【正文】 網(wǎng)絡(luò) 5 ：機(jī)械手上升到位，停止上升并啟動(dòng)右移控制Q 4 . 1 I 0 . 6 I 0 . 4Q 4 . 3( R )( P )M 1 . 4( S )Q 4 . 2Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 6 ：機(jī)械手右移到位，停止右移并啟動(dòng)下降控制Q 4 . 2 I 0 . 4 I 0 . 7Q 4 . 1( R )( P )M 1 . 1( S )Q 4 . 0Q 4 . 2網(wǎng)絡(luò) 7 ：機(jī)械手下降到位，停止下降并啟動(dòng)松開(kāi)控制Q 4 . 0 I 0 . 7 I 0 . 5( P )M 1 . 2( R )Q 4 . 0( R )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 8 ：機(jī)械手松開(kāi)并啟動(dòng)松開(kāi)定時(shí)器，定時(shí) 5 sQ 4 . 4 I 0 . 7 I 0 . 5 Q 4 . 1( S D )T2S 5 T 5 s網(wǎng)絡(luò) 9 ：定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)啟動(dòng)上升控制T2 I 0 . 7 I 0 . 5 Q 4 . 0( P )M 1 . 3( S )Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 10 ：機(jī)械手上升到位，停止上升并啟動(dòng)左移控制Q 4 . 1 I 0 . 7 I 0 . 4Q 4 . 2( R )( P )M 1 . 5( S )Q 4 . 3Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 11 ：機(jī)械手左移到位停止， M 0 . 1 ＝ 0 ，以阻止單動(dòng)方式下的自動(dòng)啟動(dòng)Q 4 . 3 I 0 . 4 I 0 . 6( P )M 1 . 0( R )Q 4 . 3( R )M 0 . 1網(wǎng)絡(luò) 1 ：?jiǎn)?dòng)機(jī)械手下降I 0 . 4 I 0 . 6 I 1 . 5 Q 4 . 1( P )M 1 . 1( S )Q 4 . 0網(wǎng)絡(luò) 2 ：機(jī)械手下降到位，停止下降并啟動(dòng)夾緊控制Q 4 . 0 I 0 . 6 I 0 . 5( P )M 1 . 2( R )Q 4 . 0( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 3 ：機(jī)械手夾緊并啟動(dòng)夾緊定時(shí)器，定時(shí) 5 sQ 4 . 4 I 0 . 6 I 0 . 5 Q 4 . 1( S D )T1S 5 T 5 s網(wǎng)絡(luò) 4 ：定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)，啟動(dòng)上升T1 I 0 . 6 I 0 . 5 Q 4 . 0( P )M 1 . 3( S )Q 4 . 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 36 圖 72自動(dòng)方式控制梯形圖 ： 網(wǎng)絡(luò) 2 ：手動(dòng)夾緊，采用置位和復(fù)位方式使夾緊后不允許松開(kāi)網(wǎng)絡(luò) 1 ：手動(dòng)下降I 1 . 0 I 0 . 5( R )Q 4 . 0I 1 . 2 I 0 . 6 I 0 . 5( P )M 1 . 2( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 3 ：手動(dòng)上升I 1 . 1 I 0 . 4( )Q 4 . 1網(wǎng)絡(luò) 4 ：手動(dòng)右移I 1 . 4 I 0 . 7( )Q 4 . 2網(wǎng)絡(luò) 5 ：手動(dòng)下降I 1 . 0 I 0 . 5( )Q 4 . 2I 1 . 2 I 0 . 7 I 0 . 5( P )M 1 . 2( S )Q 4 . 4網(wǎng)絡(luò) 6 ：手動(dòng)放松網(wǎng)絡(luò) 7 ：手動(dòng)左移I 1 . 3 I 0 . 6( )Q 4 . 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 37 圖 73手動(dòng)控制方式梯形圖 74所示： 網(wǎng)絡(luò) 1 ：自動(dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 0 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 0 M 0 . 1( S )M 0 . 0I 0 . 3M 0 . 0網(wǎng)絡(luò) 2 ： M 0 . 1 ＝ 1 ，單動(dòng)有效I 0 . 1( S )M 0 . 1網(wǎng)絡(luò) 3 ：?jiǎn)蝿?dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 1 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 1 M 0 . 0( )M 0 . 1I 0 . 3M 0 . 1 M 0 . 3M 0 . 0網(wǎng)絡(luò) 4 ：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式均調(diào)用子程序 F C 1 0M 0 . 0 M 0 . 1( C A L L )F C 1 0M 0 . 2M 0 . 1 M 0 . 0M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 5 ：手動(dòng)方式啟動(dòng) M 0 . 2 ＝ 1 ，有自鎖I 0 . 2 M 1 . 1( S )M 0 . 2I 0 . 3M 0 . 2( P )網(wǎng)絡(luò) 6 ：手動(dòng)方式調(diào)用子程序 F C 1 1M 0 . 2 M 0 . 0( C A L L )F C 1 1M 0 . 1 M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 7 ：停止處理I 0 . 3( S )M 0 . 5網(wǎng)絡(luò) 8 ：錯(cuò)誤操作處理I 0 . 0 I 0 . 1( S )M 0 . 5I 0 . 0 I 0 . 2I 0 . 1 I 0 . 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 38 圖 74主程序梯形圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 39 第八章 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)通用機(jī)械手，相對(duì)于專用機(jī)械手，通用 機(jī)械手的自由度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。 （ 14） 手爪松開(kāi)電磁閥通電，手爪松開(kāi)，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 （ 6） 手爪抓緊電磁閥通電，手爪抓緊，至限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作。用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行 控制。繞豎直軸的順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)及逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這項(xiàng)工作在編程器上進(jìn)行。 (2)I/0分配 即確定哪些信號(hào)是送到可編程序控制器的，并分配給相應(yīng)的輸入端號(hào) 。 第三階段是程序處理階段。