【正文】 立于世界先進(jìn)行列之中。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特性變化。鑒于以上這些缺陷，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):(1)介質(zhì)提取和處理方便。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求。當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤(pán)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):抓重1千克 自由度數(shù)4個(gè)自由度坐標(biāo)型式圓柱坐標(biāo)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)伸縮行程100mm伸縮速度40mm/s升降行程150mm升降速度100mm/s回轉(zhuǎn)范圍回轉(zhuǎn)速度 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)回轉(zhuǎn)范圍 回轉(zhuǎn)速度手指夾持范圍棒料: 248。前法蘭式氣缸的特點(diǎn)：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點(diǎn)是螺釘所承受的軸向力較大！第三章 手臂伸縮、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為63/63. (1).在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑=63mm,半徑R=,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng), 則驅(qū)動(dòng)力： （2）. 測(cè)定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為7kg,設(shè)計(jì)加速度，則慣性力 =107=70（3）.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù), =70 =14 總受力 =70+14=84 所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求（2）活塞桿的計(jì)算1）按強(qiáng)度條件計(jì)算 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度L較小時(shí)（L≤10d），可以只按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑d 式中 氣缸的推力（N）； 活塞桿材料的許用應(yīng)力(Pa), 材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）； 安全系數(shù)，S≥。 尺寸設(shè)計(jì)此部分選用單片葉片式擺動(dòng)氣馬達(dá)需設(shè)計(jì)其葉片內(nèi)直徑與葉片軸直徑計(jì)算公式如下： T=（R178。）bpn/8 = 尺寸校核1．測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量m1=2kg,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r=53mm的圓盤(pán)上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =2 =（） =(180/1)= 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù), == 總驅(qū)動(dòng)力矩 =+= TM 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進(jìn)行調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果尚好。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來(lái)調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。 第五章 機(jī)械手的PLC控制設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車(chē)公司在1969年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即1. 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3. 可靠性高于繼電器控制裝置；4. 體積小于繼電器控制裝置；5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6. 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7. 輸入可以是交流115V； 8. 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9. 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10. 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。 PLC的結(jié)構(gòu)，種類和分類 PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示：圖51（一）中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。 PLC常用的存儲(chǔ)器類型：(1) RAM (Random Assess Memory) 這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。(二) 中型PLC中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256~1024點(diǎn)之間。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。 FX2n系列三菱PLC特點(diǎn)：集成型高性能。 豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點(diǎn)，定時(shí)器：256點(diǎn)，計(jì)數(shù)：235點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器；8000點(diǎn) 除了具有輸入輸出16～256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 接近開(kāi)關(guān)傳感器1 接近開(kāi)關(guān)傳感器的概念 在各類開(kāi)關(guān)中，有一種對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。不同的接近開(kāi)關(guān)檢出距離也不同。 （3）金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近傳感器或超聲波型接近傳感器。(2）接口的分類 I/O接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)CPU通過(guò)系統(tǒng)總線把I/O電路和 外圍設(shè)備聯(lián)系在一起，按照電路和設(shè)備的復(fù)雜程度，I/O接口的硬件主要分為兩大類： 1）I/O接口芯片 這些芯片大都是集成電路，通過(guò)CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的I/O電路和簡(jiǎn)單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見(jiàn)的接口芯片如定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。行程開(kāi)關(guān)又稱限位開(kāi)關(guān),可以安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門(mén)框等，簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車(chē)、門(mén)等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。 回路的設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的回路設(shè)計(jì)如下: 機(jī)械手右旋轉(zhuǎn)機(jī)械手上升機(jī)械手手臂伸長(zhǎng)機(jī)械手下降機(jī)械手手腕右旋機(jī)械手加緊機(jī)械手上升機(jī)械手手腕左旋機(jī)械手手臂收縮 機(jī)械手左旋機(jī)械手下降機(jī)械手手臂伸長(zhǎng)機(jī)械手手腕右旋機(jī)械手下降機(jī)械手松開(kāi)機(jī)械手手臂收縮 系統(tǒng)輸入/輸出分布表 輸入輸出X0SQ1右旋限位開(kāi)關(guān)Y0YA1右旋電磁閥X1SQ2上升限位開(kāi)關(guān)Y1YA2左旋電磁閥X2SQ3手臂伸長(zhǎng)限位開(kāi)關(guān)Y2YA3手臂伸長(zhǎng)電磁閥X3SQ4手腕右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)Y3YA4手臂收縮電磁閥X4SQ5下降限位開(kāi)關(guān)Y4YA5上升電磁閥X5SQ6工件光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)Y5YA6下降電磁閥X6SQ7手腕左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)Y6YA7手腕右轉(zhuǎn)電磁閥X7SQ8手臂收縮限位開(kāi)關(guān)Y7KA1手腕左轉(zhuǎn)電磁閥X10SQ9左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)Y10YA8加緊電磁閥X11SQ10機(jī)械手光電限位開(kāi)關(guān)Y112YA9松開(kāi)電磁閥X12SB5停止按鈕Y12YA10急停電磁閥X13SB6復(fù)位按鈕Y30YA11步進(jìn)電機(jī)X14SB7步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)Y31YA15空氣壓縮機(jī)繼電器X15YJ2步進(jìn)電機(jī)停止按鈕X16SB8暫停按鈕X17SB8急停按鈕X26YJ4接近傳感器X27K1空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)X30K2系統(tǒng)啟動(dòng)．3機(jī)械手的程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)線的輸送動(dòng)作由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)間隔輸送，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的輸送狀況。(3)機(jī)械手設(shè)有急停按鈕（一般情況下是不被允許使用的）只有出現(xiàn)緊急情況時(shí)才允許按此按鈕，按下此按鈕將切斷儲(chǔ)氣罐與各汽缸的聯(lián)系將被切斷各汽缸處于無(wú)動(dòng)力狀態(tài)。 2．手動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)當(dāng)按下手動(dòng)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按鈕時(shí)M8013即向環(huán)形脈沖分配器中發(fā)送脈沖步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)步進(jìn)電機(jī)將停下。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。機(jī)械手采用PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過(guò)設(shè)定PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，我首先向?qū)煴硎菊\(chéng)摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課題的研究和開(kāi)發(fā)階段，得到了機(jī)電工程學(xué)院老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