【正文】 . 測定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為 7kg,設(shè)計(jì)加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 maF ?1 =10 7=70 ，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , ? =70 =14 ? 總受力 mFFF ?? 10 =70+14=84 FF?0 所以標(biāo)準(zhǔn) CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動力要求 活塞桿的計(jì)算 當(dāng)活塞桿的長度 L較小時（ L≤ 10d），可以只按強(qiáng)度條件計(jì)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(qiáng)度（ Pa）； 安全系數(shù)， S≥ 。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。 手腕回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì) 此部分選用單片葉片式擺動氣馬達(dá)需設(shè)計(jì)其葉片內(nèi)直徑與葉片軸直徑計(jì)算公式如下： T=（ R178。） bpn/8 葉片寬度設(shè)計(jì)為 b=9mm,氣缸內(nèi)徑為 D1=53mm, 軸徑 D2=13mm, ,葉片數(shù) n=1, P=， 則理論驅(qū)動力矩 ： T=（ D1178。） bpn/8 = 尺寸校核 1．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： 221rmJ? =2 =（ ） tJM ?? ?.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 MkM .? = = 總驅(qū)動力矩 摩慣驅(qū) MMM ?? =+= TM ? 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。它的氣源是由空氣壓縮機(jī)（排氣壓力大于 ）通過快換接頭進(jìn)入儲氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動作。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(jìn)行調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，效果尚好。升降氣缸采用進(jìn)氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂上升速度。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。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。 PLC 控制設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性，同時使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機(jī)械手進(jìn)行控制 .當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時，只需改變 PLC 程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。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(jì)和安裝。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(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即 ： 1. 編程方便，現(xiàn)場可修改程序。 3. 可靠性高于繼電器控制裝置。 5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)。 7. 輸入可以是交流 115V。 9. 在擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只要很小變更 。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC) 研制出第一臺 PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。到 1971 年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺 PLC。我國從 1974 年開始研制 ,于 1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶 程序中的語法錯誤。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 (Erasable Programmable Read Only Memory) 這是一種可擦除的只讀存儲器。 (在紫 (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) 這是一種電可擦除的只讀存儲器。 電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。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。 PLC 的分類 1. 小型 PLC 小型 PLC的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)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。 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~1024 點(diǎn)之間。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。 FX2n 系列三菱 PLC 特點(diǎn) 。對 6 種基本單元，可以以最小 8 點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出 256點(diǎn)。 、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置 8000步 RAM存貯器，安裝存儲盒后，最大可以擴(kuò)展到 16000 步。 16～ 256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要 模擬 I/O，高速計(jì)數(shù)器。對每一個 FX2n主單元可配置總計(jì)達(dá)8個特殊功能模塊。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是 接近開關(guān)。通常把這個距離叫“檢出距離”。 2 .