【正文】 作電源。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 CPU 模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對(duì)PLC 作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。 CPU 模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。 CPU 的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式 PLC，有一塊 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電 源等，當(dāng)然按 CPU 性能分成若干型號(hào)，并按 I/O 點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中， PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體， 易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）頒布了對(duì) PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的 PC 相區(qū)別，用 PLC 表示。 機(jī)械手的換刀過(guò)程主要依靠于液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)單可靠 ，并且能夠在一次裝夾中完成多到工序，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的快速運(yùn)作。需要保壓的用電磁球閥和蓄能器，推力隨時(shí)變化的用比例閥，高速往復(fù)的用伺服閥等等，復(fù)雜的系統(tǒng)常常需要隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力和流量，并且 幾個(gè)壓力不同的油缸同時(shí)動(dòng)作，都是依靠液壓閥完成的，現(xiàn)在液壓閥的發(fā)展比液壓泵復(fù)雜的多。按照機(jī)械的工作環(huán)境，使用頻率，壓力等級(jí)，流量范圍，成本限制等元素，考慮使用哪種液壓泵。 確定執(zhí)行元件的速度和推力之后就可以選擇動(dòng)力源，包括原動(dòng)機(jī)和油泵兩方面。 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì) 9 圖 41 自動(dòng)換刀機(jī)械手液壓系統(tǒng) 這個(gè)世界上沒(méi)有單純的液壓系統(tǒng)，液壓是一種傳動(dòng)方式，是整個(gè)產(chǎn)品的有機(jī)組成部分，液壓系統(tǒng)是為了完成這種傳動(dòng)，由動(dòng)力源、控制閥、執(zhí)行元件構(gòu)成的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的組合，在這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，液壓是為了機(jī)械服務(wù)的。以伸縮臂為 例時(shí)換向閥的電磁鐵 13DT 通電時(shí)，油缸的油路與比例閥接通，控制比例閥的比例電磁鐵 13DT 可以實(shí)現(xiàn)油缸活塞的位置控制，系統(tǒng)工作在位置伺服狀態(tài)，主動(dòng)完成機(jī)械手的伸長(zhǎng)和縮短。 在圖 41 中， 機(jī)械手 擺動(dòng)油缸和伸縮油缸的換向閥分別為電磁閥 9 和 10，具有 “Y型 ” 中位機(jī)能。緩沖閥處的溢流閥的調(diào)定壓力 應(yīng)比系統(tǒng)工作壓力高 30%左右。 在手架升降支路系統(tǒng)裝有緩沖閥。當(dāng)手架快速升降時(shí)，由于小泵的流量不夠，使系統(tǒng)壓力下降，卸荷閥關(guān)閉，大泵的輸出油推開單向閥和泵的輸出油一起進(jìn)入系統(tǒng)，保證了手架的快速升降運(yùn)動(dòng)。泵起動(dòng)后兩個(gè)泵的輸出油分別進(jìn)入它們的管道，小泵的輸出油經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)入溢流閥，大泵的輸出油進(jìn)入卸荷閥，但此時(shí)電磁鐵 15DT 不通電，管道通過(guò)電液滑閥 {24DTB20H}、單向閥和油箱相通，管路中壓力很低，溢流閥和卸荷閥都關(guān)閉。 4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)換刀機(jī)械手液壓如圖所示，采用雙聯(lián)葉片泵供油，它具有功率損失小，油箱的溫升小，泵的壽命高，成 本低等優(yōu)點(diǎn)。 卸刀時(shí)，卸刀手手臂前伸，當(dāng)卡銷 8 碰到擋塊 14 的 a 面時(shí)，使卡銷縮回；碰 b 面頂銷 6 可自由運(yùn)動(dòng)，手指碰上刀柄便能自動(dòng)張開插入梯形槽中；當(dāng)碰到 c 面時(shí)，卡銷被彈簧 9 彈出，鎖緊活動(dòng)指 12，將刀柄抓牢，以后進(jìn)行拔刀等動(dòng)作。在手部伸出抓刀時(shí)，活動(dòng)指應(yīng)能自由張開，抓住刀后，特別是在運(yùn)刀過(guò)程中活動(dòng)指應(yīng)夾緊并鎖住，因此手指內(nèi)有自鎖機(jī)構(gòu)。 卸刀手手部由手指座 刀具定向鍵 固定手指 頂銷 卡銷 彈簧 活動(dòng)手指 1擋塊 1和銷軸 15 等組成?；钊麠U 17 一端固定在手架上，當(dāng)壓力油從油孔 9 和 10 分別進(jìn)到油缸 2 的兩腔時(shí)，推動(dòng)油缸 2 的缸體在燕尾形導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其行程位置由裝在手架上的行程開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，采用油缸端部錐面節(jié)流緩沖，端蓋和活塞端面相碰定位。緩沖閥處的溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)比系統(tǒng)工作壓力高。 數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì) 7 當(dāng)手架升降支路系統(tǒng)安裝緩沖閥?；剞D(zhuǎn)油缸的端蓋進(jìn)出油口分別有3 對(duì)（即 a、 b、 c 和 a b c1） ,當(dāng)接到手架轉(zhuǎn)向刀庫(kù)指令后，三位四通電磁滑閥換向，油管 16 進(jìn)壓力油，從油孔 c1進(jìn)到回轉(zhuǎn)油缸工作腔使動(dòng)片啟動(dòng)一定角度后，動(dòng)片將油孔c1打開進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回有腔油液從 a、 b 孔排 出，動(dòng)片將油孔出 a1打開進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回油腔油液從 a、 b 孔排出，待將 a 打開進(jìn)油，快速回轉(zhuǎn)，回油腔油液從 a、 b 孔 排出，動(dòng)片回轉(zhuǎn)速度降下來(lái)以達(dá)到減速緩沖。