【正文】 目的。 額定轉(zhuǎn)矩 (NM) 外形尺寸 112*112*194mm 額定轉(zhuǎn)速 3000(rpm) 圖 步進(jìn)電機(jī) 圖 電氣原理圖 快接線插頭中的紅色表示 A 相，藍(lán)色表示 B 相。本次設(shè)計選用的步進(jìn)電機(jī)型號是： 110BYG260D0602,步進(jìn)電機(jī)基本參數(shù)如表 。同時 ,可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度 ,達(dá)到調(diào)速的目的 。C 圖 PLC 外型 步進(jìn)電機(jī)的選型 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行 ,與光電編碼器連接在一起。 7 控制電源模塊的選型 采用 S1205 型號的開關(guān)電源 ,其特點是輸出功率大、體積小，重量輕、可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護(hù)功能。 本設(shè)備控制的對象是一個開關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時 利用脈沖控制步進(jìn)電動機(jī)的運轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。準(zhǔn)確統(tǒng)計被控對向的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充，在實際的調(diào)整和 擴(kuò)充，在實際 I/O 點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上 10%20%的備用點數(shù)。對帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選擇具有所需功能的 PLC 主機(jī)，還要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的傳動感器、變送器和驅(qū)動裝置等。對開關(guān)量控制的系 統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求較不高時，一般的小型 PLC 都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機(jī)械的目的自動控制等。 可編程控制器的選型 根據(jù)被控制對象對 PLC,基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能要求，可進(jìn)行 PLC型號的選定。步進(jìn)電機(jī)通過 PLC 發(fā)送脈沖給驅(qū)動器，使驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。其次為了防止氣缸旋轉(zhuǎn)，加上二個定位 導(dǎo)向 桿，對氣缸上下運動進(jìn)行限位，并可以 防止其旋轉(zhuǎn)。 Z 軸執(zhí)行機(jī)構(gòu) 設(shè)計采用無桿氣缸（圖 ）帶動夾爪上下運動，但是由于氣缸動作比較快，因選用的是 磁偶式無桿氣缸，本身帶磁性，無法使用感應(yīng)磁的傳感器。同時在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位，用來做超程保護(hù)。 圖 機(jī)械手效果圖 載物臺移動機(jī)構(gòu) 采用步進(jìn)電機(jī)帶動絲桿，通過絲桿將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)變成左右移動，由可編程控制器發(fā)出脈沖信號，經(jīng)步進(jìn)驅(qū)動模塊驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，完成載物臺的 左右運動。而 機(jī)械手的傳動分氣壓、電氣和機(jī)械四種，本設(shè)計采用綜合傳動方式，即載物臺采用電氣傳動，而夾爪、夾爪上下移動都采用氣動傳動。 設(shè)備的控 制方式 本設(shè)計中設(shè)計的機(jī)械手，它共有三個自由度。 圖 機(jī)械手動作流程 當(dāng)機(jī)械手在原點狀態(tài)時，按下啟動按鈕，機(jī)械手下降到為達(dá)下限位時，機(jī)械手夾緊，然后機(jī)械手上升，上升到上限位時，機(jī)械手臂右行。在選擇單周期，多周期和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點狀態(tài)，如果不滿足這一條件，可選擇回原點工作方式。 在單步工作方式下，從第一步開始，按下啟動按鈕轉(zhuǎn)換到下一步完成該步任務(wù)后，自動停止工作并停留在該步，再按一下啟動按鈕才轉(zhuǎn)到下一步。在單周工作方式下，在初始狀態(tài)按下啟動按鈕后，機(jī)械手從初始步開始一個接一個周期地反復(fù)連續(xù)的工作。 在用戶程序中，左限位開關(guān)，上限位開關(guān)的常開觸點和表示電磁鐵線圈斷電常閉觸點的串聯(lián)電路接通時， “原點條件 ”輔助繼電器變位 NO。 目前機(jī)械手在工業(yè)上主要用于機(jī)床加工、鑄造，熱處理等方面，但是還不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了人類的勞動，提高了生產(chǎn)效率。 前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展和應(yīng)用，自 1977 年，前蘇聯(lián)使用的機(jī)械手一半來自國產(chǎn)一半來 自進(jìn)口。結(jié)構(gòu)是：主機(jī)安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，長臂頂端有電磁 抓放機(jī)構(gòu)。 機(jī)械手首先是在美國開始研制。這種機(jī)械手國外叫做 “Mechanical Hand”。先是通過操作完成特定工序，后來逐步發(fā)展到無線 遙控操作。它的特點是具備不同裝置的性能之外還具備通用機(jī)械及記憶功能的三元型機(jī)械。它是不屬于其他主機(jī)的獨立裝置。隨我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)工件的裝卸，轉(zhuǎn)向，輸送或分揀流程越來越節(jié)約勞動力，可見機(jī)械手的大力發(fā)展有著很重要的意義。 在工資水平較低的中國，分揀行業(yè)盡管仍屬于勞動密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越來越普及，那些電子和汽車業(yè)的奧美跨國公司很早就 將 它們設(shè)在中國的工廠中 ， 引進(jìn)了自動化生產(chǎn)。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電氣液壓技術(shù)，自動控制技術(shù)，傳感器技術(shù)計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。可編程控制器 PLC 控制的上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)動作簡便，線路設(shè)計合理，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。前者費時費工，效力低；后者因設(shè)計復(fù)雜，需要較多繼電器，接線復(fù)雜。尤其體現(xiàn) 了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手是機(jī)器人的一個重要分支。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控 自動裝卸 機(jī)械手 PLC I PLC control design of manipulator Author :ChenShiwei Tutor :LiuJian、 ChenShuling Abstract Manipulator is developed in recent decades as hightech automated production equipment. Programmed to plete a variety of actions, its accuracy and multiple degrees of freedom to ensure the robot can work in different environments. Robots are used mostly in industrial production, the use of mechanical hand can significantly improve production efficiency and reduce waste caused by human factors defective rate. Robots can do a lot of work, it is used in the automated plant in the transportation of materials in a variety of process operation. It is characterized by a variety of programming to plete the desired programming operation, the structure and performance advantages of both human and part robot, in particular, reflect the flexible coordination of human and robot39。 機(jī)械手技術(shù)涉及機(jī)械學(xué)、力學(xué)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)、電氣液壓技術(shù)，計算機(jī)可編程技術(shù)等，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。現(xiàn)代生產(chǎn)過程中機(jī)械手被廣泛的 應(yīng)用到自動生產(chǎn)線中。它的特點是通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器人的部分優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的靈活協(xié)調(diào)和機(jī)器人的精確到位。機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，機(jī)械手的使用能夠顯著的提高生產(chǎn)效率，減少人為因素造成的廢次品率。 成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 PLC控制的機(jī)械手設(shè)計 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 年 級 2021級 姓 名 陳世威