【正文】 YA3和時(shí)間繼電器KT3得電。實(shí)現(xiàn)手臂的逆轉(zhuǎn)180176。，完成換刀動作。延時(shí)1s后動斷觸點(diǎn)KT3斷開，YA3失電。同一時(shí)間延時(shí)動合觸點(diǎn)KT3閉合，動斷觸點(diǎn)KT4和限位開關(guān)SQ2閉合，所以YA4得電，時(shí)間繼電器KT4也得電。實(shí)現(xiàn)手臂上升，完成裝刀動作。，所以YA4失電。同一時(shí)間動合觸點(diǎn)KT4閉合，動斷觸點(diǎn)KT5是閉合的，所以YA5得電，時(shí)間繼電器KT5也得電。實(shí)現(xiàn)手臂順轉(zhuǎn)90176。，實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)位動作。，YA5失電。同一時(shí)間動合觸點(diǎn)KT5閉合，動斷觸點(diǎn)KT6且閉合，所以時(shí)間繼電器KT6得電。實(shí)現(xiàn)檢查復(fù)位完成沒有。，時(shí)間繼電器KT6失電。整個(gè)換刀過程結(jié)束，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)同正轉(zhuǎn)順序一樣。為了使該系統(tǒng)每一步動作都準(zhǔn)確無誤，那么我們就要解決位置檢測的問題。在本次設(shè)計(jì)中我們選擇模擬式的傳感元件，這種檢測元件的成本比較低、實(shí)用性高。行程開關(guān)就是該元件的一種，這種開關(guān)又叫做限位開關(guān)。它是利用生產(chǎn)機(jī)械的某運(yùn)動部件對開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的碰撞而使觸頭動作，發(fā)出控制指令的主令電器。主要用來控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動方向、 行程以及位置保護(hù)。 可編程控制器（PLC）可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新型工業(yè)自動控制裝置，早期的可編程序控制器在功能上只能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，因而被稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller),簡稱PLC。 PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)際上是一種工業(yè)控制微機(jī)，因而它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，其主體由微處理器(CPU)、存儲器、輸入模塊、輸出模塊、電源以及編程器等組件構(gòu)成。圖13為PLC的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。 圖13 PLC系統(tǒng)構(gòu)成圖電源單元將交流點(diǎn)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電，電源組件具有高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。電源組件內(nèi)還裝有備用電池(鋰電池),以保證在斷電的情況下，存放在讀寫存儲器(RAM)中的信息仍能保持。PLC的存儲器包括只讀存儲器（ROM）和讀寫存儲器（RAM），前者用來存放系統(tǒng)程序，它相當(dāng)于單片單板機(jī)的監(jiān)控程序或個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。系統(tǒng)程序由生產(chǎn)廠家固化在ROM內(nèi)，讀寫存儲器用來存放用戶程序，它通過外接的專用編程器寫入。輸入模塊主要包括光電耦合器輸入接口，輸入狀態(tài)寄存器和輸入數(shù)據(jù)寄存器。輸入端子接受各種有觸點(diǎn)的和無觸點(diǎn)的開關(guān)是信號或連續(xù)變化的模擬量信號，輸入到輸入狀態(tài)寄存器或輸入數(shù)據(jù)寄存器中。輸出模塊包括輸出狀態(tài)寄存器，輸出鎖存器，光電耦合器和功率放大器等部分組成。PLC提供三種類型的輸出：機(jī)械觸頭繼電器，無觸點(diǎn)型交流開關(guān)；無觸點(diǎn)型直流開關(guān)，以供驅(qū)動不同類型的負(fù)載。繼電器輸出型的輸出接口是微電磁繼電器，它提供一動合觸點(diǎn)，可直接驅(qū)動交流接觸器線圈，交流電磁閥，直流電磁鐵等功率器件，二不用外加接口，這就給用戶帶來了極大的方便。微處理器（CPU)是PLC的 控制中樞，它包括運(yùn)算器和控制器。由于一般采用循環(huán)處理方式工作，對于小型PLC指令類型又較少，因而PLC的 控制器比微機(jī)簡單。PLC的運(yùn)算器具有很強(qiáng)的邏輯運(yùn)算功能，但其他的運(yùn)算功能一般比微機(jī)少。不過隨著PLC的發(fā)展，其數(shù)值運(yùn)算功能正在不斷強(qiáng)大。編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可用來監(jiān)視PLC工作時(shí)各種編程元件的工作狀態(tài)。 PLC特點(diǎn)與應(yīng)用范圍1. PLC的特點(diǎn)：①可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；②硬件設(shè)計(jì)與接線簡單；③通用性強(qiáng)④體積小、能耗低、性能價(jià)格比高。2. PLC的應(yīng)用領(lǐng)域：⑴ 開關(guān)量的邏輯控制 用PLC取代傳統(tǒng)的繼電接觸器進(jìn)行邏輯控制，這是它的最廣泛的應(yīng)用?？梢杂脙r(jià)格低、僅有開關(guān)量控制功能的小型PLC作為繼電器控制的代替物。⑵ 數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換 能進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)對模擬量的控制。