【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。 氣壓傳動的設(shè)計。第四章 機械手的硬件設(shè)計及驅(qū)動本設(shè)計的夾持器和小臂都是用氣壓驅(qū)動的。具體流程為：機械手在載物板上方、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按鈕，機械手由氣壓驅(qū)動向下伸開小臂，根據(jù)判斷取的是哪個物件，從而決定是否要進行旋轉(zhuǎn)手腕，以及旋轉(zhuǎn)多少角度。每按一次啟動按鈕，機械手前進一個工步（或工序）即自動停止。 其結(jié)構(gòu)圖如下： 機械手的結(jié)構(gòu) 機械手的工作流程機械手的工作方式有三種：單步運行、單周期運行、連續(xù)運行。）軸向平均轉(zhuǎn)速(r/m)絲桿的長度(mm)202002000920其型號為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)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的理想的產(chǎn)品。cm。 手腕的示意圖如下：圖3 .3 手腕示意圖 臂部 設(shè)計中手臂是使機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，絲桿螺母連著手腕整體，直流電機通過絲桿將機械手的手部進行水平移動。180176。其工作原理為：給正動作線圈通電，則正動作氣路接通(正動作出氣孔有氣)，即使給正動作線圈斷電后正動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給反動作線圈通電為止。b=60mm，R=40mm，摩擦系數(shù)f=。用由于采用雙向電磁閥，可實現(xiàn)其手部的夾緊和松開。機械手的首部分為兩大類：夾持類手部和吸附類手部，各類又分為很多種，如夾持類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，運行速度快，周圍設(shè)備構(gòu)成比較復(fù)雜，工件質(zhì)量輕時，機械手的自由度數(shù)可少；如果要便于產(chǎn)品更換，增加柔性，則機械手的自由度要多一些。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。物體能夠能夠?qū)ψ鴺?biāo)系進行獨立運動的數(shù)目稱為自由度（DOF degree of freedom）。固定式機械手直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上，移動式機械手則安裝在移動機構(gòu)上。臂部可分為：伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、屈伸型臂部結(jié)構(gòu)、其他專用的機械傳動臂部結(jié)構(gòu)。手腕往往有三種運動方式：手腕旋轉(zhuǎn)、手腕彎曲和手腕側(cè)擺，考慮本設(shè)計的要求，設(shè)計用的是一個步進電機控制可177。由于應(yīng)用場合的不同，機械手結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，在組成部分的驅(qū)動方式、傳動原理和機械結(jié)構(gòu)也有各種不同的類型。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，通過掃描方式，將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映象寄存區(qū)域，PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運算、算術(shù)運算等，然后將結(jié)果送到輸出映象寄存區(qū)域。因為本設(shè)計采用的是S7200系列的PLC，雖然PLC的種類很多，但其結(jié)構(gòu)和功能都很相似，那就用此PLC來說明PLC的結(jié)構(gòu)功能。 西門子—S7200系列PLC的結(jié)構(gòu)功能可編程控制器是一種工業(yè)控制微型計算機，它的結(jié)構(gòu)原理與微型計算機相似。2. 確定型號綜上，對于被控對象，采用PLC系統(tǒng)與采用其它形式的控制系統(tǒng)相比較，力求具有較好的性價比，使用和維修方便；選用的PLC主機和配置、控制功能等必須能滿足被控對象的各種控制要求；選用的PLC主機及配置必須是功能較強的新一代PLC機型，一般最好不要選用舊機型（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PC卡(對于10點的機型來說)，從而使安裝體積大幅度減小，同時也進一步節(jié)省了控制柜的空間。PLC發(fā)展這么多年，技術(shù)成熟，各種型號的也很多，各個廠家生產(chǎn)的也有一定區(qū)別，各個重點發(fā)展方向也不同，所以我們必須根據(jù)自己設(shè)計需要，考慮如何選擇。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(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，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。本設(shè)計的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實現(xiàn)，具有編程簡單、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)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度和加減速度等。電氣驅(qū)動時，直線運動可以采用電動機帶動絲杠、螺母機構(gòu)。液壓驅(qū)動主要是通過液壓缸、閥、油箱等實現(xiàn)傳動。總之，機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動液壓缸、電液脈沖馬達、伺服液壓馬達、交流伺服電動機、直流伺服電動機和步進電動機等?？筛鶕?jù)夾持對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)行機構(gòu)包括手部、手臂和軀干。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，專用條件還要研制示教機械手、組合機械手等。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。它的特點是除具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識。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化裝置。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支。第四章闡述了機械手的硬件設(shè)計及驅(qū)動。機械手性能不斷提高，而單機價格不斷下降；機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。機械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機械手也將越來越多地裝備部隊。在機械行業(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)線中用氣動機械手來搬運上下料材；機械零件的裝配生產(chǎn)線中，利用機械手抓零件與另一零件裝配在一起；如啤酒生產(chǎn)中用機械手把蓋壓在瓶子上等等。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。可編程序控制器PLC控制的物料搬運機械手控制系統(tǒng)動作簡便、線路設(shè)計合理、具有較強的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)運行的可靠性，降低了維修率，提高了工作效率。機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機械手發(fā)展較快，應(yīng)用較多。工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡單化，對于一些往復(fù)的工作由機械手遠程控制或自動完成顯得非常重要。介紹了機械手的動作順序及其應(yīng)用PLC進行控制的設(shè)計方法，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。摘要機械手是在自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域。此機械運用到了步進電機、直流電機驅(qū)動和氣壓傳動，能夠使機械手滿足控制要求。關(guān)鍵字：機械手， PLC， 驅(qū)動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 機械手的定義及分類 機械手的應(yīng)用及組成機構(gòu) 機械手的發(fā)展趨勢第三章 機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械手的結(jié)構(gòu)概述 機械手的各部分結(jié)構(gòu) 本設(shè)計的總體要求第四章 機械手的硬件設(shè)計及驅(qū)動 步進電機的驅(qū)動第五章 機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計 機械手的功能介紹 機械手的控制 PLC的程序設(shè)計 PLC程序設(shè)計的總結(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)自動化技術(shù)越來越高，生產(chǎn)工況也有趨于惡劣的態(tài)勢，這對一線工人的操作技能也提出了更高的要求，同時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、冶金、電子、輕工和原子能等部門。應(yīng)用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。本課題對現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。它的特點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器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。工業(yè)機械手的應(yīng)用減輕了勞動強度、可提高產(chǎn)品加工精度、減少危險性生產(chǎn)由人工操作環(huán)節(jié)，尤其是在一些危險性大的行業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為實用，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)場合等生產(chǎn)環(huán)境非常適合使用機械手進行生產(chǎn)。目前，機械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機械手、微型機械手和微操作系統(tǒng)（如細小工業(yè)管道機械手移動探測系統(tǒng)、微型飛行器等）、機械手化機器、智能機械手（不僅可以進行事先設(shè)定的動作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進行動作，如回避障礙物的移動，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動態(tài)學(xué)習(xí)等）。近幾年國外工業(yè)機械手領(lǐng)域有如下幾個發(fā)展趨勢。第三章分析了機械手的結(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 機械手的定義及分