【正文】 器1 接近開關(guān)傳感器的概念 在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件——位移傳感器。定位控制達到16軸，脈沖串輸出或為J和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。豐富的軟元件范圍輔助繼電器：3072點，定時器：256點，計數(shù)：235點數(shù)據(jù)寄存器；8000點除了具有輸入輸出16～256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。對6種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設(shè)備，最大可以擴展輸入輸出256點。 FX2n 系列三菱 PLC 特點：集成型高性能。 通 訊 聯(lián) 網(wǎng) 功 能 強 ， 有 各 種 通 訊 聯(lián) 網(wǎng) 的 模 塊 ， 可 以 構(gòu)成 三 級 通 訊 網(wǎng) ， 實 現(xiàn) 工 廠 生 產(chǎn) 管 理 自 動 化 。 大 型 PLC 的 軟 、 硬 件 功 能 極強 。 它 能 聯(lián) 接 各 種 特 殊 功 能 模 塊 ，通 訊 聯(lián) 網(wǎng) 功 能 更 強 ， 指 令 系 統(tǒng) 更 豐 富 ， 內(nèi) 存 容 量 更 大 ， 掃 描 速 度 更 快 。中 型 PLC中 型 PLC 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) ， 其 I/O 點 數(shù) 一 般 在 256~1024 點 之 間 。PLC 的 分 類 有 ：小 型 PLC 小 型 PLC 的 I/O 點 數(shù) 一 般 在 128 點 以 下 ， 其 特 點 是 體 積 小 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 整 個硬 件 融 為 一 體 ， 除 了 開 關(guān) 量 I/O 以 外 ， 還 可 以 連 接 模 擬 量 I/O 以 及 其 他 各 種 特 殊功 能 模 塊 。一 般 交 流 電 壓 波 動 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 。電 源 PLC 的 電 源 在 整 個 系 統(tǒng) 中 起 著 十 分 重 要 得 作 用 。(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這 是 一 種 電 可 擦 除 的 只 讀 存 儲 器 。 在 斷 電 情 況 下 ， 存 儲 器 內(nèi) 的 所 有 內(nèi) 容 保 持 不變 。 PLC 常 用 的 存 儲 器 類 型 ：(1) RAM (Random Assess Memory) 這 是 一 種 讀 /寫 存 儲 器 (隨 機 存 儲 器 )， 其 存 取 速 度 最 快 ， 由 鋰 電 池 支 持 。 存 儲 器存 放 系 統(tǒng) 軟 件 的 存 儲 器 稱 為 系 統(tǒng) 程 序 存 儲 器 。 PLC 的結(jié)構(gòu)，種類和分類PLC 實 質(zhì) 是 一 種 專 用 于 工 業(yè) 控 制 的 計 算 機 ， 其 硬 件 結(jié) 構(gòu) 基 本 上 與 微 型 計 算 機相 同 ， 如 圖 所 示 ：圖 51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 家 也 研 制 出 它 們 的 第 一 臺 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 家 的 高 度 重 視 。 這 種 新 型 的 工 業(yè) 控 制 裝 置 以 其 簡 單 易 懂 ， 操 作 方便 ， 可 靠 性 高 ， 通 用 靈 活 ， 體 積 小 ， 使 用 壽 命 長 等 一 系 列 優(yōu) 點 ， 很 快 地 在 美 國 其他 工 業(yè) 領(lǐng) 域 推 廣 應(yīng) 用 。 為了 改 變 這 一 現(xiàn) 狀 ， 美 國 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 招 標(biāo) 指 標(biāo) ， 即1. 編 程 方 便 ， 現(xiàn) 場 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 算 機 ； 6. 成 本 可 與 繼 電 器 控 制 裝 置 競 爭 ；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 電 磁 閥 ， 接 觸 器 等 ；9. 在 擴 展 時 ， 原 系 統(tǒng) 只 要 很 小 變 更 ；10. 用 戶 程 序 存 儲 器 容 量 至 少 能 擴 展 到 4K。 當(dāng) 時 汽 車 的 每 一 次 改 型 都 直 接 導(dǎo) 致 繼 電 器 控 制 裝 置 的 重 新 設(shè) 計 和 安 裝 。 5 機械手的 PLC 控制設(shè)計 考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。這樣可以省去電磁閥和切換調(diào)節(jié)閥或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。升降氣缸采用進氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂上升速度。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)流阻尼螺釘進行調(diào)速，這種方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單，效果尚好。它的氣源是由空氣壓縮機（排氣）通過快換接頭進入儲氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動作。）