；液壓缸伸長放開工件，壓力傳感器失電表明工件已松開；電機1正轉，升降臺上升，先快速后慢速，當?shù)竭_上原點時電機1停轉，升降臺停止；電機2正轉，滑臺返回到初始位置，電機2停止。一個工作流程結束。1系統(tǒng)主要部件選擇搬運工件機械手驅動系統(tǒng)的設計往往要受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時還要考慮成本因素的影響以及所能達到的技術水平。驅動元件是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它的作用是把驅動控制線路的電信號轉換為機械運動。整個伺服系統(tǒng)的調速性能、動態(tài)特性、運動精度等均與驅動元件有密切關系。常用的驅動方式主要有液壓驅動、電氣壓驅動和電－液驅動三種基本類型。 結合各種驅動類型的特點和機械結構設計與傳動類型的選擇。本機械手采用電—液結合的驅動方式。其中，機械手的升降和平移都采用交流伺服電機驅動，手部的開合采用液壓缸驅動。 液壓缸的選擇夾緊裝置是使手爪開、閉動作的動力裝置。根據(jù)機械手部的夾緊力和手部張開后指尖距離。 液壓缸 手指對工件的夾緊力可按公式計算： （11）式中 ——安全系數(shù)，~；——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦溃ㄆ渲衋是重力方向的最大上升加速度） ，g= m/s ；——運載時工件最大上升速度；；——系統(tǒng)達到最高速度的時間，~；——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇；G——被抓取工件所受重力（N）。計算：設a=40mm,b=120mm,=35176。；，求夾緊力和驅動力和 驅動液壓缸的尺寸。1. 設= =102 mm/s = == = 根據(jù)公式，將已知條件帶入： =300=根據(jù)驅動力公式得：2. ===986N 取3. ==1160N4. 確定液壓缸的直徑D （12）選取活塞桿直徑d=，選擇液壓缸壓力油工作壓力P=則 D=根據(jù)液壓缸內徑系列表（JB82666），選取液壓缸內徑為：D=32mm，根據(jù)裝配關系，外徑為50mm。則活塞桿直徑為：d==16mm，選取d=16mm因此，液壓桿外徑選50mm，活塞選16mm。 閥門的選擇閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。，控制執(zhí)行元件的啟動、變速、停止和換向。由于控制方便，選擇三位四通電磁換向閥。 三位四通電磁換向閥，穩(wěn)壓，系統(tǒng)卸荷和安全保護作用。 行程開關的選擇行程開關，位置開關（又稱限位開關）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。通常，這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設備的行程及限位保護。 因此，行程開關選用施耐德公司XCRA15型號的行程開關。 接近開關的選擇接近開關是一種用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中以實現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無觸點化的新型開關元件。當開關接近某一物體時，即發(fā)出控制信號。 為了提高系統(tǒng)的可靠性和動作執(zhí)行的準確性，選擇OMRON公司的E2EX5ME2型接近開關。它的具體參數(shù)如下： （1）檢測距離：5mm （2）電源電壓：DC12～24V （3）消耗電流：小于13mA （4）檢測物體：磁性物體 （5）響應時間：~1ms （6）輸出方式：NPN輸出 接近開關接線圖。 接近開關接線圖 E2EX5ME2型接近開關為三線的NPN輸出型開關，輸出三線分別為棕線、黑線、藍線，其中在棕線和黑線之間接負載，本系統(tǒng)中棕線接在PLC的24V電源正極，藍線接在輸入端點上。 驅動電機的選擇直流伺服電機由于存在機械換向器和電刷，降低了電機運行的可靠性，加重了維護和保養(yǎng)負擔。而交流異步電機雖然結構簡單、成本低廉、無電刷磨損、維修方便，但調速問題一直沒有得到經濟合理的解決。近十年來，由于調頻等調速方法發(fā)展很快，使其調速范圍和成本與寬調速直流伺服電機接近，因此，交流伺服電機以其優(yōu)良的控制性能和高可靠性在數(shù)控系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。為了方便設計和維修，升降電機與水平移動電機選用同一型號，根據(jù)經驗選用松下公司MinasA4系列全數(shù)字式交流伺服電機和驅動器。電機型號：Panasonic MDMA152P1U（其中慣量，200V，增量式編碼器，標準型，鍵軸，有制動器）。驅動器型號：MDDDT5540。額定轉矩：，最大轉矩：，額定轉速：，最大轉速：，電機慣量：，脈沖數(shù)：，分辨率：10000，線數(shù)：5。=102 mm/s P= d=16mm流量：Q=πr2V (13)液壓泵的功率：P=pQ=200w ，一般電機的超載功率為25%。因此，選擇電機為YC8012型三相異步電機。2 控制