接近傳感器的選型和檢測對于不同的材質(zhì)的檢測體和不同的檢測距離，應(yīng)選用不同類型的接近傳感器，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則： （ 1）當(dāng)檢測體為金屬材料時，應(yīng)選用高頻振蕩型接近傳感器，該類型接近傳感器對鐵鎳、 A3 鋼類檢測體檢測最靈敏。 （ 2）當(dāng)檢測體為非金屬材料時，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近傳感器。 （ 4）對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉的磁性接近式傳感器或霍爾式接近傳感器。存儲器通常在 CPU 的同步控制下工作，接口電路比較簡單；而 I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說到接口只是指 I/O接口。 (2） I/O接口控制卡 有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與 CPU 同在主板上，或是一個插件插在系統(tǒng)總線插槽上。 行程開關(guān)的介紹 行程開關(guān) 就是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關(guān) 。當(dāng) 物體 接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。 行程開關(guān)用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。其工作的過程是：機(jī)械手首先處于初始位置，然后經(jīng)過一系列的動作將斷續(xù)傳送帶上的工件拿走，此時傳送帶上的光電檢測檢測開關(guān)檢測到工件被取走。 對程序的要求如下： 。 （一般情況下是不被允許使用的）只有出現(xiàn)緊急情況時才允許按此按鈕，按下此按鈕將切斷儲氣罐與各汽缸的聯(lián)系將被切斷各汽缸處于無動力狀態(tài)。 環(huán) 形脈沖分配器選擇 YB013 芯片此芯片為專用三相步進(jìn)電機(jī)環(huán)形脈沖分配器此芯片工作穩(wěn)定性能優(yōu)良在實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。 2．手動控制步進(jìn)電機(jī) 當(dāng)按下手動啟動步進(jìn)電機(jī)按鈕時 M8013 即向環(huán)形脈沖分配器中發(fā)送脈沖步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)按下停止按鈕時步進(jìn)電機(jī)將停下。 綜合上述情況步進(jìn)電機(jī)控制程序如下： STL 507 OUT M20 LD M8013 ANI M574 ANI M4 AND M20 OUT Y31 采用中間繼電器 M8002中間繼電器對系統(tǒng)各部分復(fù)位，定義個種標(biāo)志包括系統(tǒng)初始化標(biāo)志，系統(tǒng)啟動暫停急停復(fù)位等標(biāo)志 。 LD X0 AND X4 AND X7 AND X3 OUT M0 定義系統(tǒng)復(fù)位標(biāo)志 M1定義為系統(tǒng)啟動標(biāo)志由啟動按鈕和 M0 共同激活 。 LD X16 AND M1 OR M2 OUT M2 M4 定義為急停標(biāo)志由急停按鈕 X17 激活 M4 被激活同時激活特殊功能繼電M574（禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換）安全閥將儲氣罐與機(jī)械手的聯(lián)系切斷 。 STL S0 LD X30 SET S21 OUT Y10 MPS OUT Y10 MRD OUT T0 K40 MPP LD X26 SET S22 STL S22 MPS OUT Y11 MRD OUT T0 K40 MPP LD X31 SET S23 STL S23 MPS OUT Y6 MRD OUT T0 K40 MPP LD X3 SET S24 STL S24 MPS OUT Y7 MRD OUT T0 K40 MPP LD X6 SET S25 STL S25 MPS OUT Y2 MRD OUT T0 K40 MPP SET S26 STL S26 MPS OUT Y3 MRD OUT T0 K40 MPP LD X7 SET S27 STL S27 MPS OUT Y1 MRD OUT T0 K40 MPP LD X10 SET S28 STL S28 MPS OUT Y0 MRD OUT T0 K40 MPP LD X0 SET S29 STL S29 MPS OUT Y4 MRD OUT K40 MPP LD X1 SET S30 STL S30 MPS OUT Y5 MRD OUT T0 K40 MPP SET S31 STL S31 OUT S2 自檢程序結(jié)束 此模式為機(jī)械手工作的主要模式 ,這部分采用具有保持功能的狀態(tài)組件S500S899,可以讓機(jī)械手在斷電后再次通電繼續(xù)執(zhí)行斷電前的動作，程序如下： STL S2 LD M0 SET S500 STL S500 MPS OUT Y0 MPP LD X0 SET S501 STL S501 MPS OUT Y4 MPP LD X1 SET S502 STL S502 MPS OUT Y2 MPP LD X2 SET S503 STL S503 MPS OUT Y7 MPP LD X6 SET S504 STL S504 MPS OUT Y5 MPP LD X11 SET S505 STL S505 MPS SET Y10 MPP LD X26 SET S506 SET S507 STL S506 MPS OUT Y4 MPP LD X1 SET S508 STL S508 MPS OUT Y6 MPP LD X3 SET S508 STL S508 MPS OUT Y3 MPP LD X0 SET S510 STL S510 MPS OUT Y5 MPP LD X4 SET S511 STL S511 MPS OUY Y7 MPP LD X6 SET S512 STL S512 MPS OUT Y2 MPP LD X2 SET S513 STL S513 MPS OUT Y5 MPP LD X4 SET S514 STL S514 MPS OUT Y7 MRD RST Y10 MPP LD X6 SET S515 STL S515 MPS OUT Y6 MPP LD X3 SET S516 STL S516 MPS OUT Y3 MPP LD X7 SET S517 STL S517 0UT S2 RET 自控程序結(jié)束 論 ，相對于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由度可變，控制程序 ，動作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。 ，大大提高了繪圖速度，節(jié)省了大量時間和 PLC 控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定 PLC程序 來實(shí)現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1]張建民 .工業(yè)機(jī)器人 .北京