其回轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)由行程開關(guān)發(fā)信，并用定位螺釘 7 和定位塊 8 來(lái)定位。在活塞桿 2 上的活塞兩端加工成圓錐形，配合油缸端部其節(jié)流緩沖作用。 自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 32 自動(dòng)換刀機(jī)械手 的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) ； ； ； ； ； ； ； ； 9. V 形導(dǎo)軌 滑座伸縮：當(dāng)有關(guān) 1 14 分別想滑座 1 上的油缸兩腔同壓力油時(shí)，驅(qū)動(dòng)滑座（因活塞桿 2 固定在橫梁上）使滑座在十字交叉放置的滾柱和 V 形滾動(dòng)導(dǎo)軌 9 上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，高壓注意呼吁帶動(dòng)手架來(lái)完成撥、插刀運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠和螺母間隙，可用修磨調(diào)整墊來(lái)達(dá)到。 當(dāng)接受使手架上升或下降（找刀排）指令后，壓力油進(jìn)到油馬達(dá)中，油馬達(dá)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使手架帶著裝、卸刀手升降。 3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng)換刀機(jī)械手的組成和配置 自動(dòng)換刀機(jī)械手由升降絲杠 滑座 橫梁 油馬達(dá) 裝刀手 手架 卸刀手 7 組成并與刀庫(kù) 8（由四排帶刀套的鏈條組成，每條鏈 條上均有 15 個(gè)刀套）組成自動(dòng)換刀裝置。該項(xiàng)研究包括：采用高性能彈簧夾頭夾持刀具，使用外驅(qū)動(dòng)機(jī)械 手完成刀具的夾緊、放松，系統(tǒng)配置擴(kuò)展型鏈?zhǔn)降稁?kù)和刀具交換裝置，整機(jī)采用電磁機(jī)械傳動(dòng)、 PLC 控制，換刀系統(tǒng)具有夾緊力大、夾緊力恒定 (可調(diào) )、自動(dòng)復(fù)位以及各種自檢保護(hù)功能，同時(shí)具有占據(jù)空間小的特點(diǎn)。同時(shí)包括刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)、定位機(jī)構(gòu)、刀具編碼方式的研究 。換刀機(jī) 械手完全采用 PLC控制液壓 傳動(dòng)，以求最大限度地降低自動(dòng)換刀系統(tǒng)的成本造價(jià) 。機(jī)械手應(yīng)具備足夠的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩還必須恒定 (可調(diào) )。 緩沖方式 滑塊伸縮、裝卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用油缸端部節(jié)流緩沖；手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用換接不同尺寸的出油口增加背壓減速緩沖；手架升降運(yùn)動(dòng)采用無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān)發(fā)信，切斷油路減速緩沖。在本項(xiàng)研究中要解決的主要問(wèn)題有 以下五項(xiàng) 位置檢測(cè)與定位方式 滑塊伸縮、手架回轉(zhuǎn)和裝、卸刀手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用行程開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，由擋塊（或活塞與端蓋）定位。 2 總體方案設(shè)計(jì) 為了更好地簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)，盡可能地減小換刀機(jī)構(gòu)對(duì) 機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)的影響，采用彈簧夾頭這一理想的刀具夾持元件，在機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)上除了軸端制作出與彈簧夾頭聯(lián)結(jié)的專用結(jié)構(gòu)外，機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)完全可以根據(jù)其優(yōu)化要求來(lái)確定，從而可最大限度地提高機(jī)床主軸的工作性能。 （ 2)手指夾持刀柄的直徑。 （ 4)電子版圖紙繪制 。 （ 2)根據(jù)工件 設(shè)計(jì)換刀機(jī)構(gòu) 。實(shí)現(xiàn)了可以在一次裝夾中完成多道工序的加工，從而縮短了輔助加工時(shí)間，提高了機(jī)床的效率，減少了零件安裝和定位次數(shù)，提高了加工精度。這種結(jié)構(gòu)的換刀機(jī)械手主要應(yīng)用在臥式加工中心的場(chǎng)合中。低造價(jià)高性能的加工中心將會(huì)被中小廠廣泛接收，這樣必將給自動(dòng)換刀系統(tǒng)生產(chǎn)廠商和加工中心制造廠商帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益 。在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)的造價(jià)在機(jī)床整機(jī)造價(jià)中總是占著很大比重，這是加工中心價(jià)格居高不下、應(yīng)用不普遍的重要原因。 (6)軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗(yàn)。 (4)可在危險(xiǎn)場(chǎng)合下工作，如軍工品的裝卸、危險(xiǎn)品及有害物的搬運(yùn)等。 (2)在裝配作業(yè)中應(yīng)用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來(lái)裝配印制電路板，在機(jī)械行業(yè)中它可以用來(lái)組裝零部件。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起 來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液 壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。 機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)組成。 1 材料與方法 機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀 能模仿人手和 手 臂的某些動(dòng)作功能，按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械 手 的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手 能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。 因此，世