【正文】 、伸縮、回轉(zhuǎn)等三個自由度。因此，相應(yīng)地由夾持器夾緊與松開機構(gòu)、手臂伸縮機構(gòu)、手臂升降機構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)和手臂回轉(zhuǎn)定位裝置等組成。每一部分均用液壓缸或液壓馬達驅(qū)動與控制。1）滿足工業(yè)機械手動作順序要求；動作順序的各個動作均由控制系統(tǒng)發(fā)訊號控制相應(yīng)的電磁換向閥按照十六個工布進動作。2）對回路的要求；回轉(zhuǎn)缸采用齒條缸作為執(zhí)行原件正反方向均采用單向閥調(diào)節(jié)流，3）對手臂升降運動采用單出桿雙作用缸，上升下降均采用單向調(diào)速閥調(diào)速器緩沖定位也是靠行程開關(guān)提前切斷油路來完成，此外為了避免整個手臂因自重而下降在液壓缸下腔油路安裝平衡閥。 總體設(shè)計要求采用雙聯(lián)葉片泵供油，動作順序為：從原位開始——四桿機構(gòu)下降——夾持器夾緊——四桿機構(gòu)上升——底座回轉(zhuǎn)——四桿機構(gòu)下降——夾持器松開——四桿機構(gòu)上升；待加工完畢后，四桿機構(gòu)下降——夾持器夾緊——四桿機構(gòu)上升——底座回轉(zhuǎn)——四桿機構(gòu)下降——夾持器松開——四桿機構(gòu)上升到原位停止，由于該設(shè)計方案底座為電機驅(qū)動，無需底座的快慢進。上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號控制相應(yīng)的電磁鐵（電磁換向閥），按程序依次步進動作而實現(xiàn)的。1）夾持器采用單桿雙作用缸，保證運動過程中不使工件下掉，夾持器夾緊工件后，由液控單向閥對夾緊缸進行鎖緊，使之不受系統(tǒng)壓力波動的影響，保持牢固地夾緊工件。2）四桿機構(gòu)升降運動采用單出桿雙作用缸，上升和下降均由單向調(diào)速閥回油節(jié)流。因為升降缸為立式，在其液壓缸下腔油路中安裝單向順序閥，避免因整個手臂運動部分的自重而下降，起支撐平衡作用。液壓回路詳細方案在圖紙上有詳細表達。 油泵的選擇計算考慮到實際工作情況和碼垛機械手的實際工作需要，選用YBX型限壓式變量葉片泵。1）確定兩個缸的流量QP: A 四桿機構(gòu)缸：B 夾緊缸：液壓泵流量QP是根據(jù)執(zhí)行元件動作循環(huán)所需最大流量和系統(tǒng)的泄露來確定。采用單泵供給多個執(zhí)行元件同時工作時 QP=K ΣQmax式中： K—系統(tǒng)泄露折算系數(shù)。一般K= ΣQmax——同時工作的執(zhí)行元件所需流量和（） 2）確定三個泵的壓力：A 升降缸的壓力： B 夾緊缸的壓力： （?。?為進油路壓力損失，因此泵的額定壓力可?。?）選擇油泵的具體型號為YBX16,該油泵的具體技術(shù)規(guī)格見下表排量調(diào)節(jié)額定壓力壓力調(diào)節(jié)額定轉(zhuǎn)速驅(qū)動功率0~~16~~600~~1500 泵驅(qū)動電機的選擇計算由公式計算電機功率：查電機產(chǎn)品樣本：電動機型號較合適的為Y100L6型號異步電機額定功率: 液壓閥的選擇根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)原理圖計算分析通過各閥的最高壓力和最大流量選取各閥的型號規(guī)格列于下表：序號元件名稱Q(L/min)型號規(guī)格查自1壓力繼電器HED20A30/25《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列2先導(dǎo)式溢流閥BT0332《機械設(shè)計手冊》第三版第4卷表19773疊加式液控單向閥（升降缸）8《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列4疊加式液控單向閥（夾緊缸）8《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列5過濾器（1個）《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列6電磁換向閥（夾緊缸）34F30E10B《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列7電磁換向閥（升降缸）834F30E10B《機械設(shè)計手冊》第三版6E系列8截止閥（壓力表開關(guān)）AF6EA30/Y25《機械設(shè)計手冊》第三版第4卷表197169 輔助元件的選擇軸管內(nèi)徑一般可以按所接元動件的接口尺寸確定，也可按管路允許的流速進行計算，本系統(tǒng)油管選無縫鋼管。