【正文】 輸入輸出觸點(diǎn)分配及使用如圖標(biāo)注所示。同時(shí)將表示連續(xù)工作狀態(tài)的 M11 復(fù)位，否則系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式然后又返回自動(dòng)方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤動(dòng)作。 回原位程序梯形圖圖下圖 所示： 回原位程序 48 五 . 工作總結(jié) 在本次課程設(shè)計(jì)中，采用了 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，完成了控制電路設(shè)計(jì)，在PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的過程中根據(jù)控制系統(tǒng)的控制電路完成了 PLC 梯形圖控制程序，在課程設(shè)計(jì)中還繪制了系統(tǒng)工作流程圖。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。在此向唐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 感謝我的同學(xué)。唐老師的言傳身教我將謹(jǐn)記遵循，他淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將是我收益終生。是他們教會(huì)我做人做事的道理，他們的諄諄教導(dǎo)是 .我前進(jìn)的強(qiáng)大動(dòng)力和堅(jiān)實(shí)后盾。從接到課題到項(xiàng)目的最終完成，唐老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。 M9 變?yōu)?ON，機(jī)械手松開和上升，知道達(dá)到限位位置處。如果此時(shí)機(jī)械手不在原位， M0 將被復(fù)位，初始步不為活動(dòng)步，系統(tǒng)不能在單步，單周期，連續(xù)方式下工作。當(dāng)電磁線圈 4Y1 的電視主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直到 4QS1 處，旋轉(zhuǎn)停止，反轉(zhuǎn)即使 4Y1 得電，到 4QS2 處時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)選擇手動(dòng)操作時(shí)，按下上升 /下降按鈕，機(jī)械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng) 作，其它動(dòng)作以此類推。 軸承的軸向載荷為 ? ?? ?N170gmmmm?????????????? 軸連垂直氣缸水平氣缸手指工件 mmF A 34 圖 軸承部件受載荷示意圖 以下是壽命校核的過程： 軸承 1： 30207，軸承 2： 30206 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》滾動(dòng)軸承樣本得， NCNC NCNC rr rr 15000,23000:30206 20210,30500:30207 00 ?? ?? 由《機(jī) 械設(shè)計(jì)》表 88查得， ? ??pf ①計(jì)算派生軸向力 S1,S2 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 89查得 30200 型軸承派生軸向力 S=，則可求得軸承 1，2的派生軸向力為： NNFS NNFS rr 22 11 ???? ???? ②計(jì)算軸承所受的軸向載荷 因?yàn)? ????? AFS 并由圖 分析知，軸承 2 被“壓緊”，軸承 2 被“放松”。參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，可確定軸的各段尺寸，又為便于裝拆方便與軸的生產(chǎn)加工，初步確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 31 圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 （ 4）按彎扭合成校核 ①畫出受力簡圖（如圖 12 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖） 畫出軸的受力簡圖，求出支反力，對(duì)于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩（因軸上零件如齒輪、法蘭等均有寬度）可當(dāng)作集中力作用于 軸上零件的寬度中點(diǎn)。所以，在此過程中，軸并沒有傳遞有效功率。改變節(jié)流閥的開度，就可以調(diào)節(jié)緩沖速度。 （ 4）動(dòng)作時(shí)間計(jì)算 stttstsatsmsa2002/2211222???????????????? （ 5）緩沖性能校核 氣缸活塞運(yùn)動(dòng)到行程終端位置時(shí)，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形、損壞及極強(qiáng)的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。 ②活塞的密封 活塞有兩處地方需要密封：一處是活塞與缸筒間的動(dòng)密封，除了用 O 型密封圈 27 和唇形圈外，也有用 W形密封圈，它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結(jié)構(gòu)， W形密封是雙向密封，軸向尺寸小。