bpn/8= 尺寸校核測定參與手臂轉(zhuǎn)動的部件的質(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半徑r=53mm的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： 21rmJ?=2=（ ）???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 M.== 總驅(qū)動力矩 摩慣驅(qū) ??=+= TM 設(shè)計尺寸滿足使用要求。）bpn/8葉片寬度設(shè)計為b=9mm,氣缸內(nèi)徑為D1=53mm, 軸徑D2=13mm, ,葉片數(shù)n=1,?則理論驅(qū)動力矩 ：T=（D1178。 手腕回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 尺寸設(shè)計此部分選用單片葉片式擺動氣馬達需設(shè)計其葉片內(nèi)直徑與葉片軸直徑計算公式如下： T=（R178。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。前法蘭式氣缸的特點：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點是螺釘所承受的軸向力較大！3 手臂伸縮、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計與校核根據(jù)實驗設(shè)計要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結(jié)構(gòu)特點，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計的實際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 63/63.? 在校核尺寸時，只需校核氣缸內(nèi)徑 =63mm,半徑R=用要求即可,設(shè)計使用壓強 ,? 則驅(qū)動力： 2RF??)(12460315..02N??測定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為7kg,設(shè)計加速度 ，則慣性力)/(sma?mF1=107=70考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ,?k1m=70=14 總受力?mF??10? 所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求活塞桿的計算按強度條件計算 當(dāng)活塞桿的長度L較小時（L≤10d），可以只按強度條件計算活塞桿直徑d 式中 氣缸的推力（N）； 活塞桿材料的許用應(yīng)力(Pa), 材料的抗拉強度（ Pa）； 安全系數(shù)，S≥。40 定位方式行程開關(guān)定位精度 m1?1驅(qū)動方式氣壓傳動1控制方式點位程序控制(采用PLC) 前法蘭式氣缸的簡介圖22 前法蘭氣缸氣缸是使機械裝置進行直線往復(fù)運動的氣動執(zhí)行元件。二、設(shè)計技術(shù)參數(shù):抓重1千克 自由度數(shù)4個自由度坐標(biāo)型式圓柱坐標(biāo)手臂運動參數(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?手腕運動參數(shù)回轉(zhuǎn)范圍 ??180?回轉(zhuǎn)速度 s/9?手指夾持范圍棒料: 248。平均回轉(zhuǎn)速度為 。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。當(dāng)機械手的動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 機械手的驅(qū)動方案設(shè)計由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。當(dāng)工件是板料時，使用氣流負(fù)壓式吸盤。由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，采用圓柱坐標(biāo)型式。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控制的要求。 課題的主要任務(wù)本課題將要完成的主要任務(wù)如下:(1) 進行氣動機械手的總體研究，并進行整體運動方式設(shè)計；(2) 設(shè)計氣動機械手氣路設(shè)計，進行關(guān)鍵部件的設(shè)計計算；(3) 用PLC對機械手控制的總體設(shè)計；2 機械手的設(shè)計方案 對氣動機械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾放和搬運物件，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定位等特性。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機器及其工藝流程不致突然中斷。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。(3)動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣壓傳動工作壓力較低，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，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補充的問題.(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。且使用維護需要較高技術(shù)水平。(3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。(2)工作時受溫度變化影響較大。 。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線(