【正文】 升降氣缸的換向閥采用二位五通雙電控電磁閥，夾緊氣缸的換向閥采用二位五通單電控電磁閥。 氣壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。第四章 機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)的夾持器和小臂都是用氣壓驅(qū)動(dòng)的。具體流程為：機(jī)械手在載物板上方、手腕靠近立柱為初始態(tài)，當(dāng)在連續(xù)工作方式下按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手由氣壓驅(qū)動(dòng)向下伸開(kāi)小臂，根據(jù)判斷取的是哪個(gè)物件，從而決定是否要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)手腕，以及旋轉(zhuǎn)多少角度。每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手前進(jìn)一個(gè)工步（或工序）即自動(dòng)停止。 其結(jié)構(gòu)圖如下： 機(jī)械手的結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的工作流程機(jī)械手的工作方式有三種：?jiǎn)尾竭\(yùn)行、單周期運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行。）軸向平均轉(zhuǎn)速(r/m)絲桿的長(zhǎng)度(mm)202002000920其型號(hào)為KURODA GG1520ASBALR系列的。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器中，是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。cm。 手腕的示意圖如下：圖3 .3 手腕示意圖 臂部 設(shè)計(jì)中手臂是使機(jī)械手手部前伸和后縮的重要組成部分，手臂是用滾珠絲桿作用的，絲桿的后端連著直流電機(jī)，絲桿螺母連著手腕整體，直流電機(jī)通過(guò)絲桿將機(jī)械手的手部進(jìn)行水平移動(dòng)。180176。其工作原理為：給正動(dòng)作線圈通電，則正動(dòng)作氣路接通(正動(dòng)作出氣孔有氣)，即使給正動(dòng)作線圈斷電后正動(dòng)作氣路仍然是接通的，將會(huì)一直維持到給反動(dòng)作線圈通電為止。b=60mm，R=40mm，摩擦系數(shù)f=。用由于采用雙向電磁閥，可實(shí)現(xiàn)其手部的夾緊和松開(kāi)。機(jī)械手的首部分為兩大類(lèi)：夾持類(lèi)手部和吸附類(lèi)手部，各類(lèi)又分為很多種，如夾持類(lèi)又可分為夾鉗式手部、鉤托式手部和彈簧式手部。分別為立柱回轉(zhuǎn)、小臂升降、手臂伸縮、手腕旋轉(zhuǎn)、手爪夾緊放松。自由度的選擇也與生產(chǎn)要求有關(guān)，若批量大，操作可靠性要求高，運(yùn)行速度快，周?chē)O(shè)備構(gòu)成比較復(fù)雜，工件質(zhì)量輕時(shí)，機(jī)械手的自由度數(shù)可少；如果要便于產(chǎn)品更換，增加柔性，則機(jī)械手的自由度要多一些。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。物體能夠能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目稱(chēng)為自由度（DOF degree of freedom）。固定式機(jī)械手直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上，移動(dòng)式機(jī)械手則安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。臂部可分為：伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、屈伸型臂部結(jié)構(gòu)、其他專(zhuān)用的機(jī)械傳動(dòng)臂部結(jié)構(gòu)。手腕往往有三種運(yùn)動(dòng)方式：手腕旋轉(zhuǎn)、手腕彎曲和手腕側(cè)擺，考慮本設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)用的是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制可177。由于應(yīng)用場(chǎng)合的不同，機(jī)械手結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，在組成部分的驅(qū)動(dòng)方式、傳動(dòng)原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)也有各種不同的類(lèi)型。外設(shè)接口 外設(shè)接口電路用于連接編程器或其他圖形編程器、文本顯示器、觸摸屏、變頻器等，并能通過(guò)外設(shè)接口組成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)。CPU在系統(tǒng)的監(jiān)控程序的控制下工作，通過(guò)掃描方式，將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入輸入映象寄存區(qū)域，PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，然后將結(jié)果送到輸出映象寄存區(qū)域。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的是S7200系列的PLC，雖然PLC的種類(lèi)很多，但其結(jié)構(gòu)和功能都很相似，那就用此PLC來(lái)說(shuō)明PLC的結(jié)構(gòu)功能。 西門(mén)子—S7200系列PLC的結(jié)構(gòu)功能可編程控制器是一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)，它的結(jié)構(gòu)原理與微型計(jì)算機(jī)相似。2. 確定型號(hào)綜上，對(duì)于被控對(duì)象，采用PLC系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性?xún)r(jià)比，使用和維修方便；選用的PLC主機(jī)和配置、控制功能等必須能滿足被控對(duì)象的各種控制要求；選用的PLC主機(jī)及配置必須是功能較強(qiáng)的新一代PLC機(jī)型，一般最好不要選用舊機(jī)型（若采用三菱公司的PLC，則選FX系列，不選F1系列）。三菱FX系列可編程控制器是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。SYSMAC CPM1A的大小僅相當(dāng)于一個(gè)PC卡(對(duì)于10點(diǎn)的機(jī)型來(lái)說(shuō))，從而使安裝體積大幅度減小，同時(shí)也進(jìn)一步節(jié)省了控制柜的空間。