【正文】 （11）式中 ——安全系數(shù)，~；——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。計算：設(shè)a=40mm,b=120mm,=35176。1. 設(shè)= =102 mm/s = == = 根據(jù)公式，將已知條件帶入： =300=根據(jù)驅(qū)動力公式得：2. ===986N 取3. ==1160N4. 確定液壓缸的直徑D （12）選取活塞桿直徑d=，選擇液壓缸壓力油工作壓力P=則 D=根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列表（JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=32mm，根據(jù)裝配關(guān)系，外徑為50mm。 閥門的選擇閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。由于控制方便，選擇三位四通電磁換向閥。 行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。通常，這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。 接近開關(guān)的選擇接近開關(guān)是一種用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中以實現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無觸點化的新型開關(guān)元件。 為了提高系統(tǒng)的可靠性和動作執(zhí)行的準確性，選擇OMRON公司的E2EX5ME2型接近開關(guān)。 接近開關(guān)接線圖 E2EX5ME2型接近開關(guān)為三線的NPN輸出型開關(guān)，輸出三線分別為棕線、黑線、藍線，其中在棕線和黑線之間接負載，本系統(tǒng)中棕線接在PLC的24V電源正極，藍線接在輸入端點上。而交流異步電機雖然結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、無電刷磨損、維修方便，但調(diào)速問題一直沒有得到經(jīng)濟合理的解決。為了方便設(shè)計和維修，升降電機與水平移動電機選用同一型號，根據(jù)經(jīng)驗選用松下公司MinasA4系列全數(shù)字式交流伺服電機和驅(qū)動器。驅(qū)動器型號：MDDDT5540。=102 mm/s P= d=16mm流量：Q=πr2V (13)液壓泵的功率：P=pQ=200w ，一般電機的超載功率為25%。2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)是搬運工件機械手的重要組成部分，它的機能就像人的神經(jīng)中樞，是保證機械手在搬運過程中安全可靠實用的關(guān)鍵，也是提高搬運效率、延長機械手使用壽命、降低故障率的重要環(huán)節(jié)。 控制系統(tǒng)功能控制是機器人技術(shù)中的一個關(guān)鍵問題，而控制系統(tǒng)的性能則是機器人發(fā)展水平一個重要標志。 1．自由度少，本機械手只有三個自由度，分別由兩個伺服系統(tǒng)和一個液壓系統(tǒng)進行控制。 3．變量少，數(shù)學模型簡單。 本課題控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)以下幾個控制功能： 1．伺服控制功能。 2．液壓控制功能。 3．手動控制功能。 4．信息交換功能。 控制系統(tǒng)硬件組成機器人控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)要圍繞著如何更好地實現(xiàn)機器人的控制功能而設(shè)計和選擇。本機械手主要采用集中控制方式進行控制。隨著計算機系統(tǒng)的不斷發(fā)展，也出現(xiàn)了運動控制卡和邏輯控制器等新型控制硬件。 位控模塊 現(xiàn)代可編程控制器一般都有位置控制功能，因此一般都配有位置控制模塊單元，也稱定位單元。它與S7200通過擴展的I/O總線通訊，帶有八個數(shù)字輸出，作為智能模塊出現(xiàn)在I/O組態(tài)中。 位控模塊可提供單軸開環(huán)移動控制所需要的功能和性能，位控模塊的特性如下： 1. 提供高速控制從每秒12個脈沖至每秒200000個脈沖； 2．支持急停S曲線或線性的加速減速功能； 3．提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，既可以使用工程單位（如英寸或厘米）也可以使用脈沖數(shù)； 4．提供可組態(tài)的backlash補償； 5．支持絕對、相對和手動的位控方式； 6．提供連續(xù)操作； 7．提供多達25組的移動包絡(luò)Profile，每組最多可有4種速度； 8．提供4種不同的參考點尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接近方向進行選擇； 9．提供可拆御的現(xiàn)場接線端子便于安裝和拆御。伺服電機配有驅(qū)動器，通過位控模塊來完成脈沖輸入，液壓缸的伸縮由一組繼電器進行控制。機械手的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖21所示。 主控制單元采用模塊式結(jié)構(gòu)，各功能模塊獨立封裝，安裝在機架和導軌上，它由PLC模塊、I/O模塊、兩個位控模塊和觸摸終端組成，各模塊之間通過PLC專用電纜聯(lián)接，控制面板與PLC之間采用專用信號電纜聯(lián)接。圖中的按鈕與選擇器的功能大部分由數(shù)控系統(tǒng)來實現(xiàn)?？梢詼p少和避免事故，減少因故障引起的損失。在機械手工作完成后，將電源開關(guān)打到“關(guān)”的狀態(tài)，將PLC、驅(qū)動器、伺服電機及照明設(shè)施與電源切斷，保護機械手系統(tǒng)的安全。當機械手出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)報警時可以將機械手調(diào)到手動模式，機械手可通過點動調(diào)整。 5．試燈/報警清除按鈕 當系統(tǒng)安裝完成后，未與生產(chǎn)線連接前，要對系統(tǒng)的工作情況進行試驗。系統(tǒng)在工作過程中由于某種原因出現(xiàn)報警，當故障排除后，需按此按鈕對報警進行清除，保證系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。 7．復位按鈕 當系統(tǒng)安裝完成或故障排除后，需要將機械手返回到工作原點時，按動此按鈕。另配一個EM223 24 VDC數(shù)字組合8輸入/8輸出的擴展模塊和兩個EM253位控模塊。 1．PLC的輸入端口包括自動循環(huán)工作按鈕、點動按鈕、總停按鈕等，還包括電動機的熱保護繼電器輸入，外接電路電磁閥的輸入點，伺服驅(qū)動器的輸入等。PLC輸入、輸出分配表如表1所示： 表1 PLC的I/O地址分配表輸入點分配輸出點分配地址電氣元件功能說明地址電氣元件功能說明SF1啟動按鈕PG1報警燈SF2伺服報警清除PG2上升指示燈SF3原點復位PG3下降指示燈SF41自動工作方式PG4前進指示燈SF42手動工作方式PG5后退指示燈SF43半自動工作方式PG6夾緊指示燈SF5機械手上升PG7松開指示燈SF6機械手下降KF1上升完成SF7機械手前進KF2下降完成SF8機械手后退KF3前進完成SF9機械手夾緊KF4后退完成SF10機械手松開KF5加緊完成SF11非常停止KF6松開完成SF12停止KF7伺服1電源接通BG1上升極限KF8伺服2電源接通BG2升降原點KF9伺服報警解除BG3下降極限KF10伺服1運行BG4后退極限KF11伺服2運行BG5進退原點KF12