【正文】 我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機械行業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，從 經(jīng)濟 上、 技術(shù)上考慮都是十分必要的。本機械手主要與數(shù)控機床組合最終形成生產(chǎn)線，實現(xiàn)加工過程的自動化和無人化。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待進一步實現(xiàn)機械化。 2. 可以改善勞動條件 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪音、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。 機械手的發(fā)展趨勢 目前國內(nèi)工業(yè)機械手主要用于機床加工、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)展的需要。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，不能應付外界的變化?，F(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)。第一組是負責對加工零件的毛坯選取及處理，選取過程中，負責人員應充分考慮到機械手裝夾的位置預留，以及工件加工掉頭裝夾位置的大小，所以長度的尺寸要跟機械手輔助手爪設(shè)計相協(xié)調(diào)。故 在加工過程中，設(shè)計機床的保護門，實現(xiàn)在未加工時間段時，自動處于開啟狀態(tài)，讓機械手進入作業(yè)；在加工開始前，自動處于關(guān)閉狀態(tài)，使機床處于完全封閉狀態(tài)，以保護旁邊加工人員。在機械手裝夾工件到位后，讓機床的尾座 自動伸出，頂住工件，然后再讓液壓卡盤夾緊。這就需要工作人員去對鋁材受力進行分析，然后經(jīng)過計算得到最后尾座的頂緊力。其中，手爪的設(shè)計，要考慮到工件的總長度的基礎(chǔ)上，可以裝夾的位置長度，以及進行掉頭加工時，反向工件的裝夾位置長度的預留。 第四組別的工作內(nèi)容 第四組是在前三組的基礎(chǔ)上，了解整個自動加工的流程，運用 PLC 進行編程，協(xié)調(diào)機床跟機械手之間的作業(yè)。我組的整個設(shè)計方案及實際加工與分析情況如下文所述。 機器人把工件送至卡盤處 ? 尾座頂緊工件 ? 卡盤收緊 ? 機器人退出 ? 尾座縮回（必要時可頂緊加工） ? 自動關(guān)門 ? 加工 ? 自動開門 ? 機器人將工件夾緊 ? 卡盤松開 ? 機器 人將工件移開掉頭 ? 重復以上步驟 ? 完成加工機器人將工件移走 圖 21 自動加工的流程圖 機器人的操作與機床信號查詢 機器人的操作 通過按動示教編程器上的每個軸操作鍵，使機器人的每個軸產(chǎn)生所需的作。另外，進行各種特性文件和各種參數(shù)的設(shè)定也要在 該模式下進行。此時，示教編程器上的 [開始 ]按鈕無效。 機床信號的查詢 在了解完機器人的操作，控制機器人完成所需的動作后，接下來要了解的數(shù)控機床的控制信號。這時，需要安裝一個位置檢測傳感器。特點有工作可靠、壽命長、功耗低、復定位精度高、操作 頻率 高以及適應惡 劣的工作環(huán)境等。通常把這個距離叫“檢出距離”。 第 10 頁 共 25 頁 這種響應特性被稱為“響應頻率”。 （ 2） 渦流式接近開關(guān) 這種開關(guān)有時也叫電感式接近開關(guān)。 （ 3） 電容式接近開關(guān) 這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是開關(guān)的外殼。 （ 4） 霍爾接近開關(guān) 霍爾元件是一種磁敏元件。 第 11 頁 共 25 頁 （ 5） 光電式接近開關(guān) 利用光電效應做成的開關(guān)叫光電開關(guān)。這種開關(guān)是將熱釋電器件安裝在開關(guān)的檢測面上，當有與環(huán)境溫度不同的物體接近時，熱釋電器件的輸出便變化，由此便可檢測出有物體接近。當有物體移近時，接近開關(guān)接收到的反射信號會產(chǎn)生多普勒頻移，由此可以識別出有無物體接近。木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應選用電容型接近開關(guān)。在該自動加工的工作中，由于信號不是高頻信號，因此可以選擇普通的中間繼電器進行信號間的轉(zhuǎn)換。它采用可以編制程序的存儲器 ,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控 第 13 頁 共 25 頁 制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高， PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。不同型號的 PLC，循環(huán)掃描周期在 1 微秒到幾十微秒之間。 作為離散控制的首選產(chǎn)品， PLC 在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的 PLC 年增長率保持為 20%～ 30%。 PLC 的特點 （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強 第 14 頁 共 25 頁 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng) ,和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低 ,此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合 .除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 PLC 的工作原理 第 15 頁 共 25 頁 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。這時，才是 PLC 的真正輸出。 一般來說， PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。 （ 2） 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。大中型 PLC 都有 PID 模塊 ,目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定 控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼Ｐ陆a(chǎn)的 PLC 都具有通信接接口 ,通信非常方便。性能規(guī)格： FX2N性能規(guī)格運轉(zhuǎn)控制方法 通過儲存的程序周期運轉(zhuǎn) I/O 控制方法 批次處理方法（當執(zhí)行 END 指令時） I/O 指令可以刷新運轉(zhuǎn)處理時間 基本指令 ： 應用指令： 至幾百 微秒 ， 指令編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進梯形圖能生成 SFC 類型程序程式容量 8000 步內(nèi)置 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，設(shè)計周期短且造價較低。因此，通過畢業(yè)設(shè)計實現(xiàn)了預期目標。所以我要感謝所有的任課老師，是您們的諄諄教誨，才使我學有所獲。既讓我們懂得了怎么樣把理論運用于實際，又讓我們懂得了怎么樣把理論知識運用到實際中，又讓我們懂得了在實踐中遇到問題怎樣用理論解決。在此，對所喲老師在學習和生活中給予的指導和關(guān)心致以最真誠的謝意！ 第 21 頁 共 25 頁 參考文獻 [1].范建東 . 可編程序控制器原理及應用 （第四版） . 廣州：華南理工大學出版社，2020. [2].孔凡才 . 自動控制系統(tǒng)及其應用 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2020. [3].陳立群 .液壓傳動與氣動技術(shù) .北京：中國勞動社會保障出版社 . 2020. [4].范欽珊 .工程力學（第二版） .北京 :高等教育出版社 2020. [5].李華志 .數(shù)控加工工藝與裝備 .北京 :清華大學出版社 2020. [6].謝曉紅 .數(shù)控機床編程與加工技術(shù) .北京 :中國勞動社會保障出版社 2020. [7].金大鷹 .機械制圖（第二版） .北京 :機械工業(yè)出版 社 2020. [8].陸玉 .機械設(shè)計課程設(shè)計（第四版） .北京 :機械工業(yè)出版社 2020. [9].楊可楨 .機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版） .北京 :高等教育出版社 2020. [10].張愛紅 .機床數(shù)控系統(tǒng) .北京 :高等教育出版社 2020. [11].陳于萍 .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（第二版） .北京 :機械工業(yè)出版社 2020. 第 22 頁 共 25 頁 附錄 A 圖 A1 圖 A1 PLC外圍接線圖 第 23 頁 共 25 頁