【文章內(nèi)容簡介】 范圍，還需備有多種抓取機構(gòu)，以根據(jù)需要來更換手爪。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應(yīng)限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動定心結(jié)構(gòu)。為防止突然停電被抓物體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機構(gòu)本身則應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動作靈活和動作可靠。 夾緊機構(gòu)形式多樣，有機械式、吸盤式和電磁式等。有的夾緊機構(gòu)還帶有傳感裝置和攜帶工具進行操作的裝置。本設(shè)計采用機械式的夾緊機構(gòu)。 機械式夾緊機構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。如按手指運動的方式和模仿人手的動作，可分為回轉(zhuǎn)型、直進型；按夾持方式可分為內(nèi)撐式、外撐式和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動力來源可分為彈簧式、氣動式、液壓式等。本設(shè)計采用二指式氣動手爪。由可編程控制器控制電磁閥動作，從而控制手爪的張閉。手爪的回轉(zhuǎn)則用一個直流電動機完成，同時通過兩個限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位，一般可設(shè)置在180度。(2) 軀干 軀干由底盤和手臂兩大部分組成。 底盤是支撐機械手全部重量并能帶動手臂旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)。底盤采用一個直流電動機驅(qū)動，底盤旋轉(zhuǎn)時帶動一個旋轉(zhuǎn)碼盤旋轉(zhuǎn)，機械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個脈沖，由傳感器檢測并送入可編程控制器，從而計算底盤旋轉(zhuǎn)的角度。同時，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達(dá)270度。手臂是機械手的主要部分，它是支撐手爪、工件并使它們運動的機構(gòu)。本設(shè)計中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運動。手臂采用步進電動機帶動絲杠、螺母來實現(xiàn)伸縮和升降運動。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號，經(jīng)步進電動機驅(qū)動器驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運動。改變發(fā)出脈沖的個數(shù)，可控制手臂的兩個軸運動的距離。同時在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位。采用絲杠、螺母結(jié)構(gòu)傳動的特點是易于自鎖，位置精度較高，傳動效率較高。、設(shè)備的選擇1 PLC機型的選擇根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進行PLC型號的選定。 進行PLC選型時，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時，一般的PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當(dāng)控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的ｗ裝置等。2 輸入/輸出的點數(shù)：I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型PLC為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。此外，還應(yīng)考慮用戶儲存器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。本設(shè)備控制的對象是一個開關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的運轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。松下FPO系列小型PLC具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，能滿足本對象各項控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用松下FPO系列的FPO——C16T作為基本模塊，能輸出兩路脈沖信號進行步進電動機的控制。由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。3 電源模塊的選擇：采用Dm150系列開關(guān)電源。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。主要參數(shù)：輸入交流電壓：110~220V/50Hz、60Hz輸出直流電壓：24V/最大功率：156W工作環(huán)境：10~40度4 . 步進電動機的選擇：采用二相八拍混合式步進電動機，主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等特點。型號：42BYGH101?？旖泳€插頭中的紅色表示A相，藍(lán)色表示B相。使用時如果發(fā)現(xiàn)步進電動機轉(zhuǎn)向不對時可以將A相或B相兩根線對調(diào)。（1）.步進電動機驅(qū)動模塊采用中美合資SH系列步進電動機驅(qū)動器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。如下圖所示。驅(qū)動模塊電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導(dǎo)線連接，注意極性。信號輸入部分：信號源由FPO主機提供。由于FPO提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，中間加了保護電路。輸出部分：與步進電動機連接，注意相序。（2.）傳感器采用接近開關(guān)作為手爪旋轉(zhuǎn)和底盤旋轉(zhuǎn)限位檢測用。采用微動開關(guān)作為橫軸、縱軸限位檢測用。接近開關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（紅、藍(lán)、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負(fù)極、藍(lán)色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。微動開關(guān)：當(dāng)擋塊碰到微動開關(guān)動作（常開點閉合）。 （3） FPO模塊 由松下FPO系列PLC晶體管輸出的主機，具有高速運算能力、PID調(diào)節(jié)功能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電動機的優(yōu)點。輸出兩路脈沖梯形圖及f/t。 （4） 直流電動機采用36ZY512型直流電動機。輸入電壓為12~24V,由FPO模塊控制電動機正反轉(zhuǎn)。（5）旋轉(zhuǎn)碼盤機械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個脈沖。 控制流程圖機械手工作流程圖如下圖所示。把可編程序控制器主機上的RUNPROG的開關(guān)撥在RUN上，如果機械手不在初始位置上，步進電動機開始運轉(zhuǎn)（橫軸向手爪那邊移動，豎軸向上移動）。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止，PLC控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù)位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復(fù)位；然后開始下一周期動作。、硬件設(shè)計1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計PLC硬件設(shè)計是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計。在硬件設(shè)計重要進行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開關(guān)及計量保護裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設(shè)計等。硬件設(shè)計還包括PLC輸入/輸出通道的分配，為便于程序設(shè)計和閱讀，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。機械手控制系統(tǒng)電器原理圖。可編程序控制器采用松下FP系列的FPO——C16T作為基本模塊，由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。由于接近開關(guān)有三根線，接線時注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負(fù)極，藍(lán)色的線接PLC的輸入端子。2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計主要是指編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干步，確定每步的控制要求及轉(zhuǎn)換條件，配合定時、計數(shù)、分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及某些特殊功能指令便可完成梯形圖的設(shè)計。I/O地址分配I/O地址分配如表所示I/O地址分配一覽表輸入：輸出：X0橫軸正限位Y0橫軸脈沖X1豎軸正限位Y1豎軸脈沖X2橫軸反限位Y2橫軸方向X3豎軸反限位Y3豎軸方向X4旋轉(zhuǎn)脈沖Y20手正轉(zhuǎn)X20手正轉(zhuǎn)限位Y21手反轉(zhuǎn)X21手反轉(zhuǎn)限位Y22底座正轉(zhuǎn)X22底座正限位Y23底座反轉(zhuǎn)X23底座反限位Y24電磁閥動作(1).確定輸入輸出接點的總數(shù)輸入接點：啟動按鈕SB、行程開關(guān)SQ1——SQ光電開關(guān)SQ5，一共6個。輸出接點：YV1——YV2總共5個。(2).估算PC內(nèi)存總數(shù) 選取PC類型，PC內(nèi)存總數(shù)取決于程序指令總條數(shù)。PC內(nèi)存總數(shù)又是選取PC類型的重要依據(jù)，為此依據(jù)下面的經(jīng)驗公式對指令總條數(shù)進行估算。指令總條數(shù)=（10——20）*（輸入點數(shù)+輸出點數(shù)）本例中指令總條數(shù)為（10——20）*（6+5）=110——220條。(3).輸入輸出點分配 如下圖是機械手輸入和輸出信號與PC輸入輸出端子的分配圖，其中根據(jù)需要增加了機械手回到原位時的指示燈，為了防止誤按啟動按鈕引起機械手的誤動作，增加了復(fù)位按鈕，啟動時需要先按復(fù)位按鈕在按啟動按鈕，否則機械手不會動作。(4).方案選擇 考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關(guān)而引起的不安全動作，各個輸入開關(guān)信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如，SQ1的閉合信號只能當(dāng)機械手位