PLC發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號(hào)的也很多，各個(gè)廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別，各個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計(jì)需要，考慮如何選擇。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、修改容易、可靠性高等 可編程邏輯控制器（PLC） 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)可以采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母機(jī)構(gòu)。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)液壓缸、閥、油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)?？傊瑱C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等?？筛鶕?jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手臂和軀干。在應(yīng)用專(zhuān)用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，專(zhuān)用條件還要研制示教機(jī)械手、組合機(jī)械手等。這種機(jī)械手在國(guó)外稱(chēng)為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)。但數(shù)控加工中常見(jiàn)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。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。第四章闡述了機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來(lái)越多地裝備部隊(duì)。在機(jī)械行業(yè)中（鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配等）應(yīng)用也十分廣泛，如在柔性生產(chǎn)線中用氣動(dòng)機(jī)械手來(lái)搬運(yùn)上下料材；機(jī)械零件的裝配生產(chǎn)線中，利用機(jī)械手抓零件與另一零件裝配在一起；如啤酒生產(chǎn)中用機(jī)械手把蓋壓在瓶子上等等。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(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景?？删幊绦蚩刂破鱌LC控制的物料搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡(jiǎn)便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低了維修率，提高了工作效率。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手發(fā)展較快，應(yīng)用較多。工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡(jiǎn)單化，對(duì)于一些往復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成顯得非常重要。介紹了機(jī)械手的動(dòng)作順序及其應(yīng)用PLC進(jìn)行控制的設(shè)計(jì)方法，建立了相應(yīng)的原理圖，確定了PLC的輸入∕輸出量，建立了PLC控制的硬件接線圖及相應(yīng)的控制流程圖。摘要機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。此機(jī)械運(yùn)用到了步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和氣壓傳動(dòng)，能夠使機(jī)械手滿足控制要求。關(guān)鍵字：機(jī)械手， PLC， 驅(qū)動(dòng)此處貼章節(jié)題目：第一章 緒論 研究背景 研究目的和意義第二章 相關(guān)理論概述 機(jī)械手的定義及分類(lèi) 機(jī)械手的應(yīng)用及組成機(jī)構(gòu) 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)第三章 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)概述 機(jī)械手的各部分結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的總體要求第四章 機(jī)械手的硬件設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)第五章 機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手的功能介紹 機(jī)械手的控制 PLC的程序設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì)的總結(jié)第六章 結(jié)論57 / 60第一章 緒論隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越高，生產(chǎn)工況也有趨于惡劣的態(tài)勢(shì)，這對(duì)一線工人的操作技能也提出了更高的要求，同時(shí)操作工人的工作安全也受到了相應(yīng)的威脅。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。本課題對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)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。工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、可提高產(chǎn)品加工精度、減少危險(xiǎn)性生產(chǎn)由人工操作環(huán)節(jié)，尤其是在一些危險(xiǎn)性大的行業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為實(shí)用，如化工生產(chǎn)有存在有毒物質(zhì)的；如核電廠等存在放射性物質(zhì)的地方；如煙花等易燃易暴的生產(chǎn)場(chǎng)合等生產(chǎn)環(huán)境非常適合使用機(jī)械手進(jìn)行生產(chǎn)。目前，機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等）、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等）。近幾年國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。第三章分析了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)概述、各部分結(jié)構(gòu)和總體要求。第二章 相關(guān)理論概述 機(jī)械手的定義及分