【導(dǎo)讀】機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。機(jī)械手雖然不如人手那樣靈活，但它具有不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化的方式之一，由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)安全可靠，同時(shí)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，目前，PLC在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于冶、機(jī)械、石油、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)方面。PLC是自動(dòng)生產(chǎn)線上不可缺少的控制部件。PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，較快的速度可提高生產(chǎn)量，而提高有效載荷能力。使用PLC控制室設(shè)計(jì)。所以我們采用PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手是綜合性能比較好的機(jī)械手。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾輪和連桿機(jī)構(gòu)，目前大多機(jī)械手還缺乏行走機(jī)構(gòu)。替人手，可避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。

　　

【正文】 1 的常閉觸點(diǎn)或 X000 的常開(kāi)觸點(diǎn)接到 SFT 端，而位移寄存器的復(fù)位有兩條路。其中一條是經(jīng)停止信號(hào)（ X002）直接復(fù) 位的，其二是通過(guò)M200 的常開(kāi)觸點(diǎn)與 M100、 X007 的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)而成的信號(hào)。 使用移位寄存器編程， 可以簡(jiǎn)化梯形圖，因?yàn)橐莆患拇嫫鞯母魑恢兄挥幸晃粻顟B(tài)是“ 1”，其余全是“ 0”，在順序動(dòng)作時(shí)可以減少編程中的互鎖。 自動(dòng)操作程序的控制梯形圖 ： 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 單步T 1 K2Y 0 04RM 10 7X 01 0夾緊M 10 3SY 0 04放松右轉(zhuǎn)Y 0 03X 00 7M 10 5M 10 1 X 00 4Y 0 02左轉(zhuǎn) 下降X 00 5M 10 2M 10 6Y 0 01上升M 11 7M 10 0Y 0 00R STS FTO UT放松下降右轉(zhuǎn)上升夾緊下降左轉(zhuǎn) M 10 0M 04 x017 X 00 3M 20 0X 00 7M 11 0T1M 12 0X 00 5M 10 7X 00 7M 10 6X 00 3M 10 5X 00 5M 10 3X 00 4M 10 2M 10 1 X 00 4X 00 0X 01 1X 00 3M 10 0M 11 0M 10 7M 10 6M 10 5M 10 4M 10 3M 10 2M 10 1M 12 0連續(xù)/ 單步上升 自動(dòng)循環(huán)操作的梯形圖 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 工作過(guò)程分析如下 ： 當(dāng)選擇連續(xù)工作方式，啟動(dòng)后輔助繼電器 M200 接通，程序可自動(dòng)循環(huán)。 原點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)時(shí)， X007 和 X005 是接通 的。 Y005 線圈接通，原點(diǎn)指示燈量。 機(jī)械手上升，按下啟動(dòng)按鈕 X000 接通，使 M120 線接通并保持位移寄存器首位 M100 置“ 1”， Y000 線圈通電，上升電磁鐵得電，執(zhí)行上升動(dòng)作。同時(shí)，因?yàn)闄C(jī)械手離開(kāi)原點(diǎn)，下限位的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使 X005 斷開(kāi)，原點(diǎn)、指示燈滅。 機(jī)械手左轉(zhuǎn)，待機(jī)械手上升到位，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將 M101 置“ 1” ,M100 置“ 0” ,輸入 Y001 線圈接通，左轉(zhuǎn)電磁鐵得電，機(jī)械手執(zhí)行左轉(zhuǎn)動(dòng)作。 機(jī)械手下降，當(dāng)機(jī)械手左 轉(zhuǎn)到位，左極限開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)逼和，使 X005 接通，常閉觸點(diǎn)使線圈 Y002 斷開(kāi)，機(jī)械手停止下降 左轉(zhuǎn)，同時(shí)，又產(chǎn)生位移指令，使 M102 置“ 1” ,M101 置“ 0” ,并由 M102 的常開(kāi)觸點(diǎn)接通 Y002，機(jī)械手下降。 機(jī)械手夾緊工作。當(dāng)機(jī)械手下降到下限位開(kāi)關(guān)時(shí)， X005 的常閉觸點(diǎn)將 Y001線圈斷開(kāi)。將有工件檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)，檢測(cè)到有工件時(shí)，通過(guò) M103 的常開(kāi)觸點(diǎn)，使 Y004 線圈接通，機(jī)械手開(kāi)始夾緊。 機(jī)械手又上升，當(dāng)機(jī)械手夾緊到夾緊限位時(shí)， X006 接通，又產(chǎn)生了位移指令，將 M104 置“ 1” ,M103 置“ 0” ,由于對(duì) Y004 使用了置位指令 S 指令，使 Y004仍保持接通，繼續(xù)保持夾緊工作的動(dòng)作。 M003 線圈通電，機(jī)械 手開(kāi)始上升。 機(jī)械手右轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)械手上升到上限位時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi) Y004的線圈，使右轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)停止位移信號(hào)，將 M105 置“ 1”，將 M104 置“ 0”。 105的常開(kāi)觸點(diǎn)使 Y003 線圈通電，機(jī)械手開(kāi)始右轉(zhuǎn)。 機(jī)械手又下降，當(dāng)機(jī)械手右轉(zhuǎn)到右限位時(shí)，其常閉觸點(diǎn)使 Y003 線圈斷開(kāi)停 止右轉(zhuǎn)， X007 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生位移指令，將 M106 置“ 1”，將 M105置“ 0”。 M106 的常開(kāi)觸點(diǎn)使 Y001 線圈接通，機(jī)械手開(kāi)始下降。 