油箱容量的計算：由公式 其中： V—油箱的有效油容積 單位（L），m—系數(shù) 單位（min），m值對于中壓系統(tǒng)可以為57min我們近似選為57min， 液壓泵的流量 單位（L/min） 液壓系統(tǒng)性能的驗算 由于本液壓系統(tǒng)比較簡單，壓力損失驗算可以從略，同時本液壓系統(tǒng)功率不大，同時油箱容量可以取較大值4，系統(tǒng)發(fā)熱升溫不高，故不對系統(tǒng)的溫升進行驗算。 液壓系統(tǒng)圖第五章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 PLC的構(gòu)成及工作原理可編程邏輯控制器（PLC）又稱可編程控制器。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。它使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的程序指令，這些指令用來實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)及算術(shù)運算和通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種機電一體化，程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、耗電低，特別是易于、價格便宜等特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。 選擇PLC我們此次設(shè)計選擇的PLC定為F140系列。1） I/O點數(shù)的估算根據(jù)分析的結(jié)果，進行統(tǒng)計估算，F(xiàn)140系列選擇主機I/O點數(shù)為24/16。(1)容量計算內(nèi)存容量指的是用戶程序的容量。最大I/O點數(shù)為120，一般指令的條數(shù)為I/O點數(shù)的1012倍左右，PLC的容量不得小于此要求。(2)其它PLC除了主控模塊外，還可以配接各種功能模塊。本次設(shè)計選擇增加位置控制模塊、速度控制模塊。這些模塊可實現(xiàn)特殊功能。 PLC外部I/O分配圖根據(jù)所選的PLCF140系列的內(nèi)部元件及輸入輸出的相關(guān)元件、設(shè)備，編制出I/O分配圖51所示如下 圖51 PLC現(xiàn)場接線圖 軟件設(shè)計根據(jù)任務(wù)書的要求，可以采用移位寄存指令或步進指令進行系統(tǒng)軟件的設(shè)計，整個控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)采用模塊化設(shè)計。1） 模塊化設(shè)計公共程序模塊，手動程序模塊，自動程序模塊，遠位模塊。公共程序模塊包括主電路、油泵等的控制，狀態(tài)初始化，狀態(tài)轉(zhuǎn)換啟動，狀態(tài)轉(zhuǎn)換停止，事故報警保護等程序。程序總框圖如圖52所示 圖52 程序總框圖 公共程序部分是對整個程序進行控制的部分，對機器的運行控制起著主要作用。公共程序的梯形圖如圖53所示圖53 公共程序圖手動程序采用電動方式，應(yīng)能完成全部自動程序所完成的動作。手動程序部分如圖54所示圖54 手動程序圖自動程序應(yīng)包括連續(xù)過程，單周過程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。自動程序部分如圖55所示 圖55 自動程序圖 硬件設(shè)計硬件設(shè)計包括外圍電路、控制柜、布線等的設(shè)計。本次設(shè)計主要要求進行控制柜的設(shè)計。操作面板如圖56所示 圖6－6 控制面板第六章 結(jié)論 在這個設(shè)計中，涉及到了機械手的夾持器、四桿機構(gòu)兩個部件以及液壓和PLC兩個控制系統(tǒng)。