【正文】 采用電動機帶動絲杠、螺母機構(gòu)。液壓機械手多用于要求臂力比較大而運動速度較底的場合。 液壓機械手：驅(qū)動力或驅(qū)動力矩較大，臂力可達 100 公斤以上，速度反應快，不考慮油液的溫度變化時， 被驅(qū)動的滯后也基本沒有 .而且液壓機構(gòu)的重量請，慣性小 ,調(diào)速范圍大 ,可以無級調(diào)速 ,使機械的通用性更大。我們在此比較液壓驅(qū)動、 氣動驅(qū)動 及電力驅(qū)動 的優(yōu)缺點： 氣動機械手以壓縮空氣進行驅(qū)動，機械手的動作迅速，壓縮空氣可以從大氣中取得，所以動力源獲得方便、價格低廉，而且廢氣不污染環(huán)境，廢氣處理方便，壓縮空氣黏度小，因此，在管路中的壓力損失小，故利于遠程控 制和遠距離輸送。 按機械手的臂力大小分類 可分為：微型機械手 小型機械手 中型機械手 大型機械手 本項目設(shè)計的機械手為專用機械手，通過本次設(shè)計，可以增強對工業(yè)機械氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 5 手 的認識，同時熟悉并掌握 PLC 技術(shù)，位置控制技術(shù)，氣動技術(shù)等工業(yè)控制中常用的技術(shù)。 4）多關(guān)節(jié)機械手 這種機械的手臂分為小臂和大臂。 2）圓柱坐標式機械手 手臂可以沿直角坐標軸轉(zhuǎn)動，又可前后伸縮，左右轉(zhuǎn)動，上下升降。通用機械手由于手指可換，程序可變，使用于中、小批量生產(chǎn)，但因其結(jié)構(gòu)復雜、運動較多，技術(shù)條件要求較高， 故制造成本較高。不僅可以從屬某種機器，而能自動的完成傳送物體或操作某中工具底機械裝置。在現(xiàn)代企業(yè)中，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送，這 類機械手結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用于動作比較簡單的 大批大量生產(chǎn)的場合。 因此，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 而且應用機械手代替手工作，這是直接減少人力的一個方面， 同時應用機械手可以連續(xù)的工作，是減少氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 4 人力的另一個側(cè)面。 同時，在高溫、低溫、有灰塵、噪聲、有輻射或有毒性污染以及工作空間狹窄的場合，用人手直接操作是有為危險的，而用機械手即可部分或全部的代替人安全的完成工作，是勞動強度得以改善。 二 、機械手的應用 及意義 機械手在 機械工業(yè)中，如沖壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等都 有應用在其它部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)，國防業(yè)等工作中都有應用。 3）行程檢測裝置 是檢測和控制機械手各運動行程的裝置。 控制部分 是機械手的指揮系統(tǒng)，由它控制動作的順序、位置和時間（甚至速度與加速度）。 傳送機構(gòu) 包括手腕、手臂等，主要起改變物體方向和 位置的作用。較高級形式的機械手，還能模擬人的手臂動作，完成較復雜的作業(yè)。 所以我們采用 PLC 控制的 氣動機械手 是綜合性能比較好的機械手。因此我們采用氣 動驅(qū)動提高速度。 目前，機械手向越來越緊湊，越來越快，越來越強力的 方向發(fā)展，因為，緊湊的設(shè)計可便于在車間中安裝。 PLC 作為一種通用的工業(yè)控制器，適用于工業(yè)機械手的控制。 同時，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高， PLC 的應用領(lǐng)域非常廣泛，目前，PLC 在國內(nèi)外廣泛應用于冶、機械、石油、交通運輸?shù)雀鱾€方面。用氣控機械手代替手工作業(yè)是工業(yè)自動化發(fā)展的一個方向。 機械手雖然不如人手那樣靈活，但它具有不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手大等特點，因此機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛的得到了應用。氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 1 目 錄 課題 簡介 ……………………………………………………………… .第 2 頁 緒論 …………………………………………………………………… .第 3 頁 第一章 設(shè)計課題及意義 ………………………………………… ....第 8 頁 第二章 設(shè)計的總體方案 ………………………………………… ..第 10 頁 第三章 驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計與計算 ………………………………… ..第 11 頁 第一節(jié) 氣壓 及電氣 原理圖的設(shè)計 ……………………………… 第 11 頁 第二節(jié) 機械手的受力分析及尺寸的確定 ……………………… 第 13 頁 第三節(jié) 氣動及電 氣元件的選擇 ………………………………… 第 17 頁 第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計與編程 ………………………………… ..第 20 頁 第一節(jié) 控制要求的確定 ………………………………………… .第 20 頁 第二節(jié) PLC 的選擇 …………………………………………… ....