齒輪齒條 缸只需克服摩擦力和摩擦力矩等 。 m,M3= ?、氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。 16 （如 Z軸）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 可選擇齒輪齒條缸或擺動(dòng)氣缸，但擺動(dòng)氣缸一般是用作氣動(dòng)機(jī)械手的手臂，在其上連接氣動(dòng)手指，而本方案的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是立柱的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，考慮到齒輪齒條缸定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡單，于是選用齒輪齒條缸。 20176。因此，它是一種十分經(jīng)濟(jì)簡便的真空系統(tǒng)，尤其對(duì)于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優(yōu)越性。 ⑥結(jié)構(gòu)簡單，維修容易 ⑦輸出功率相對(duì)較小，最大只有 20KW左右?；钊綒怦R達(dá)在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)、絞車絞盤、拉管機(jī)等。 擺動(dòng)氣缸的活塞桿有中空雙活塞桿型的，可用于真空、噴射等。 氣缸的活塞上裝有一個(gè)永久磁環(huán)，用行程開關(guān)可對(duì)氣缸直線行程位置進(jìn)行檢測。中蓋與缸筒固定，它和活塞把氣缸分割成三部分，即蓄能腔、活塞腔和活塞桿腔。在自動(dòng)化 系統(tǒng)、氣動(dòng)機(jī)器人中或得大量應(yīng)用。內(nèi)、外密封件都是塑料擠壓成形件，且互相夾持固定。 ①普通氣缸 圖 5為普通型單活塞桿雙作用氣缸的結(jié)構(gòu)圖。右上的升降氣缸是機(jī)械手升降缸，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升與下降。 (3)設(shè)計(jì)要求 ①工件的幾何形狀及尺寸如圖 ： 圖 工件的幾何形狀和尺寸 ②工件的材質(zhì)是鋼。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的氣動(dòng)機(jī)械手奠定了堅(jiān)實(shí)的 物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 60～ 70 年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動(dòng)線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。 機(jī)械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢 7 2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。 在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用意義可以概括如下： （ 1）可以高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度。這是一個(gè)開放的氣動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)。 (4)能源可儲(chǔ)存。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 1 摘 要 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。 而氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。控制方面，采用 XD圖法設(shè)計(jì)了控制該機(jī)械手動(dòng)作的氣動(dòng)控制系統(tǒng)。 本課題是設(shè)計(jì)一個(gè)氣動(dòng)機(jī)械手裝置，用以搬運(yùn)體積大，重量大，溫度高，有輻射等工業(yè)生產(chǎn)原材料或成品。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。如尤尼曼特 (Unimate)機(jī)械手即屬于這種類型。 80 年代以來，氣動(dòng)技術(shù)的運(yùn)用領(lǐng)域快速擴(kuò)展，特別是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得 8 到廣泛應(yīng)用。我國對(duì)氣動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。 (2)擬解決的問題 解決機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)并具 具體有：氣缸的計(jì)算及選型，氣動(dòng)控制， PLC 程序的設(shè)計(jì)與編寫。左上的伸縮氣缸是機(jī)械手手臂的伸縮缸，用以實(shí)現(xiàn)手臂的伸長與縮回。下面簡單介紹幾種典型氣缸的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。拉制而成鋁氣缸筒沿軸向方向開槽，為防 止內(nèi)部壓縮空氣泄露和外部雜物侵入，槽被內(nèi)部抗壓密封件和外部防塵密封件密封。這種氣缸最大的有點(diǎn)是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。