【文章內(nèi)容簡介】 指令 數(shù)據(jù) 步序號 指令 數(shù)據(jù) 1 LD X400 17 AND T453 2 ANI X401 18 ANI T454 31 OUT Y439 3 ANI T450 19 OUT Y435 32 OUT T550 4 OUT Y430 20 OUT T454 K2 5 OUT T450 33 AND T550 K2 21 AND T454 34 ANI T551 6 AND T450 22 ANI T455 35 OUT Y530 7 ANI T451 23 OUT Y436 36 OUT T551 8 OUT Y432 24 OUT T455 9 OUT T451 K2 37 AND X500 25 AND T455 38 ANI T552 10 AND T451 26 ANI T456 39 OUT Y531 11 ANI T452 27 OUT Y437 40 OUT Y532 13 OUT Y433 28 OUT T456 41 OUT T552 14 OUT T452 K3 27 AND T456 15 OUT Y434 28 ANI T457 16 OUT T453 29 OUT Y438 K2 30 OUT T457 15 （三）機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)圖 1 自動控制系統(tǒng)圖 圖 機(jī)械手自動控制系統(tǒng)圖 上圖為機(jī)械手自控控制系 統(tǒng)圖，他的指令采用 FX1S的專用 PLC控制器控制，他的工作順序是按照上圖中大臂下降開始直至最后一次大臂回轉(zhuǎn)為完成一個完整的工作周期，每個工作段所用的時間在上圖均已標(biāo)明，從系統(tǒng)啟動到結(jié)束程序，除非系統(tǒng)受到X500停車指令，否則系統(tǒng)均通過各個時間控制器來完成精確的控制。 16 2 手動控制系統(tǒng)圖 圖 機(jī)械手手動控制系統(tǒng)圖 上圖為本機(jī)械手在進(jìn)行試運(yùn)行和系統(tǒng)檢查以及手動控制完成所需動作而設(shè)計的手動控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標(biāo)明 。 3 機(jī)械手自動方式狀 態(tài)圖 機(jī)械手自動方式狀態(tài)圖如圖 ，其中 S2是自動方式的初始狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器 M8041，原點(diǎn)位置條件輔助繼電器 M8044的狀態(tài)都是在初始化程序中設(shè)定的，在自動系統(tǒng)程序運(yùn)行中不再改變。 17 圖 機(jī)械手自動方式狀態(tài)圖 4 機(jī)械手獨(dú)立控制面板設(shè)計圖 機(jī)械手控制獨(dú)立控制面板如圖 18 圖 機(jī)械手控制面板 面板中的啟動和急停按鈕與 PLC的運(yùn)行程序無關(guān)，這兩個按鈕是用 來接通或斷開PLC外部負(fù)載的電源。本機(jī)械手由手動和自動兩種運(yùn)行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應(yīng)能根據(jù)所設(shè)置的運(yùn)行方式自動進(jìn)入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動設(shè)定與各個運(yùn)行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)，其相應(yīng)的輸入設(shè)定按鈕在圖 。 19 五 機(jī)械手氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 （一）機(jī)械手的工作原理分析 真空吸盤式氣動機(jī)械手是自動化流水生產(chǎn)線中廣泛應(yīng)用的工件搬運(yùn)機(jī)械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運(yùn)輸單元。氣動機(jī)械手要求氣壓系統(tǒng)完成的主要動作是（工件平放）：吸持工件 大臂上升 200mm大臂回轉(zhuǎn) 180176。 手臂延伸 300mm放下工件 手臂收縮 300mm大臂反轉(zhuǎn) 180176。 大臂下降 200mm。整個周期要完成所有動作必須由 3個氣壓缸協(xié)調(diào)動作才能做到 。 （二）氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 圖 所示為該機(jī)械手的氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 圖 機(jī)械手的氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 1氣源 2空氣過濾器 5單向閥 9兩位二通閥 7先導(dǎo)型閥 8三位四通電磁閥 10節(jié)流閥 11調(diào)速閥其余元件已在上圖說明。 20 （三）各缸運(yùn)動過程分析 吸持工件 在 整機(jī)啟動的情況下，氣體流經(jīng)單向閥，然后 PLC控制程序指令控制電磁鐵 3DT通電吸合，此時此二位四通電磁閥處于右位，氣體直接流進(jìn)右腔，從而拉動滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)吸持工件。 大臂上升 PLC 指令控制電磁鐵 4DT 通電吸合。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第二個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向減壓閥和單向閥構(gòu)成的復(fù)合閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的下腔，從而推動機(jī)械手做上升運(yùn)動。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 6DT通電吸合。泵 3供油經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 右第一個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣壓缸，從而推動機(jī)械手大臂做左右擺動運(yùn)動。 