第 21 頁 第三節(jié) 控制程序的設(shè)計（梯形圖） …………………………… .第 23 頁 第四節(jié) 梯形圖的外部接線圖及操作面板的設(shè)計 ……………… .第 28 頁 設(shè)計小結(jié) ……………………………………………………………… 第 30 頁 參考文獻 ……………………………………………………………… 第 31 頁 氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 2 課題簡介 機械手是 在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是計算機的廣泛應用，機械手的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使機械手更好的實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 氣 動技術(shù)是實現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)自動化的方式之一，由于氣壓傳動系統(tǒng)安全可靠，可以在高溫、振動、腐蝕、易燃、易爆、多塵埃、強磁 、輻射等惡劣的環(huán)境下工作，所以應用日益廣泛。 步進電機的技術(shù)的日益成熟和廣泛應用，使其定位精度高，便于控制的優(yōu)勢得以發(fā)揮，將步進電機與氣動組合應用，使機械手的性能大大提高。一般來說，PLC 是自動生產(chǎn)線上不可缺少的 控制部件。 在該設(shè)計中，機械手的手爪的抓緊、放松采用氣壓驅(qū)動 ，手臂的上升、下降由步進電機來驅(qū)動，底盤的旋轉(zhuǎn)由直流電機驅(qū)動，控制部分采用 F1 系列小型PLC，型號為 F140MR。較快的速度可提高生產(chǎn)量，而提高有效載荷能力 可以操作更大的零件。使用 PLC 控制室設(shè)計緊湊。 氣動機械手驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 3 緒論 機械手是一種能按給定的程序或要求自動地完成 物 件（如材料、工件、零件、或工具等）傳送或操作作業(yè)的機 械裝置 ，它能部分的代替人的手工勞動。 一 、機械手的組成 手部 包括手指、傳動機構(gòu)等，主要起抓取和放置物體的作用。 驅(qū)動部分 是驅(qū)動前兩部分的動力，也稱為動力原，常用的有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、機械驅(qū)動、電力驅(qū)動四種形式。 其他部分 如機體，行走機構(gòu)，行程檢測裝置和傳感裝置 1） 機體 是用以 支撐和連接其它零件、部件的基礎(chǔ) 2）行走機構(gòu) 是為了擴大機械手的使用空間而設(shè)置的 ，它本身又包括動力源、傳動機構(gòu)、滾輪和連桿機構(gòu)，目前大多機械手還缺乏行走機構(gòu)。 4）傳感裝置 其中裝有某種傳感器，是手指具有敏感性和控制性，用以反映手指與物件是否接觸，物件有無滑下或脫落，物件的方位是否正確，手指對物件的握緊力是否與物件的重量相適應等。 應用機械手，有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高生產(chǎn)小路和減低生產(chǎn)成本。尤其是較笨重的、簡單而重復次數(shù)多的操作中，以機械手代替人手，可避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。因此在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行生產(chǎn)。 三、機械手的分類 按機械手的使用范圍分類 1）專用機械手 一般只有固定的程序，而 無單獨的控制系統(tǒng)。 2）通用機械手（也稱工業(yè)機器人） 具有 可變程序和單獨驅(qū)動的控制系統(tǒng)。通用機械手按其定位和控制方式的不同，可以氛圍簡易型和伺復型。 按機械手臂的運動坐標形式分 1）直角坐標式機械手 手臂可以沿直角坐標系前后伸縮，左右移動和上下移動。 3）求坐標式機械手 臂部可以沿坐標軸移動 ，可繞坐標軸轉(zhuǎn)動，手臂可前后伸縮，上下擺動，左右轉(zhuǎn)動。 按機械手的驅(qū)動方式分類 1） 液壓驅(qū)動機械手 以壓力油進行驅(qū)動 2） 氣壓驅(qū)動機械手 以壓縮空氣進行驅(qū)動 3） 電力驅(qū)動機械手 直接用電動機進行驅(qū)動 4） 機械驅(qū)動機械手 是將主機的動力通過凸輪、連桿、齒輪、間歇等傳給機械手的一種驅(qū)動方式。 四、 驅(qū)動系統(tǒng) 的區(qū)別 目前，機械手常用的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電力驅(qū)動和機械驅(qū)動，在這四種驅(qū)動中，當前液壓驅(qū)動約占 50%，氣動驅(qū)動約站 40%，電力驅(qū)動占的比例比較小。 但壓縮空氣的可壓縮性大，因此，機械手的運動平穩(wěn)性較差，定位精度較低，而且壓縮空氣排到大氣中時噪聲較大，另外還要考慮潤滑和防銹，壓縮空氣的工作壓力較低，導致機械手的結(jié)構(gòu)較大，因此氣壓機械手常用于臂力小于 30 公斤，運動速度較快以及高溫、低溫、高粉塵等工作條件較惡劣的場合。使運動平穩(wěn)，能吸收振動 ，減小沖擊力，可以實現(xiàn)較頻繁的換向，定位精度高，但液壓系統(tǒng)的泄露對機構(gòu)的穩(wěn)定性有一定的影響，油液中如果混有空氣， 將降低傳動機構(gòu)的剛性，影響定位精度，油液的 溫度和黏度變化會影響傳動性能。 電力驅(qū)動機械手：步進電機驅(qū)動的速度和位移的