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0狀態(tài)表 .該表是一個(gè)專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)區(qū)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 30 第七章 機(jī)械手的 PLC控制系統(tǒng)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)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制 .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。 手臂升降氣 缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì) 氣缸運(yùn)行長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 l =118mm,氣缸內(nèi)徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運(yùn)行速度，加速度時(shí)間 t? =,壓強(qiáng) p=,則驅(qū)動(dòng)力： ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799 N? 尺寸校核 1．測(cè)定手腕質(zhì)量為 80kg,則重力： mgG? )(8001080 N? ?? 2．設(shè)計(jì)加速度 )/(5 sma? ，則慣性力： maG?1 )(400580 N? ?? ，設(shè)定一摩擦系數(shù) ?k ， ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(12 40 4040 080 0 N? ??? 0GGq ? 所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。反之，輸出軸作順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。 t? 起動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間 (s)。 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 .圖 41所示為手腕受力的示意圖。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?shī)A持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為 N1563 。手指的開(kāi)閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多 ，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600mm,最大工作半徑約為 mm1400 。最大回轉(zhuǎn)速 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 度設(shè)計(jì)為 s/90? 。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。當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。 機(jī)座 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。手指結(jié)構(gòu)取決于被 抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (2)選取機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性 好。 氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn) : (1)介質(zhì)提取和處理方便。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不 需設(shè)置回收管道和容器 :介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問(wèn)題 . (2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過(guò)程中，阻力損失較小 (一般不卜澆塞僅為油路的千分之一 )，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。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。 (3)設(shè)計(jì)出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括 :手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計(jì)。位置檢測(cè)裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu) 以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置 . (一 )執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。而傳力機(jī)構(gòu)則通控制系統(tǒng) （ PLC） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) （氣壓傳動(dòng)） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 位置檢測(cè)裝置 手部 手腕 手臂 立柱 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。 (二 )驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的。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 。 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。 機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。平均移動(dòng)速度為 sm/ 。手臂升降行程定為 mm120 。 夾持式是最常見(jiàn)的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動(dòng)作，手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 (或稱直進(jìn)型 )，其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開(kāi)閉幅度的要求。 氣缸的直 徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。 圖 41手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài) 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算 : 封摩偏慣驅(qū) MMMMM ???? 式中 : 驅(qū)M 驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩 ( cmN? )。 ?? — 起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 (弧度 )。單葉氣缸的壓力 P驅(qū)動(dòng)力矩 M的關(guān)系為 : )( 2 22 rRb Mp ?? 或 2 )(22 rRpbM ?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