【正文】 指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對應(yīng)機(jī)械動作流程進(jìn)行順序設(shè)計的 SFC 順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。由于原有 SYSMAC 支持軟件及編程器都可繼續(xù)使用，故而系統(tǒng)的擴(kuò)展及維護(hù)都可簡單進(jìn)行。它不僅具備了以往小型 PLC 所具備的功能，而且還可連接可編程序終端，為生產(chǎn)現(xiàn)場創(chuàng)造了新的環(huán)境。 OMRON 的可編程序控制器更加小型化。 西門子的中國業(yè)務(wù)是其亞太地區(qū)業(yè)務(wù)的主要支柱，活躍在中國的信息與通訊、自基于三菱 FX系列 PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計 第 10 頁 共 60 頁 動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、照明以及家用電器等各個行業(yè)中，其核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)解決方案。同時還要考慮其經(jīng)濟(jì)實用性以及工作環(huán)境對其的影響。 PLC 的選型 對于 PLC 的選擇，我們必須考慮多方面的因 素。它具有豐富的輸入 /輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障 。 安裝簡單，維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。 PLC 的各個部件，包括 CPU、 電源 、 I/O 等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工 業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕 、 行程開關(guān) 、 接近開關(guān) 、 傳感器及變送器 、 電磁線圈 、 控制閥等直接連接。 （ 5） 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選 ；（ 6） 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大 ；（ 7） 大型PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。但由于 PLC 可編程控制器 操作靈活性強(qiáng)和穩(wěn)定性較好 ，所以，我們 選擇 PLC控制。 手臂采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，由 PLC 發(fā)出控制脈沖控制步進(jìn)電動機(jī)運轉(zhuǎn) ,實現(xiàn)手臂的進(jìn)給和定位，手爪采用氣壓驅(qū)動。 (4)手爪夾緊動作。 (2)手臂左右直線運動。歸位后首先橫軸步進(jìn)電動機(jī)工作，橫軸前伸；前伸到位后，手爪電動機(jī)得電帶動手爪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測到限位磁頭時，電動機(jī)停止， PLC 控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進(jìn)電動機(jī)工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù) 位，手爪夾緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 60 頁 底盤電動機(jī)帶動底盤旋轉(zhuǎn)；當(dāng)橫軸、豎軸、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動作，手爪張開；延時后豎軸上升復(fù)位，然后開始下一周期動。從技術(shù)方面來說，我國已經(jīng)具備了獨立自主發(fā)展中國機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī) 械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來越多地裝備部隊。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 60 頁 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問世以來，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中重要的機(jī)電設(shè)備。對動作復(fù)雜的機(jī)械手則采用 數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。機(jī)械手的控制分為點位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點位控制為主，占 90％以上。機(jī)械驅(qū)動只適用于動作固定的場合。通用機(jī)械手則考慮采用步進(jìn)電動機(jī)、直流或交流的伺服電動機(jī)、變速箱等。本設(shè)計的手爪部分采用氣壓驅(qū)動。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣馬達(dá)、氣閥等。其中以電氣、氣動用得最多，占 90％以上，液壓、機(jī)械驅(qū)動用得較少。軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度都需要精確地定位。本設(shè)計采用二指的構(gòu)造。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動、開閉手指。 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。將機(jī)械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及用于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成不同用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。 在國內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機(jī)械手，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。本項目要求設(shè)計的機(jī)械手模型可歸為第一類，即通用機(jī)械手。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動機(jī)床或自動線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定工作。 機(jī)械手一般分為三類。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，并投入了大量的物力和財力加以研究和應(yīng)用。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝要求，遵循一定 的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。 機(jī)械手的定義與分類 機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。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)器人的一個重要分支。 因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)?；诖怂悸吩O(shè)計的機(jī)械手，在實現(xiàn)各種要求的工序前提下，大大提高了工業(yè)過程的質(zhì)量，而且大大解放了生產(chǎn)力，改善了工作環(huán)境，減輕了勞動強(qiáng)度，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率，具有十分重要的意義。 近些年，隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用，機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。 應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料以及焊接、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。這樣可以避免一些人不能接觸的物質(zhì)對人體造成傷害，如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等?；谌?FX系列 PLC1 章 緒論 .................................................... 1 課題背景 ................................................. 1 機(jī)械手的定義與分類 ........................................ 2 機(jī)械手應(yīng)用及組成結(jié)構(gòu) ...................................... 3 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 .......................................... 5 總體設(shè)計要求 .............................................. 6 第 2 章 PLC 的介紹與選擇 ........................................... 8 PLC 的特點 ................................................ 8 PLC 的選型 ................................................ 9 三菱 FX系列的結(jié)構(gòu)功能 ..................................... 11 第 3 章 各功能實現(xiàn)形式與控制方式 .................................. 14 本機(jī)械手模型的機(jī)能和特性 .................................. 14 夾緊機(jī)構(gòu) ................................................ 14 軀干 .................................................... 15 旋轉(zhuǎn)編碼盤 ............................................... 16 電源與傳動整體 ........................................... 18 控制電源 ............................................... 18 傳動整體 ..