【正文】 也是不可動搖的，它奠定了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著對PLC逐漸精致的研究和設(shè)計，PLC的體型越來越小巧，它的精確運算能力也是越來越高。當時，個人計算機也迅速的發(fā)展起來，PLC的功能更加得到反應(yīng)和實現(xiàn)。它的運算，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理能力的這些重要的功能有了顯著的提高，隨之成為工業(yè)生產(chǎn)過程中的主心骨。70年代未處理器出現(xiàn)之后引入到PLC技術(shù)后增加了許多功能。自1969年開始，美國數(shù)字設(shè)備有限公司研究出了第一臺PLC，當時生產(chǎn)技術(shù)以集成電路為主的情況下，只能完成一些簡單的控制。 PLC簡介可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類的存儲器可以編程，可以用來進行內(nèi)部的存儲程序，也可以用來定時、順序控制、邏輯運算、計數(shù)和算術(shù)操作等一些指令。在水平氣缸和垂直氣缸的兩個極限位置安裝磁性開關(guān)CS111RH02，共四個；選擇類型為PR3010DN型號的接近傳感器一對安裝于擺動氣缸的極限位置。(4) 對于遠距離的測量時，應(yīng)選用光電型傳感器或超聲波型傳感器。金屬中也會分靈敏度高低，有些材料靈敏度高，它的檢測距離可以近可以遠，但對于靈敏度低的，只能將距離拉到最近。 傳感器選型接近傳感器對于不同的材料的物體接近的距離也是有限的，所以對于不同的材料我們應(yīng)該選用不同的傳感器，這樣是機械整個系統(tǒng)能夠有效地執(zhí)行，在選擇傳感器的時候，應(yīng)該遵循幾個原則：(1) 非金屬材料如木頭、紙、塑料還有玻璃等，傳感器檢測它們的時候，應(yīng)該選用電容式的接近傳感器。每當有物體接近傳感器機接近開關(guān)時，并且在有效的距離范圍內(nèi)，傳感器才具有一定的感知能力，一般傳感器能檢測的最大距離為傳感器的有效距離，檢測距離越大則傳感器的性能就會越好。在一定的位移之內(nèi)，接近開關(guān)能夠?qū)γ舾行栽M行檢測，達到判斷電路通斷的一種方式。在本次課題設(shè)計中選用的是小型接近式的傳感器。傳感器的基本結(jié)構(gòu)是由傳感元件、信號調(diào)節(jié)器、敏感元件和輔助裝置組成。它易于處理、易于實現(xiàn)自動化控制和調(diào)節(jié)，對于系統(tǒng)的正常運行起著至關(guān)重要的作用。如今，傳感器技術(shù)是當代電子信息技術(shù)領(lǐng)域的主要組成部分。按照上述控制可以進行手動控制和自動控制，在本次設(shè)計中最主要對機械手能夠進行自動操作控制，使其能夠自動運行，加入手動控制是為了檢驗和故障處理方便[16]。(7) 當電磁閥7得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥16，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥10，最后進入垂直氣缸右側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得氣爪夾緊。(5) 當電磁閥1得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥13，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥1，最后進入垂直氣缸左側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得水平氣缸伸出。(3) 當電磁閥3得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥14，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥4，最后進入回轉(zhuǎn)氣缸左側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得回轉(zhuǎn)氣缸向左擺動。大概工作原來如下所示：(1) 當電磁閥5得電，氣壓進入控制回路后，經(jīng)過電磁閥15，氣流會經(jīng)過單向節(jié)流閥7，最后進入垂直氣缸左側(cè)內(nèi)推動氣缸運動，使得垂直氣缸伸出。對于機械手底座設(shè)計為圓形底盤式，柱形支撐結(jié)構(gòu)。（c）所示為旋轉(zhuǎn)氣爪，它工作原理與齒輪嚙合相似，兩個手指可以同時移動并且居中對齊，確保了力的平衡性。（b）所示為擺動氣爪，它的擺角大概有 40176。以下介紹幾種常見的氣爪：（a）所示為平行移動的氣爪，平行氣爪通過兩個活塞進行控制，成對心方式移動。通過PLC來對電磁閥控制，驅(qū)動機械手爪的夾緊。機械夾緊的方式運用是最廣泛的。同時考慮開口尺寸，以適應(yīng)被抓工件的尺寸的不同，大大提升機械手的應(yīng)用廣度。 氣爪機械手的氣爪是用來實現(xiàn)抓取功能，是現(xiàn)代工業(yè)機械手重要組成部分之一。帶導桿的氣缸的實物圖,如圖23所示：圖23 導向氣缸如圖所示，氣缸外連接板與轉(zhuǎn)接板以及氣爪進行連接，外連接板處安裝有三根軸，中間的一根端部帶有螺紋，與活塞桿一體的細長軸，在活塞的作用下帶動外連接板運動。同時，為了避免氣缸在工作的時候氣缸會因為某些原因發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)，所以在氣缸中加了導向機構(gòu)，防止發(fā)生不定性和歪斜。