【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。務(wù)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。確定了機(jī)械手用四個(gè)自由度和圓柱坐標(biāo)型式。降，兩個(gè)回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度及手爪的開合。驅(qū)動(dòng)方式由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂伸縮和升。降，手臂旋轉(zhuǎn)和手腕旋轉(zhuǎn)。

　　

【正文】 00 tM J J ?? ??? ?慣=147 ?? ， 的計(jì)算 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 30 為了方便計(jì)算， ? 驅(qū)密 ， 0M ?回 所以 M M M M? ? ?驅(qū) 回慣 密=+ +0 （ ） 476 N mM ?驅(qū) 液壓 壓缸參數(shù)計(jì)算 設(shè) b=60mm，工作壓力 P=4Mpa， d=50mm 則由 22b 8PM ?驅(qū) （ D d ）得 （ ） 22 68 8 4 7 6d 0 . 0 5 0 . 3 6mb 0 . 0 6 4 1 0MD P ?? ? ? ? ???驅(qū) 取 液壓 缸內(nèi)徑 40mm 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 31 6 液動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 61為機(jī) 械手的 液壓 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。它 由液壓油 通過 過濾器，液壓泵，溢流閥，壓力繼電器 ，進(jìn)入各并聯(lián) 液 路上的電磁閥，以控制 液壓 缸和手部動(dòng)作。 圖 61 機(jī)械手 液壓 壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 32 表 61 液動(dòng) 元件圖 各通行機(jī) 構(gòu)的調(diào)速，凡是能采用排 油 口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排 油 口安裝節(jié)流阻尼螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效果好。如手臂伸縮 液壓缸在接近 液壓 缸處安裝兩個(gè)快速排 油閥，可加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程的速度。 為簡(jiǎn)化 液 路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作 液壓 缸的緩沖均采用 液壓緩沖器 ，這樣可以省去電磁閥和切換節(jié)流閥或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 33 7 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。 可編程序控制器的選擇及工作過程 可編程序控制器的選擇 目前，國(guó)際上生產(chǎn)可編程序控制器的廠家很多，如日本三菱公司的 F系列 PC,德國(guó)西門子公司的 SIMATIC N5系列 PC、日本 OMRON(立石 )公司的 C型、 P型 PC等?？紤]到本機(jī)械手的輸入輸出點(diǎn)不多，工作流程較簡(jiǎn)單，同時(shí)考慮到制造成本，因此在本次設(shè)計(jì)中選擇了三菱公司的 FX2N系列可編程序控制器。 可編程序控制器的工作過程 可編程序控制器是通過執(zhí)行用戶程序來(lái)完成各種不同控制任務(wù)的。為此采用了循環(huán) 掃描的工作方式。具體的工作過程可分為四個(gè)階段。 第一階段是初始化處理。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU對(duì)輸入輸出狀態(tài)的詢問是針對(duì)輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。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)。其中存放輸入狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸入狀態(tài)暫存器 。存放輸出狀態(tài)信息的存儲(chǔ)器叫輸出狀態(tài)暫存器。開機(jī)時(shí)， CPU首先使 I/0狀態(tài)表清零，然后進(jìn)行自診斷。當(dāng)確認(rèn)其硬件工作正常后，進(jìn)入下一階段。 第二階段是處理輸入信號(hào)階段。 在處理輸入信號(hào)階段， CPU對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描 ，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài)信息送到 I/0狀態(tài)表中存放。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在 I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號(hào)變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 第三階段是程序處理階段。 當(dāng)輸入狀態(tài)信息全部進(jìn)入 I/0狀態(tài)表后， CPU工作進(jìn)入到第三個(gè)階段。在這個(gè)階段中，可編程序控制器對(duì)用戶程序進(jìn)行依次掃描，并根據(jù)各 I/0狀態(tài)和有關(guān)指令進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后將結(jié)果寫入 I/0狀態(tài)表的輸出狀態(tài)暫存器中。 第四階段是輸出處理階段。 CPU對(duì)用戶程序已掃描處理完畢， 并將運(yùn)算結(jié)果寫入到 I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。此時(shí)將輸入信號(hào)從輸出狀態(tài)暫存器中取出，送到輸出鎖存電路，驅(qū)動(dòng)輸出繼上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 34 電器線圈，控制被控設(shè)備進(jìn)行各種相應(yīng)的動(dòng)作。然后， CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期 [21]。 可編程序控制器的使用步驟 在可編程序控制器與被控對(duì)象 (機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 )構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通常以七個(gè)步驟進(jìn)行 : （ 1）系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對(duì)象的工作原理，控制要求，動(dòng)作及動(dòng)作順序。 （ 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)；哪些信號(hào)是由可編程序控制器 送到被控對(duì)象的，并分配相應(yīng)的輸出端號(hào)。此外，對(duì)用到的可編程序控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等也要進(jìn)行分配?？删幊绦蚩刂破魇峭ㄟ^編號(hào)來(lái)識(shí)別信號(hào)的。 （ 3）畫梯形圖 它與繼電器控制邏輯的梯形圖概念相同，表達(dá)了系統(tǒng)中全部動(dòng)作的相互關(guān)系。如果使用圖形編程器 (LCD或 CRT)，則畫出梯形圖相當(dāng)于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。對(duì)簡(jiǎn)易編程器，則往往要經(jīng)過下一步的助記符程序轉(zhuǎn)換過程。 （ 4）助記符機(jī)器程序 相當(dāng)于微機(jī)的助記符程序，是面向機(jī)器的 (即不同廠家的可編程序控制器，助記符指令形式不同 )，用簡(jiǎn)易編程器時(shí)， 應(yīng)將梯形圖轉(zhuǎn)化成助記符程序，才能將其輸入到可編程序控制器中 [22]。 （ 5）編制程序 即檢查程序中每條語(yǔ)法錯(cuò)誤，若有則修改。這項(xiàng)工作在編程器上進(jìn)行。 （ 6）調(diào)試程序 即檢查程序是否能正確完成邏輯要求，不合要求，可以在編程器上修改。程序設(shè)計(jì) (包括畫梯形圖、助記符程序、編輯、甚至調(diào)試 )也可在別的工具上進(jìn)行。如 IBMPC機(jī)，只要這個(gè)機(jī)器配有相應(yīng)的軟件 [23]。 （ 7）保存程序 調(diào)試通過的程序，可以固化在 EPROM中或保存在磁盤上備用。 機(jī)械手可編程序控制器控制方案 控制系統(tǒng)的工作原理及控制要 求 1．控制對(duì)象為圓柱坐標(biāo)液動(dòng)機(jī)械手。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 35 它具有四個(gè)自由度，即水平方向的前、后 。豎直方向的上、下；手臂和手腕的順時(shí)針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。另外，除抓放外，其余八個(gè)動(dòng)作末端均放置一限位開關(guān)，以檢測(cè)動(dòng)作是否到位，如果某動(dòng)作沒有到位，則出錯(cuò)指示燈亮。 2． 控制要求 為了滿足 生產(chǎn)需要，機(jī)械手應(yīng)設(shè)置手動(dòng)工作方式、單動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式 。 （ 1） 手動(dòng)工作方式 便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修，設(shè)置手動(dòng)工作方式。用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。 （ 2）單動(dòng) 工作方式 從原點(diǎn)開始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按下一次起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一 步的工作后，自動(dòng)停止。 （ 3）自動(dòng) 工作方式 按下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按工序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的動(dòng)作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī) [24]。 液 動(dòng)機(jī)械手的工作流程 液 動(dòng)機(jī)械手的工作流程如 圖 71所示 ： 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 36 圖 71機(jī)械手自動(dòng)控制工作流程框圖 I/0分配 及原理接線圖 根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目，選用三菱公司的 FX2N系列 FX2N64MR 原理接線圖如圖 72所示。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 37 圖 72 原理接線圖 梯形圖設(shè)計(jì) （ 1） 手動(dòng)程序 如圖 73 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 38 圖 73 手動(dòng)程序 （ 2）自動(dòng)回零程序 如圖 74 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 39 圖 74 自動(dòng)回零程序 （ 3）自動(dòng)程序 如圖 75 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 40 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 41 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 42 圖 75 自動(dòng)程序 （ 4）機(jī)械手運(yùn)動(dòng)總的程序 如圖 76 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 43 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 44 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 45 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 46 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 47 圖 76 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)總程序 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 48 結(jié)論和展望 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識(shí)。使我也了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過程，通過對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的 基礎(chǔ)，也學(xué)會(huì)了使用 ADAMS軟件創(chuàng)建模型，并使用 PLC軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制 。為以后的工作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定基礎(chǔ)。 ，設(shè)計(jì)中沒有涉及 的很深入 ，對(duì)這方面有點(diǎn)模糊，需要在以后的工作學(xué)習(xí)中了解和掌握。 ，相對(duì)于通用機(jī)械手，因此，動(dòng)作固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，專用性比較高，可實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的一些搬運(yùn)工作。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙?lái)所學(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更深一步了解了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知 識(shí)，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問題。這對(duì)我以后的工作有很大的幫助 ,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí) ,努力的提高自己的水平。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我切實(shí)體會(huì)到作為一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員的艱難性。在設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常遇到各種各樣的問題，有的是知識(shí)方面的不足導(dǎo)致的，有的是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面不足導(dǎo)致的。這些問題有時(shí)使得我束手無(wú)措，不過在指導(dǎo)老師幫助和自己的努力下，終于使得我順利完成了設(shè)計(jì)。 雖然我的設(shè)計(jì)存在很多不足的地方，但在這兩個(gè)多月的時(shí)間里，我學(xué)到 了很多有用的知識(shí)，也積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這些對(duì)于我即將要走向社會(huì)工作崗位，將起到很關(guān)鍵的作用。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 49 參考文獻(xiàn) [1] 2020年 05月 22日 薰薰