手臂延伸 PLC 指令控制電磁鐵 1DT通電吸合。泵 3供油經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動。 放松工件 氣體流經(jīng)單向閥，然后 PLC控制程序指令控制電磁鐵 3DT斷電跳開，此時此二位四通電磁閥處于左位，氣體直接流左腔，從而放松工件。 手臂收縮 PLC 指 令控制電磁鐵 2DT通電吸合氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 示從左到右第三個三位四通電磁閥左位，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制電磁鐵 7DT通電吸合。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第一個三位四通電磁閥左位，接著氣體流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣壓缸，從而推動機(jī)械手大臂做左右擺動運(yùn)動。 大臂下降 PLC 指令控制電磁鐵 5DT通電吸合。氣體經(jīng)單向閥 5，流經(jīng)圖 所示從左到右第二個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向 閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的上腔，從而推動機(jī)械手做下降運(yùn)動。 至此就完成整個機(jī)械手的循環(huán)運(yùn)動，如果此時接到停止的指令，則 10DT和 11DT同時通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時氣壓系統(tǒng)卸壓，同時上面的各個電磁鐵同時斷電回到默認(rèn)位置，完成卸荷。電磁鐵動作順序表如下： 21 22 六 機(jī)械手臂部的設(shè)計及參數(shù)計算 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運(yùn)動。手臂運(yùn)動應(yīng)該包括 3個運(yùn)動：伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。 臂部運(yùn)動的目的 ：把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備 3個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動。手臂的各種運(yùn)動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)和各種傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運(yùn)動較多。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。 由于本設(shè)計需要，手部、腕部無需設(shè)計，只需設(shè)計手臂即可。 （一） 臂部設(shè)計的基本要求 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕：根據(jù)受 力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸； 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離；合理布置作用力的位置和方向；注意簡化結(jié)構(gòu)；提高配合精度。 臂部運(yùn)動速度要高，慣性要?。簷C(jī)械手手部的運(yùn)動速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平。對于高速度運(yùn)動的機(jī)械手，其最大移動速度設(shè)計在 1000～1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在 180176。 /s內(nèi)，大部分平均移動速度為 1000mm/s，平均回轉(zhuǎn)角速度在 90176。 /s。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機(jī)械手臂部要盡可能的輕。 手臂動作應(yīng)該靈活：為減少手臂運(yùn)動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸臂式的機(jī)械手，其傳動件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 總結(jié)：以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設(shè)計出完美的、性能良好的機(jī)械手。 （二）手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 23 1 手臂的典型運(yùn)動機(jī)構(gòu) 常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。 （ 2） 手臂的典型運(yùn)動形式有：直線運(yùn)動 ，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運(yùn)動，如直線運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動組合，兩直線運(yùn)動的雙層氣壓缸空心結(jié)構(gòu)。 （ 3） 雙活塞桿氣壓缸結(jié)構(gòu)。 （ 4） 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 2 手臂運(yùn)動機(jī)構(gòu)的選擇 通過以上，綜合考慮，本設(shè)計選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用氣壓驅(qū)動 ,氣壓缸選取雙作用氣壓缸。 （三）手臂直線運(yùn)動的驅(qū)動力計算 先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)