1）夾持器設(shè)計 要求：（1）所設(shè)計的夾持器要有足夠的夾持力和所需的夾持精度；（2）盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕，以減輕手臂負荷；（3）平移型夾持器。在設(shè)計過程中參考了幾種常見的平移型結(jié)構(gòu)，綜合各方面的因素，最后決定選此中方案。2）四桿機構(gòu)設(shè)計 該部分同樣可采用液壓和電機兩種驅(qū)動方案。在本設(shè)計中，采用液壓驅(qū)動。其伸縮原理是采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調(diào)速閥進行回油節(jié)流調(diào)速，接近終點時，發(fā)出信號，進行調(diào)速緩沖（也可采用緩沖油缸）?？坑透仔谐虡O限定位，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向防止轉(zhuǎn)動，采用電液換向閥，控制伸縮方向。在設(shè)計中我們采用了雙導(dǎo)向桿，這樣無疑大大加強了伸縮伸縮的穩(wěn)定性，3）液壓系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計中我們考慮到，設(shè)計要滿足各部件動作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足部件的動力要求和運動時間要求。其中，由于伸縮臂做間歇式往復(fù)運動，具有較大的沖擊，設(shè)計時，我們從液壓回路上和液壓件結(jié)構(gòu)上考慮了采取緩沖措施。4）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 在設(shè)計中我們分析了整個系統(tǒng)必須完成的動作與順序，畫出工藝流程圖（各個動作的順序及相應(yīng)所需的執(zhí)行器、行程開關(guān)）并具此而列出機械手動作的順序表（各個不許對應(yīng)的輸入條件，輸出狀態(tài)及個對應(yīng)執(zhí)行器的對應(yīng)關(guān)系等）。分析整個控制過程，確定PLC的輸入輸出兩即相應(yīng)的元件與設(shè)備。同時根據(jù)任務(wù)書的要求，我們采用移位寄存指令或步進指令進行系統(tǒng)軟件的設(shè)計，整個控制系統(tǒng)的設(shè)計采用了模塊化設(shè)計。參考文獻[1] 張平格，趙喜敬，張偉杰，姚貴英. ，2004[2] 周希章，周全. ，2004[3] 吳相憲，王正為，黃玉堂. ，1993[4] 蘇夢香，趙月羅. ，2001[5] 王鐸，程靳. 理論力學(xué)上冊. 高等教育出版社，2004[6] 王孫安，杜海峰，任華. 機械電子工程. 北京：科學(xué)出版社,2003[7] 單輝祖. 材料力學(xué)（第二版）.高等教育出版社，2004[8] 李天吳. ，1988[9] :機械工業(yè)出版社,[10] :冶金工業(yè)出版社,2003[11] 謝存禧,:機械工業(yè)出版社,2005[12] :機械工業(yè)出版社,2003[13] 孫訓(xùn)方, [14] 濮良貴,（第七版）.北京:高等教育出版社，2001[15] :機械工業(yè)出版社，1991[16] 張鐵,:[17] :[18] [19] Orlov P. Fundfamentals of Machine Design. Moscow:Mir Pub,1987[20] Sors L. Fatigue Design of Machine :peramon Press,1971[21] Mechanical Drive. Mechine (14),1980致 謝伴隨著老師的指導(dǎo)，我們的畢業(yè)設(shè)計接近了尾聲，這次設(shè)計是個富有挑戰(zhàn)性的綜合性設(shè)計。在查閱了一些資料和劉老師的指導(dǎo)下，漸漸的對機械手的原理有了深刻的認識。在此次設(shè)計中，所學(xué)的專業(yè)知識也得到了鞏固與應(yīng)用，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。本次設(shè)計能順利的完成，主要是劉老師的悉心指導(dǎo)，再次也要感謝各位同事的幫助，正是他們讓我體會到了合作的重要性和必要性。本次設(shè)計比較倉促，又由于經(jīng)驗不足，故有許多鄙陋，希望老師能予以糾正，最后感謝一直關(guān)心我們的老師和單位領(lǐng)導(dǎo)