機(jī)械手放松，當(dāng)機(jī)械手下降到下限位時(shí)，其常閉觸點(diǎn)使 Y001 線圈斷電，機(jī)械手停止下 降， X005 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，產(chǎn)生位移指令將 X107 置“ 1”，將 X106支“ 0”， M107 的常開(kāi)觸點(diǎn)使 Y004 線圈接通， Y004 復(fù)位，機(jī)械 松開(kāi)工作，同時(shí) T1 開(kāi)始定時(shí)。到 2S 后，機(jī)械手完全放松回到原點(diǎn)。 對(duì)于連續(xù)工作方式，由于 200 是接通的，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這時(shí) M110 和 M000氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 操作方式選擇運(yùn)動(dòng)選擇機(jī)械手操作面板 停止起動(dòng)復(fù)位連續(xù)單周期單步手動(dòng)上/下夾/松左/右的常閉觸點(diǎn)也閉合，使位移寄存器可以復(fù)位。 M100 重新置“ 1”，開(kāi)始第二個(gè)周期的動(dòng)作循環(huán)。 如果是單周期工作方式，由于 X012 接通， M200 被復(fù)位，位移寄存器這時(shí)不能復(fù)位，機(jī)械手循環(huán)一周期動(dòng)作停止在原點(diǎn)。 如果是單步工作方式，雖然 這時(shí) M200 是接通的，但必須每按一次啟動(dòng)按鈕，才能位移一次，所以機(jī)械手每執(zhí)行一步后便停下來(lái)。 在自動(dòng)操作運(yùn)行中，若按下復(fù)位按鈕， X002 接通，雖然使 M200 復(fù)位，但機(jī)械手的動(dòng)作仍繼續(xù)進(jìn)行，直到完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)時(shí)才能停止動(dòng)作。但在周期或連續(xù)工作方式時(shí)，若按下停止按鈕（ X001 接通），機(jī)械手停止在原步動(dòng)作位置。 手動(dòng)和自動(dòng)程序總程序結(jié)構(gòu)框圖嵌入，就得到整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用程序。 第四 節(jié) 梯形圖的外部接線圖及 操作 面板的設(shè)計(jì) 操作面板的設(shè)計(jì) 為減小操作面板的面積，我們將運(yùn)動(dòng)選擇和操作方式選擇各做成 一個(gè)旋轉(zhuǎn)手柄，復(fù)位、起動(dòng)按鈕均做成內(nèi)陷的，防止不小心碰到按鈕而引起誤操作，停止按鈕做成外凸的，便于及時(shí)停止。 操作面板示意圖如下： 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 24V電源COMCOM外部接線圖抓緊/放松X0 17YO O5YO O4YO O3YO O2YO O1X0 16X0 15X0 14X0 13X0 12X0 11X0 10X0 07X0 06X0 05X0 04X0 03X0 02X0 01左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)上升/下降手動(dòng)連續(xù)單周期單步光電開(kāi)關(guān)右限位抓緊限位下限位左限位YO OOX0 00上限位復(fù)位停止起動(dòng)B電機(jī) 反轉(zhuǎn)C電機(jī) 正轉(zhuǎn)C電機(jī) 反轉(zhuǎn)抓緊/放松原點(diǎn)顯示B電機(jī) 正轉(zhuǎn)梯形圖的外部接線圖如下 : 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 設(shè) 計(jì) 小 結(jié) 經(jīng)過(guò)一個(gè)月的設(shè)計(jì)，氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手基本設(shè)計(jì)完畢，其內(nèi)容基本達(dá)到要求。 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程也是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程。該設(shè)計(jì)任務(wù)涉及氣壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)、 PLC、電氣控制等，在這個(gè)過(guò)程中，我對(duì)氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)工作原 理及驅(qū)動(dòng)方式、可編程序控制器的編程及外部接線有了深刻認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的工作原理有了進(jìn)一步的掌握，在對(duì)機(jī)械手裝配圖的繪制中體會(huì)到 CAD 的優(yōu)越性，同時(shí)對(duì)機(jī)械制圖在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有了切身體會(huì)，而且該機(jī)械手采用氣壓與電力兩種驅(qū)動(dòng)作為機(jī)械手的動(dòng)力源，因此要綜合的考慮某些問(wèn)題，避免沖突，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。 機(jī)械手的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿樂(lè)趣的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)、邊實(shí)踐，遇到心得問(wèn)題就要不 斷探索和努力即可使問(wèn)題得到解決。 在設(shè)計(jì)中，體會(huì)到理論必須和實(shí)際相結(jié)合。雖然收集了大量的資料，但在實(shí)際應(yīng)用中卻有很多差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問(wèn)題，許多問(wèn)題都是書(shū)本上是這樣，而實(shí)際運(yùn)用中卻很不一樣，在經(jīng)過(guò)多次修改后，才基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 氣動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) ： 《 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 （第五卷） 機(jī)械工業(yè)出版社 徐灝主編 《 數(shù)控原理與典型數(shù)控系統(tǒng) 》 高等教育出版社 張超英主編 《 液壓與氣壓傳動(dòng) 》 山東大學(xué)出版社 徐冬主編 《 機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 》 機(jī)械工業(yè)出版社 張桂香主編 《 機(jī)電 一體化設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 萬(wàn)德鈞主編 《 機(jī)床電氣控制 》 機(jī)械工業(yè)出版社 王炳實(shí) 主編 《可編程序控制器應(yīng)用教程》 中國(guó)水利水電出版社 臺(tái)方主編 《電機(jī)與電力拖動(dòng)》 清華大學(xué)出版社 張惠芳主編 《機(jī)械制圖》 高等教育出版社 錢(qián)可強(qiáng)主編 《 步進(jìn)電機(jī)的選用 》