【正文】 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。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。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。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂?電路 和機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。 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。 按照接口的連接對(duì)象來分，又可以將他們分為串行接口、并行接口、鍵盤接口和磁盤接口等。 I/O 接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) CPU 通過系統(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 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。 I/O 接口簡(jiǎn)介 CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接和數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，前者被稱為 I/O接口，而后者則被稱為存儲(chǔ)器接口。 （ 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。對(duì)鋁、黃銅和不銹 鋼類檢測(cè)體，其檢測(cè)靈敏度就低。不同的接近開關(guān)檢出距離也不同。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會(huì)動(dòng)作。 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。定位控制達(dá)到 16軸，脈沖串輸出或?yàn)?J和 K型熱電偶或 Pt 傳感器開發(fā)了溫度模塊。 為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能。 輔助繼電器： 3072點(diǎn)；定時(shí)器： 256點(diǎn)；計(jì)數(shù)： 235點(diǎn)；點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器： 8000點(diǎn)。 基本指令： s/指令。 CPU、電源、輸入輸出三為一體。大型 PLC還可以采用三 CPU 構(gòu) 成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。具有極強(qiáng)的自診斷功能。 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱為大型 PLC。 I/O 的處理方式除了采用一般 PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。常見的 PLC 的類型挺多的，有三菱的 FX 系列、西門子的S7系列、臺(tái)灣的豐煒 等等。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。 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。 存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 PLC 的結(jié)構(gòu) 分類和特點(diǎn) 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： 圖 51PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。 1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái) PLC。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。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。 10. 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4K。 8. 輸出為交流 115V， 2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等 。 6. 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng) 。 4. 體積小于繼電器控制裝置 。 2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu) 。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新 的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝 十分費(fèi)時(shí) 、 費(fèi)工 、費(fèi)料 甚至阻礙了更新周期的縮短。 可編程序控器的簡(jiǎn)介 在 60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。 電磁閥的通徑，是根據(jù)各工作氣缸的尺寸、行程、速度計(jì)算出所需壓縮空氣流量，與所選用電磁閥在壓力狀態(tài)下的公稱使用流量相適應(yīng)來確定的。 為簡(jiǎn)化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器。由于手臂可自重下降，其速度調(diào)節(jié)仍采用在電磁閥排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘來完成。如手臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可以加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程上的速度。 圖 41 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)原理圖 序號(hào) 型號(hào)規(guī)格 名 稱 數(shù)量 序號(hào) 型號(hào)規(guī)格 名 稱 數(shù)量 1 QF4 手動(dòng)截止閥 1 8 Q24D2H10S1 二位五通電磁滑閥 4 2 儲(chǔ)氣缸 2 9 Q24D2H15S1 二位五通電磁滑閥 1 3 QSL26S1 分水濾氣器 1 10 單向節(jié)流閥 2 4 QTY20S1 減壓閥 1 11 LI25 二位五通電磁滑閥 2 5 QIU20S1 油霧器 1 12 快速排氣閥 2 6 YJ1 壓力繼電器 1 13 氣液轉(zhuǎn)換器 1 7 Q24DH10 二位五通電磁 1 S1 滑閥 圖 42 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)電器元件圖 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)速。 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 圖 41 為該機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。D2178。r178。 當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 時(shí) 當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 時(shí) 式中 活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度（ m） 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑， 實(shí)心桿 空心桿 活塞桿橫截面慣性矩， 實(shí)心桿 空心桿 空心活塞桿內(nèi)徑直徑（ m）； 活塞桿截面積 實(shí)心桿 空心桿 系數(shù)， 材料彈性模量，對(duì)鋼取 材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對(duì)鋼取 系數(shù)，對(duì)鋼取 a=1/5000 平衡裝置 在本設(shè)計(jì)中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對(duì)性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。 氣缸承受軸向壓力以后，會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力 以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生永久性彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 、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。氣缸的類型有很多種，根據(jù)使用的需要進(jìn)行選擇。 : 氣壓傳動(dòng) 。 行程開關(guān) : 177。10248。 /S。 180176。 ： 伸縮行程 100mm； 伸縮速度 40mm/s； 升降行程 150mm； 升降速度 100mm/s。 ： 4個(gè)自由度 。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 用途 : 用于自動(dòng)輸送線的上下料。平均回轉(zhuǎn)速度為 60176。 /S。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為 。 。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。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采 用氣壓傳動(dòng)方式。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 圖 21 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)示意圖 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部 ， 當(dāng)工件是板料時(shí)，使用氣流負(fù)壓式吸盤。由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱坐標(biāo)型式。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象(工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。 PLC對(duì)機(jī)械手控制的總體設(shè)計(jì)。 課題的主要任務(wù) 本課題將要完成的主要任務(wù)如下 : ，并進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)。 。 。 。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要 即可建立起所需的壓力和速度。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處 理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器 :介質(zhì)清潔，管道不易 堵塞和 介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題 。且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。 ，易產(chǎn)生噪聲。 。 課題的提出及主要任務(wù) 課題的提出 進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著我國(guó)人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象，迫切要求我們提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平勢(shì)在必行，將機(jī)械手，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運(yùn)到另外一條生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動(dòng)，同時(shí)又可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m水下無纜機(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)。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。但總的來看，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 。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過“七五”、“八五”科 技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 。 (7) 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。 (6) 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 (4) 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等 配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (3) 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) 。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì) : (1) 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降。 （ 2）連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的， 整個(gè)移動(dòng)過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 (4)電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電