【正文】 2．手動(dòng)控制步進(jìn)電機(jī)當(dāng)按下手動(dòng)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按鈕時(shí) M8013 即向環(huán)形脈沖分配器中發(fā)送脈沖步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)步進(jìn)電機(jī)將停下。(3)機(jī) 械 手 設(shè) 有 急 停 按 鈕 （ 一 般 情 況 下 是 不 被 允 許 使 用 的 ） 只 有 出 現(xiàn) 緊 急 情況 時(shí) 才 允 許 按 此 按 鈕 ， 按 下 此 按 鈕 將 切 斷 儲(chǔ) 氣 罐 與 各 汽 缸 的 聯(lián) 系 將 被 切 斷 各汽 缸 處 于 無(wú) 動(dòng) 力 狀 態(tài) 。 電路的總體設(shè)計(jì) 回路的設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的回路設(shè)計(jì)如下: 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 機(jī)械手的 PLC 設(shè)計(jì)24 系統(tǒng)輸入/輸出分布表 輸入 輸出X0 SQ1 右旋限位開關(guān) Y0 YA1 右旋電磁閥X1 SQ2 上升限位開關(guān) Y1 YA2 左旋電磁閥機(jī)械手右旋轉(zhuǎn)機(jī)械手上升機(jī)械手手臂伸長(zhǎng)機(jī)械手下降機(jī)械手手腕右旋機(jī)械手加緊機(jī)械手上升機(jī)械手手腕左旋機(jī)械手手臂收縮 機(jī)械手左旋機(jī)械手下降機(jī)械手手臂伸長(zhǎng)機(jī)械手手腕右旋機(jī)械手下降機(jī)械手松開機(jī)械手手臂收縮重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 機(jī)械手的 PLC 設(shè)計(jì)25X2 SQ3 手臂伸長(zhǎng)限位開關(guān) Y2 YA3 手臂伸長(zhǎng)電磁閥X3 SQ4 手腕右轉(zhuǎn)限位開關(guān) Y3 YA4 手臂收縮電磁閥X4 SQ5 下降限位開關(guān) Y4 YA5 上升電磁閥X5 SQ6 工件光電檢測(cè)開關(guān) Y5 YA6 下降電磁閥X6 SQ7 手腕左轉(zhuǎn)限位開關(guān) Y6 YA7 手腕右轉(zhuǎn)電磁閥X7 SQ8 手臂收縮限位開關(guān) Y7 KA1 手腕左轉(zhuǎn)電磁閥X10 SQ9 左轉(zhuǎn)限位開關(guān) Y10 YA8 加緊電磁閥X11 SQ10 機(jī)械手光電限位開關(guān) Y112 YA9 松開電磁閥X12 SB5 停止按鈕 Y12 YA10 急停電磁閥X13 SB6 復(fù)位按鈕 Y30 YA11 步進(jìn)電機(jī)X14 SB7 步進(jìn)電機(jī)手動(dòng)啟動(dòng) Y31 YA15 空氣壓縮機(jī)繼電器X15 YJ2 步進(jìn)電機(jī)停止按鈕X16 SB8 暫停按鈕X17 SB8 急停按鈕X26 YJ4 接近傳感器X27 K1 空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)X30 K2 系統(tǒng)啟動(dòng) 機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)自 動(dòng) 線 的 輸 送 動(dòng) 作 由 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 帶 動(dòng) 實(shí) 現(xiàn) 間 隔 輸 送 ， 實(shí) 現(xiàn) 設(shè) 計(jì) 要 求 的 輸 送狀 況 。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。行 程 開 關(guān) 又稱 限 位 開 關(guān) ,可 以 安 裝 在 相 對(duì) 靜 止 的 物 體 (如 固 定 架 、 門 框 等 ， 簡(jiǎn) 稱 靜 物 )上 或者 運(yùn) 動(dòng) 的 物 體 （ 如 行 車 、 門 等 ， 簡(jiǎn) 稱 動(dòng) 物 ） 上 。(2）接口的分類 I/O接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)CPU通過(guò)系統(tǒng)總線把I/O電路和 外圍設(shè)備聯(lián)系在一起，按照電路和設(shè)備的復(fù)雜程度，I/O接口的硬件主要分為兩大類： 1）I/O接口芯片 這些芯片大都是集成電路，通過(guò)CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的I/O電路和簡(jiǎn)單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見的接口芯片如定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。 （3）金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近傳感器或超聲波型接近傳感器。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。 接近開關(guān)傳感器1 接近開關(guān)傳感器的概念 在各類開關(guān)中，有一種對(duì)接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。 豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點(diǎn)，定時(shí)器：256點(diǎn)，計(jì)數(shù)：235點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器；8000點(diǎn) 除了具有輸入輸出16～256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 FX2n系列三菱PLC特點(diǎn)：集成型高性能。 大 型 PLC 的 軟 、 硬 件 功 能極 強(qiáng) 。(二) 中型 PLC中 型 PLC 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) ， 其 I/O 點(diǎn) 數(shù) 一 般 在 256~1024 點(diǎn) 之 間 。一 般 交 流 電 壓 波 動(dòng) 在 +10%(+15%)范 圍 內(nèi) ， 可 以 不 采 取 其 它 措 施 而 將 PLC直 接 連 接 到 交 流 電 網(wǎng) 上 去 。(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這 是 一 種 電 可 擦 除 的 只 讀 存 儲(chǔ) 器 。 PLC 常 用 的 存 儲(chǔ) 器 類 型 ：(1) RAM (Random Assess Memory) 這 是 一 種 讀 /寫 存 儲(chǔ) 器 (隨 機(jī) 存 儲(chǔ) 器 )， 其 存 取 速 度 最 快 ， 由 鋰 電 池 支 持 。 PLC 的結(jié)構(gòu)，種類和分類 PLC 實(shí) 質(zhì) 是 一 種 專 用 于 工 業(yè) 控 制 的 計(jì) 算 機(jī) ， 其 硬 件 結(jié) 構(gòu) 基 本 上 與 微 型 計(jì) 算機(jī) 相 同 ， 如 圖 所 示 ：重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 機(jī)械手的 PLC 設(shè)計(jì)19圖 51（ 一 ） 中 央 處 理 單 元 (CPU)中 央 處 理 單 元 (CPU)是 PLC 的 控 制 中 樞 。 這 一 新 型 工 業(yè) 控 制 裝 置 的 出 現(xiàn) ， 也 受 到 了 世 界 其 他 國(guó) 家 的 高度 重 視 。 為 了 改 變 這 一 現(xiàn) 狀 ， 美 國(guó) 通 用 汽 車 公 司 在 1969年 公 開 招 標(biāo) ， 要 求 用 新 的 控制 裝 置 取 代 繼 電 器 控 制 裝 置 ， 并 提 出 了 十 項(xiàng) 招 標(biāo) 指 標(biāo) ， 即1. 編 程 方 便 ， 現(xiàn) 場(chǎng) 可 修 改 程 序 ； 2. 