目前擺動氣缸在工業(yè)中被廣泛的應(yīng)用，經(jīng)常被應(yīng)用受到限制或者轉(zhuǎn)動角度較小的360度的回轉(zhuǎn)工作部件上，其動作原理也是將壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，擺動氣缸有一定的擺角。現(xiàn)在無桿氣缸廣泛的應(yīng)用于數(shù)控機床、注塑機等開門裝置中，通常也用于多功能的坐標機器人的輸送線和抓取工件上。無桿氣缸能夠有效的節(jié)約空間，還能夠有效地避免了有桿活塞和密封圈之間摩擦而帶了的機械能的損失。活塞中裝有密封圈和導向磁性環(huán)，磁性環(huán)是用來產(chǎn)生一定的磁場，是活塞桿接近磁性開關(guān)的時候發(fā)出一定的型號，即可以在任何時候可以檢測出活塞干的位置。 (1) 普通氣缸普通氣缸是由缸筒機構(gòu)、活塞桿、活塞裝置、前后缸蓋、密封圈和緊固零件等零件組成。在日常生活中，單作用分為兩類：有桿活塞和無桿活塞。先導式電磁閥也分為單電控和雙電控兩種形式[5]。 先導式電磁閥先導式電磁閥顧名思義它帶有一個先導閥芯，要想電磁閥工作，我們要先打開先導閥芯，然后改變氣體流動方向來打開主閥芯。如果氣體反向進入單向閥中，不論壓力多大，都不能使得反向閥流通，除非閥口被壓力破壞。 氣動控制元件選型 單向閥單向閥的氣體的流動方向一般是單向的，當P口的氣壓大于活塞彈簧的壓力時，活塞將會被打開，此時P口和A口將會聯(lián)通，這時氣體能夠順利通過。機械手的手動控制包括上升、下降、伸出、縮回、左擺、右擺、夾緊和放松等這些操作過程。通常在設(shè)計先確定控制方案，然后按照方案進行設(shè)計。其中手動控制模式是適用于調(diào)試和安裝的時候使用或者在出現(xiàn)機器發(fā)生故障的時候使用。其中，底座的旋轉(zhuǎn)采用的是擺動氣缸，手臂前后和上下運動選擇的是帶導向的氣缸，保證氣爪在抓取工件時的穩(wěn)定性和可靠性，能夠有效地抓取到工件，然后在每個極限位置加上傳感器進行反饋，以實現(xiàn)機械手運動的精確性和平穩(wěn)性[10]。通過一定的硬件控制系統(tǒng)對其編程來實現(xiàn)所有的功能，在此基礎(chǔ)上加上傳感器系統(tǒng)，進行運動的反饋工作，使其更加地穩(wěn)定和精確[4]。自由度是機械手一個很重要的參數(shù)性能，機械手的自由度越高，則機械手的靈活性就會越高，它的結(jié)構(gòu)就會越復雜，通用性就會越廣，反之則越小?？梢噪S時改變被夾持工件件的位置。身軀主要是用來安裝手臂、動力源和各執(zhí)行元件，而且它可以起到連接的作用。手臂是用來引導氣爪能夠準確地抓住工件，并把工件搬送到另一個工位上。在本設(shè)計中主要是用到夾緊氣缸，來完成對零件的夾緊和搬運功能。手部裝在手臂的上端可以夾緊。執(zhí)行元件、驅(qū)動元件和控制系統(tǒng)這三個部分組成了機械手。 機械手工作原理機械手是一種通過一定的編程軟件來對其進行自動定位和以多變的動作形式來實現(xiàn)預期的功能。機械手是機器人的一部分，也是屬于機器人，它有機器人的部分特征，并且機械手可以通過簡單的編程來實現(xiàn)它的自動化來完成各種預期的任務(wù)，它繼承了人和機器人的一些特征和優(yōu)點，尤其是有了人工智能，在生產(chǎn)過程中更加的準確和在各種環(huán)境下能夠有效的工作。為了解決上述難題，本設(shè)計主要研究基于PLC控制機械手的自動運行。對于三菱系列的PLC,它的通用性好、適用范圍廣、靈活性和編程簡單等方法來實現(xiàn)自動化。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手被用于自動化流水生產(chǎn)線上，這樣使得機械手能夠廣泛的被運用，并且能夠熟練地適用于工業(yè)生產(chǎn)的腳步。如今，電子技術(shù)的飛速發(fā)展和滲入，機械手的研究和開發(fā)是人類進步的橋梁，機械手的迅速發(fā)展使得它成為工業(yè)行業(yè)中的重要部分。機械手技術(shù)對工業(yè)發(fā)展有很大的好處，首先，它可以按照生產(chǎn)進行加工，依照一定的程序和規(guī)定的時間內(nèi)完成工件的加工和傳送；其次，它可以減輕工人的壓力，而且它能單獨的對機械進行裝配，因此可以改善工人勞動環(huán)境，有效地提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動強度，節(jié)約了成本。人們對于機械產(chǎn)品的設(shè)計，同樣也要求具有創(chuàng)新性，更符合人性化和工業(yè)化。然后通過傳感器檢測工件，檢測到工件后，機械手底部氣缸旋轉(zhuǎn)，中間氣缸右移到極限位置，下臂氣缸開始下降到極限位置，夾緊氣缸夾緊工件，下臂氣缸上升到高位，下臂氣缸上升到極限位置，中間氣缸縮回到極限位置，底部氣缸旋轉(zhuǎn)，中間氣缸右移到極限位置，下臂氣缸開始下降到極限位置，夾緊氣缸放下工件，最后機械手復位。剛開始時，要求將機械手復位，工作在左位、高位和放松狀態(tài)。 課題研究主要內(nèi)容該課題主要設(shè)計一個基于PLC的機械手自動操作系統(tǒng)，這套系統(tǒng)主要用于對機械手的過程控制。我國的“863”機械手技術(shù)主題成立以來，國家對于這些技術(shù)的推廣和引進，逐漸使得機械手行業(yè)成為了真正高新的產(chǎn)業(yè)。我國的企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低端的產(chǎn)品，因為沒有高端精密的伺服系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)，這樣很難生產(chǎn)出高端和有質(zhì)量的產(chǎn)品。其中孤焊機械手已經(jīng)用于對當時汽車生產(chǎn)的焊接上，雖然技術(shù)和人才比較國外來說還有一定的差距，大部分的產(chǎn)品還是要通過進口才能完成組裝。在我國，機械手技術(shù)是從80年代開始