⑶ 運(yùn)動控制 通過高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊進(jìn)行單軸或多軸控制，如用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等控制。⑷ 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制 用PLC的定時(shí)/計(jì)數(shù)指令來實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)控制。⑸ 數(shù)據(jù)處理 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算和邏輯等操作。⑹ 通信及聯(lián)網(wǎng) 通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)及計(jì)算機(jī)的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或數(shù)據(jù)交換。⑺ 過程控制 可實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等非電量參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。⑻ 監(jiān)控 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的運(yùn)行情況，并能在線修改控制程序和設(shè)定值。⑼ 步進(jìn)控制 用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)一道工序完成后，再進(jìn)行下一道工序操作的控制。 PLC時(shí)間控制工作循環(huán)框圖PLC的指令元件一般都要針對一個(gè)元器件二言的，每個(gè)器件又器件名稱的編號。生產(chǎn)廠家不同，元件類型有所不同，但主要元件的功能時(shí)一致的。由于該設(shè)計(jì)中PLC輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)不多，所以我選擇日本三菱公司的小型PLC，F(xiàn)40M；(X)F40M的元件編號采用8進(jìn)制,輸入繼電器編號微X400X407，X500X507，X410X413，X510X513共24點(diǎn)輸入。2. 輸出繼電器（Y）F40M有Y430Y437，Y530Y537共16點(diǎn)輸出。3. 定時(shí)器（T）元件編號為T450T45,，T550T557共16點(diǎn)。－999s。4. 集中特殊輔助繼電器M70：運(yùn)行監(jiān)視。當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，M70接通。M71：初始化脈沖。當(dāng)M70接通，第一執(zhí)行周期M71接通，可用記數(shù)器，移位寄存器的初始化復(fù)位。 M77：禁止全部輸出。在梯形圖中，若M77的 線圈接通，全部輸出繼電器Y的 輸出將自動斷開。但是M，T，C仍繼續(xù)工作。在緊急情況下可用M77切斷全部輸出。開關(guān)量輸入輸出模塊的外部接線分為匯點(diǎn)式和分離式兩種，匯點(diǎn)式各輸入輸出回路有一個(gè)公共端COM，并通用一個(gè)電源。分離式各輸入輸出回路有多個(gè)接線端，并由單獨(dú)電源供電，每個(gè)點(diǎn)之間是相互獨(dú)立的 。以下是機(jī)械手PLC控制的接線圖：圖14 PLC接線圖梯形圖編程是各種PLC的通用編程方式，由于它直觀、易懂。因而是應(yīng)用最多的一種編程方式。自然，梯形圖的設(shè)計(jì)規(guī)則和設(shè)計(jì)方法就成為PLC程序設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。下面是換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)的PLC控制梯形圖：圖15 PLC梯形圖根據(jù)圖15所示的PLC控制梯形圖可以很容易的得到下面的指令程序： 本章總結(jié)這一章是介紹的機(jī)械手的控制，在本次設(shè)計(jì)中，我采用的是步進(jìn)指令的PLC控制。PLC是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是一種通用的控制產(chǎn)品。它的 優(yōu)點(diǎn)很多，所以在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)具有不可比擬的競爭力。由于輸入輸出點(diǎn)數(shù)不多，所以選擇的是日本三菱公司小型PLC，F(xiàn)40M。還介紹了 PLC的工作原理和結(jié)構(gòu)、PLC的特點(diǎn)以及應(yīng)用等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫出了梯形圖，以及根據(jù)梯形圖來編寫程序。7 設(shè)計(jì)總結(jié)轉(zhuǎn)眼間3個(gè)月的時(shí)間過去了，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年來進(jìn)行的最綜合、最大型、最全面的、用時(shí)最長的一次設(shè)計(jì)。幾乎把大學(xué)四年所學(xué)的知識都囊括在里面了，使所學(xué)知識得到鞏固與提高。我們通過不同的途徑查閱相關(guān)的資料，如：圖書館的館藏資料、網(wǎng)上圖書館以及查閱我們四年來所學(xué)的書本知識等；豐富了自己的知識面，提高了解決問題的能力和自學(xué)能力。在設(shè)計(jì)中我們遇到了很多的困難，通過請教指導(dǎo)老師，自己查閱資料，與同學(xué)討論，最終都得到了解決。