維 修 方 便 ， 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) ；3. 可 靠 性 高 于 繼 電 器 控 制 裝 置 ； 4. 體 積 小 于 繼 電 器 控 制 裝 置 ；5. 數(shù) 據(jù) 可 直 接 送 入 管 理 計(jì) 算 機(jī) ； 6. 成 本 可 與 繼 電 器 控 制 裝 置 競(jìng) 爭(zhēng) ；7. 輸 入 可 以 是 交 流 115V； 8. 輸 出 為 交 流 115V， 2A 以 上 ， 能 直 接 驅(qū) 動(dòng) 電 磁 閥 ， 接 觸 器 等 ；9. 在 擴(kuò) 展 時(shí) ， 原 系 統(tǒng) 只 要 很 小 變 更 ；10. 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 器 容 量 至 少 能 擴(kuò) 展 到 4K。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 機(jī)械手的 PLC 設(shè)計(jì)185 機(jī)械手的 PLC 控制設(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)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來(lái)調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進(jìn)行調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果尚好。）bpn/8 = 尺寸校核1．測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量m1=2kg,分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r=53mm的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 21rmJ? =2 =（ ） tJM??慣 =(180/1)= 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ,?k 慣摩 k.? == 總驅(qū)動(dòng)力矩 摩慣驅(qū) M? =+= TM 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。 手腕回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì)此部分選用單片葉片式擺動(dòng)氣馬達(dá)需設(shè)計(jì)其葉片內(nèi)直徑與葉片軸直徑計(jì)算公式如下： T=（R178。前法蘭式氣缸的特點(diǎn)：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點(diǎn)是螺釘所承受的軸向力較大！重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 手臂伸縮、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核133 手臂伸縮回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 63/63.? (1).在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑 =63mm,半徑R=滿足使用要求即可,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng) ,? 則驅(qū)動(dòng)力： 2RPF??? )(.2N?（2）. 測(cè)定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為7kg,設(shè)計(jì)加速度 ，則慣)/(10sma?性力 maF?1 =107=70（3）.考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ,?k1km =70 =14 總受力?mF??10 =70+14=84 F?0 所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求（2）活塞桿的計(jì)算1）按強(qiáng)度條件計(jì)算 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度L較小時(shí)（L≤10d），可以只按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑d 式中 氣缸的推力（N）； 活塞桿材料的許用應(yīng)力(Pa), 材料的抗拉強(qiáng)度（ Pa）； 安全系數(shù)，S≥。二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):抓重1千克 自由度數(shù)4個(gè)自由度坐標(biāo)型式圓柱坐標(biāo)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)伸縮行程100mm伸縮速度40mm/s升降行程150mm升降速度100mm/s回轉(zhuǎn)范圍 ??180?回轉(zhuǎn)速度 s/9手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)回轉(zhuǎn)范圍 ??回轉(zhuǎn)速度 s/0手指夾持范圍重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案12棒料: 248。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。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。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。 機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。 課題的主要任務(wù)本課題將要完成的主要任務(wù)如下:(1) 進(jìn)行氣動(dòng)機(jī)械手的總體研究，并進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)；(2) 設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手氣路設(shè)計(jì)，進(jìn)行關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；(3) 用PLC對(duì)機(jī)械手控制的總體設(shè)計(jì)；重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 緒論8重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案92 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾放和搬運(yùn)物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。(3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 緒論7(2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種:在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如:可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品:機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。(7) 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。(三)按控制方式分點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。(一)按用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。(三)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。滾輪式布為有軌的和無(wú)軌的兩種。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、氣缸