沖擊氣缸有缸筒、中蓋、活塞和活 塞桿等主要零件組成。采用這種雙活塞桿結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)氣缸，結(jié)構(gòu)簡單，能同時(shí)分別實(shí)現(xiàn)直線和擺動(dòng) 運(yùn)動(dòng)。為了便于調(diào)節(jié)，角度標(biāo)尺安裝在背面。目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動(dòng)工具中應(yīng)用普遍。 ⑤適宜于惡劣環(huán)境使用，具有防火、防爆，耐潮濕、粉塵及振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。需要說明的是，這里提到的真空不是指由電動(dòng)機(jī)、真空泵等一系列輔助設(shè)備所組成的真空系統(tǒng)，而是指有壓縮空氣進(jìn)入真空發(fā)生器的噴嘴后，按照文 丘里原理在真空發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓（最高可達(dá) 88KPa）。到 +80176。 A. 水平方向的伸縮移動(dòng)， 、下降移動(dòng) 都可選擇普通型單活塞桿雙作用氣缸或無桿氣缸，但是考慮到無桿氣缸能夠節(jié)省安裝空間， 又適合于小缸徑長行程的場合，定位精度高，于是在本方案里選用無桿氣缸。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3? 時(shí)，則 : 412 ??? gaK 所以 )( Np ????實(shí)際 所以夾持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為 N3126 。 m,M2=而齒輪齒條缸則 圖 力矩及負(fù)載示意圖 提供的是 XY平面內(nèi)的驅(qū)動(dòng)力矩， 負(fù)載力矩在 XY平面內(nèi)的分量為0。本方案里選用的 O形密封圈安裝在缸蓋與缸筒配合的溝槽內(nèi)。本方案選用的是后者。由于節(jié)流閥流通面積很小，環(huán)形腔室內(nèi)的空氣背壓升高形成 28 氣墊作用，迫使 活塞迅速減速，最后停下來。而齒條的速 度前面已經(jīng)給定， sm /?齒條? 齒輪的分度圓直徑為 mmmzd 90303 ???? 則 30 srsr a dnsr a drr// 0 0??????????????? 而在機(jī)械手回轉(zhuǎn)帶動(dòng)立柱回轉(zhuǎn)的過程中，工件、手指氣缸、水平無桿氣缸、垂直無桿氣缸的重心均沒有升高或降低，而是保持在原來的高度。155,300,360,6501 11? ????? ? ??? ????得 ，查表 （ 2）初步計(jì)算軸徑 選 C=110 mmmmnPCd 33m in ???? 考慮到軸端法蘭需開鍵槽，將其軸徑增加 5%，故取軸的最 細(xì)軸端直徑為 mmd 30min ? （ 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸工作要求，軸上所支承的零件主要有齒輪、軸端法蘭以及滑動(dòng)軸承。軸承 1的軸頸直徑 d=35mm，軸承 2的軸頸直徑 d=30mm,要求軸承的使用壽命（即軸承預(yù)期壽命）為 10000h。 手動(dòng)操作：供維修用，即用按鈕對(duì)機(jī)械手的每一步動(dòng)作單獨(dú)控制。伸出到 3QS2 處伸出停止；電磁線圈 3Y1 得電，手臂回縮，縮到 3QS1 是縮回停止；電磁線圈 2Y1 得電，手臂上升，直到 2QS1 時(shí)上升停止；電磁線圈 2Y2 得電，手臂下降，直到 2QS2 時(shí)下降停止，同理線圈 1Y1 得電手爪夾緊，失電則放松。當(dāng)機(jī)械手處于原位是，在開始執(zhí)行用戶程序（ M8002 為 ON），系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或者回原位狀態(tài)（ X X10 為 42 ON），初始步 M0 被置位 ，為進(jìn)入單步，單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。 44 圖 自動(dòng)程序 45 圖 自動(dòng)程序 46 圖 自動(dòng)程序 47 在回原點(diǎn)工作方式（ X10 為 ON），按下回原位啟動(dòng)按鈕 X15。 在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 首先，感謝我的父母。衷心的感謝他在這段時(shí)間對(duì)我的幫助和對(duì)我的教導(dǎo)。無論是教室里的如切如磋，餐桌旁的高談闊論。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系 統(tǒng)的鍛煉。 鑒于現(xiàn)在所學(xué)知識(shí)有限以及課程設(shè)計(jì)中的時(shí)間緊迫，在本文的設(shè)計(jì)過程中還存在思路不完善之處，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，做的還不夠細(xì)致，僅僅編寫了繼電器控制線路的控制電路和 PLC 控制線路的電路原理圖及梯形圖程序。使我再次熟悉了三菱 FX— 2N 系列 PLC 的基本組成和外部接線；熟悉了 GX— developer 編程軟件及其運(yùn)行的環(huán)境，掌握其使用的方法；熟悉編程器的功能，掌握其他使用方法；熟悉三菱系列 PLC 的基本指令，掌握程序的寫入、編輯、監(jiān)視和模擬運(yùn)行方法。 公用程序 （ 2）手動(dòng)程序 手動(dòng)程序比較簡單，用 X17 到