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機械工程及自動化畢業(yè)論文-機械手的plc控制設(shè)計-在線瀏覽

2024-07-30 18:14本頁面
  

【正文】 ............................... 27 可編程序控制器的選擇及工作過程 ......................... 27 可編程序控制器的選擇 .................... ......... 27 可編程序控制器的工作過程 ......................... 27 可編程序控制器的使用步驟 ............................... 23 第七章 結(jié)論........ ............................................ 24 致謝........................................................... 29 參考文獻....................................................... 30 專業(yè)相關(guān)的資料................................................. 31 3 摘 要 在設(shè)計機械手臂座的時候,用兩個電 機提供動力。左邊一電機通過諧波減速器減速后,通過齒輪來控制手臂的回轉(zhuǎn),而手臂彎曲動作的動力,由右邊一電機提供。這樣,帶輪就以一定的速度不停的轉(zhuǎn),以給臂關(guān)節(jié)通過同步齒型帶傳遞動力。在右半邊為一電磁制動器,制動器的左半邊與離合器的右半邊相連,而且通過盤與上臂相連。這樣,上臂就停止在所要求的位置上了。 注:機械手臂的運動范圍手其結(jié)構(gòu)的限制,在手臂的運動到達結(jié)構(gòu)位置之前,必須使其自動停止。手臂在極限位置自動停止,反向運行的條件完全是靠離合齒上 的凸起部分與滑塊的接觸實現(xiàn)的。只有滿足這個條件,離合齒上凸起部分的斜面與滑塊在滑動時才不會發(fā)生自鎖。這里設(shè)計成中心軸不轉(zhuǎn)動。這樣,帶輪可自由轉(zhuǎn)動,而不會影響軸,且把離合器的左半邊加工在帶輪上,這樣,不僅可以縮小空間,而且可以提高強度。 關(guān)鍵詞 :機械手臂;極限位置;嚙合; 4 第一章 前言 . 工業(yè)機械手概述 工業(yè)機器人由操作機 (機械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,是一種仿人操作,自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人應(yīng)用情況,是一個國家工業(yè)自動化 水平的重要標志。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中,它代替人進行正常的工作,意義更為重大。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作,適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”,簡稱通用機械手。 .機械手的組成和分類 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。 5 機械手組成方框圖 :11 (一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的還增設(shè)行走機構(gòu) 。由于與物件接觸的形式不同,可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件,常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型應(yīng)用較少,其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但平移型手指夾持圓形零件時,工件直徑變化不影響其軸心的位置,因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。 手腕 : 是連接手部和手臂的部件,并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 : 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。 立柱 : 立柱是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯 仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。 行走機構(gòu) : 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作,或擴大使用范圍時,可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu),以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成??刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種,它支配著機械手按規(guī)定的程序運動, 并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 ),同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令,必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視,當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 .機械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多,關(guān)于分類的問題,目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準,在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點,適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手,如自動機床、自動線的上、下料機械手和加工中心。在性能范圍內(nèi),其動作程序是可變的,通過調(diào)整可在不同場合使用,驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機 械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種 :簡易型以“開一關(guān)”式控制定位,只能是點位控制,伺服型可以是點位的,也可以實現(xiàn)連續(xù)控制,伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng),一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型 。其主要特點是 :抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng),可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,使機械手的通用 性擴大,但是電液伺服閥的制造精度高,油液過濾要求嚴格,成本高。其主要特點是 :介質(zhì)李源極為方便,輸出力小,氣動動作迅速,結(jié)構(gòu)簡單,成本低。 機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械手。它的主要特點是運動準確可靠,用于工作主機的上、下料。 電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手,因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu),故機械結(jié)構(gòu)簡單。此類機械手目前還不多,但有發(fā)展前途。若欲控制的點數(shù)多,則必然增 加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。 連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線,其特點是設(shè)定點為無限的,整個移動過程處于控制之下,可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動,并且使用范圍廣,但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。 8 第二章 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。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 。也可用于操作環(huán)境惡劣的生產(chǎn)場合。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,采用圓柱座標型式。當工件是板料時,使用 氣流負壓式吸盤。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。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。 .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。當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。操作 節(jié)拍對機械手速度提出了要求,設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍。該機械手最大移動速度設(shè)計為 sm/ 。平均移動速度為 sm/ 。機械手動作時有啟動、停止過程的加、減速度存在,用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面,因為平均速度與行程有關(guān),故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。大部分機械手設(shè)計成相當于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。手臂升降行程定為 mm120 。該機械手的定位精度為 mm1? 。 二、設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 10 抓重 : kg5 自由度數(shù) :4個自由度 坐標型式 :圓柱坐標 最大工作半徑 : mm1400 手臂最大中心高 : mm1250 手臂運動參數(shù) : 伸縮行程 mm1200 伸縮速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運動參數(shù) : 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 :棒料 : mmmm 15080 ?? ?
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