這次我設(shè)計(jì)的小型加工中心的換刀機(jī)械手，設(shè)計(jì)包括了手臂手爪、液壓傳動、花鍵軸、液壓系統(tǒng)控制與PLC控制等。液壓傳動是我系統(tǒng)的設(shè)計(jì)們這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，這里面包括：液壓缸的工作載荷的計(jì)算、液壓缸和活塞桿的計(jì)算、液壓回轉(zhuǎn)缸的計(jì)算、花鍵軸的計(jì)算與校核等；在計(jì)算選擇的時(shí)候我們參考了很多的資料，進(jìn)行了多次的校核。這要求我們查閱相當(dāng)多的相關(guān)資料，對液壓傳動系統(tǒng)的了解要清晰、要全面。對它的結(jié)構(gòu)、工作原理、組成部分、控制方式以及在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用都要有個(gè)清楚的認(rèn)識。控制也是這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，它包括液壓系統(tǒng)控制和PLC控制，其中最難的一部分是PLC控制。這要求我們對PLC指令要有一定的了解，還要了解控制的時(shí)間順序以及輸入輸出點(diǎn)。對這些有了一定的認(rèn)識和了解后，接下來的問題就迎刃而解了?？傊?，在這次設(shè)計(jì)中使得到了很大的收獲，豐富了自己的理論知識，提高了實(shí)踐的能力，為今后在工作崗位中從事設(shè)計(jì)行業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于我的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，理論知識不夠全面和深入，設(shè)計(jì)中肯定還存在不少的缺點(diǎn)和問題，希望能夠得到老師的批評和指正。參考文獻(xiàn)[1] 徐灝，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[2] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊[M]北京：高等教育出版社，[3] 梁正強(qiáng)，機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例[M]北京：中國鐵道出版社，[4] 邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì)(第四版)[M]北京：高等教育出版社，[5] 劉激文，材料力學(xué)Ⅰ、Ⅱ(第四版)[M]北京：高等教育出版社，[6] 章宏文，黃誼，液壓傳動[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[7] 李允文， 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996[8] 熊幸明，工廠電氣控制技術(shù)[M]清華大學(xué)出版社，[9] 天津大學(xué)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)編寫組，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]天津：天津科技出版社，1980[10] 鄧建新,趙軍，數(shù)控刀具材料造用手冊[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[11] 賀光誼,唐之清，畫法幾何及機(jī)械制圖[M]重慶：重慶大學(xué)出版社，[12] 林國重,盛東初，液壓傳動與控制[M]北京：北京工業(yè)出版社，[13] 陳遠(yuǎn)齡，機(jī)床電氣自動控制(修訂本)[M]重慶：重慶大學(xué)出版社，[14] 張捷，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]成都：西南交通大學(xué)出版社，[15] 宋建成，可編程序控制器原理與應(yīng)用[M]北京：科學(xué)出版社，2004[16] 馮辛安，黃玉美，杜君文，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 致 謝短短的幾個(gè)月就如風(fēng)般飛馳而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們離開大學(xué)，步入社會的最后答卷。設(shè)計(jì)的過程是艱難的，我們遇到了很多的艱難險(xiǎn)阻。但是總的來說，我們得到的收獲也不少。讓自己大學(xué)四年來所學(xué)的知識得到了學(xué)以致用。在這次設(shè)計(jì)中，我首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師陳豐峰老師。他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。是他給我開啟了做本次設(shè)計(jì)的大門，讓我在一開始就找到了一個(gè)明確的方向，就像在大海里的航船有了風(fēng)向標(biāo)的指示不會迷路一樣。在他的細(xì)心指導(dǎo)下，我們的設(shè)計(jì)一步一步的接近了尾聲。應(yīng)該說沒有你的正確引導(dǎo)和幫助，我們的設(shè)計(jì)不會做的這么的順利。其次，我要感謝我同組的同學(xué)，每當(dāng)遇到問題的時(shí)候他們都會不厭其煩的為我解答，你們的熱心、真誠讓我感動。在這里請你們接受我誠摯的謝意！再次，我要感謝在大學(xué)四年時(shí)光里所有幫助過我的同學(xué)、老師們，有了你們的關(guān)心和幫助讓我的大學(xué)生活充滿了樂趣。最后我要感謝我的爸爸媽媽，是你們含辛茹苦的把我拉扯大，沒有你們的辛勤培養(yǎng)就沒有今天的我。附 錄附錄1：換刀機(jī)械手裝配圖附錄2：手抓零件圖附錄3：回轉(zhuǎn)缸體圖附錄4：回轉(zhuǎn)缸圖附錄5：花鍵軸圖附錄6：軸端蓋零件圖附錄7：換刀機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖附錄8：換刀機(jī)械手電氣系統(tǒng)圖