【文章內容簡介】 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）機械手電氣控制系統(tǒng)圖 1 自動控制系統(tǒng)圖 圖 機械手自動控制系統(tǒng)圖 上圖為機械手自控控制系統(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明，從系統(tǒng)啟動到結束程序，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 機械手手動控制系統(tǒng)圖 上圖為本機械手在進行試運行和系統(tǒng)檢查以及手動控制完成所需動作而設計的手動控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標明 。 3 機械手自動方式狀態(tài)圖 機械手自動方式狀態(tài)圖如圖 所示，其中 S2 是自動方式的初始狀態(tài)。狀態(tài)轉移開始輔助繼電器 M8041，原點位置條件輔助繼電器 M8044 的狀態(tài)都是在初始化程序中設定的，在自動系統(tǒng)程序運行中不再改變。 17 圖 機械手自動方式狀態(tài)圖 4 機械手獨立控制面板設計圖 機械手控制獨立控制面板如 圖 所示 18 圖 機械手控制面板 面板中的啟動和急停按鈕與 PLC的運行程序無關，這兩個按鈕是用來接通或斷開PLC 外部負載的電源。本機械手由手動和自動兩種運行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應能根據(jù)所設置的運行方式自動進入，這就要求系統(tǒng)應能自動設定與各個運行方式相應的初始狀態(tài)，其相應的輸入設定按鈕在圖 已經(jīng)標定。 19 五 機械手氣壓傳動系統(tǒng)設計 （一）機械手的工作原理分析 真空吸盤式氣動機械手是自動化流水生產線 中廣泛應用的工件搬運機械設備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運輸單元。氣動機械手要求氣壓系統(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 180176。 手臂延伸 300mm放下工件 手臂收縮 300mm大臂反轉 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 所示為該機械手的氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 圖 機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先導型閥 8三位四通電磁閥 10節(jié)流閥 11調速閥其余元件已在上圖說明。 20 （三）各缸運動過程分析 吸持工件 在整機啟動的情況下，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，氣體直接流進右腔，從而拉動滑槽杠桿式結構吸持工件。 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)流閥和單向閥構成的調速閥，接著流向減壓閥和單向閥構 成的復合閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的下腔，從而推動機械手做上升運動。 大臂回轉 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 所示從左到右第一個三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構成的調速閥，然后直接流向大臂回轉氣壓缸，從而推動機械手大臂做左右擺動運動。 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 所示從左到右第三個三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構成的調速閥，然后直接流向手臂伸縮氣壓缸，從而推動機械手手臂做伸縮運動。 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 所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，從而推動機械手手臂做收縮運動。 大臂回轉 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)流閥和單向閥構成的調速閥，然后直接流向大臂回轉氣壓缸，從而推 動機械手大臂做左右擺動運動。 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)流閥和單向閥構成的調速閥，然后直接流向大臂升降氣壓缸的上腔，從而推動機械手做下降運動。 至此就完成整個機械手的循環(huán)運動，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位置，完成卸荷。電磁鐵動作順序表如下： 21 22 六 機械手臂部的設計及參 數(shù)計算 手臂部件是機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動。手臂運動應該包括 3 個運動：伸縮、翻轉和升降。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部應該具備 3個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉、和升降運動。手臂的各種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現(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，而且自身運動較多。因此，它的結構、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。 由于本設計需要，手部、腕部無需設計，只需設計手臂即可。 （一） 臂部設計的基本要求 臂部應承載能力大、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的距離；合理布置作用力的位置和方向；注意簡化結構；提高配合精度。 臂部運動速度要高，慣性要小：機械手手部的運動速度是機械手的主要參數(shù)之一，它反映機械手的生產水平。對于高速度運動的機械手，其最大移動速度設計在 1000～1500mm/s,最大回轉角速度設計在 180176。 /s內，大部分平均移動速度為 1000mm/s，平均回轉角速度在 90176。 /s。在速度和回轉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，機械手臂部要 盡可能的輕。 手臂動作應該靈活：為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸臂式的機械手，其傳動件、導向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機構卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 總結：以上要求是相互制約的，應該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設計出完美的、性能良好的機械手。 （二）手臂的典型機構以及結構的選擇 23 1 手臂的典型運動機構 常見的手臂伸縮機構有以下幾種： （ 1） 雙導桿手臂伸縮機構。 （ 2） 手臂的典型運動形 式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉運動組合，兩直線運動的雙層氣壓缸空心結構。 （ 3） 雙活塞桿氣壓缸結構。 （ 4） 活塞桿和齒輪齒條機構。 2 手臂運動機構的選擇 通過以上，綜合考慮，本設計選擇雙導桿伸縮機構，使用氣壓驅動 ,氣壓缸選取雙作用氣壓缸。 （三）手臂直線運動的驅動力計算 先進行粗略的估算，或類比同類結構，根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關機構的主要尺寸，再進行