【正文】 塊型號為H20FN（TBI直線導(dǎo)軌手冊） 基本額定動(dòng)負(fù)荷：,基本額定靜負(fù)荷：。沖擊速度（V）振動(dòng)（G）微 小 大 ，取負(fù)載系數(shù) 。按每分鐘往復(fù)次數(shù)，折算成壽命時(shí)間為：滿足需求。相應(yīng)帶輪根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)需要的設(shè)計(jì)見附圖。：設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）計(jì)算折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按照負(fù)載慣量＜3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的原則，則（二）計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩克服摩擦力所需要轉(zhuǎn)矩加速時(shí)所需轉(zhuǎn)矩伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩,最大扭矩。相應(yīng)帶輪結(jié)構(gòu)見附圖。結(jié)合計(jì)算對同步帶，電機(jī)等進(jìn)行了選型，以及結(jié)合實(shí)際對帶輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 機(jī)械手手臂伸縮部分 手臂升降部分的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠的選擇 運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)間圖 垂直結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)條件：移動(dòng)物重量約，最大運(yùn)動(dòng)行程為，最大移動(dòng)速度為，要求壽命，摩擦系數(shù)，加速時(shí)間，勻速時(shí)間，減速時(shí)間結(jié)構(gòu)簡圖。 伺服電機(jī)的選擇（一）慣性矩1) 絲桿軸2) 可動(dòng)部3) 傳動(dòng)件慣性矩總和（二）驅(qū)動(dòng)扭矩的計(jì)算1) 外部負(fù)荷造成的摩擦扭矩(a) 等加速下降時(shí)(b) 等速度下降時(shí)(c) 等減速度下降時(shí)(d) 等加速度上升(e) 等速度上升(f) 等減速度上升時(shí)2) 角加速度造成的慣性扭矩?cái)M選用型號ECMAC△0807伺服電機(jī)，其。 光軸與直線軸承的選擇在本機(jī)械手結(jié)構(gòu)中，由于光軸主要起導(dǎo)向和抑制偏載作用，提升重量取決于絲杠負(fù)載，與軸無關(guān)。故光軸的選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定為20mm至30mm，考慮到支撐軸中間可以穿入電線或其他線纜，同時(shí)可以減輕機(jī)械重量，經(jīng)反復(fù)討論，選定為下部支撐光軸采用直徑30mm，內(nèi)徑20mm的空心光軸，長度為500mm；上部支撐光軸采用直徑25mm，內(nèi)徑15mm的空心光軸，長度為500mm。 手臂升降部分小結(jié)主要通過計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)等形式對機(jī)械手的手臂升降部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要包括滾珠絲杠的選型，伺服電機(jī)的選型，以及直線光軸的確定等。 機(jī)械手手臂升降部分 整體結(jié)構(gòu)圖 手臂旋轉(zhuǎn)部分的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)盤軸承的選擇計(jì)算條件：由以上計(jì)算有，,，.：設(shè)計(jì)計(jì)算：計(jì)算機(jī)械手轉(zhuǎn)盤軸承處需要靜負(fù)荷與傾覆力矩（安全系數(shù)）靜負(fù)荷：傾覆力矩：由于其轉(zhuǎn)速不高，而且考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)，經(jīng)討論選用四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承，內(nèi)徑135mm，外徑234mm，高38mm。為降低整機(jī)零件的多重性，故擬選擇伺服電機(jī)為750W,與上一樣，此時(shí)假設(shè)伺服電機(jī)減速器的減速比為R。 手臂旋轉(zhuǎn)部分小結(jié)結(jié)合設(shè)計(jì)軟件，計(jì)算確定了手臂旋轉(zhuǎn)所使用的轉(zhuǎn)盤軸承，齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，伺服電機(jī)，以及相應(yīng)減速器。 機(jī)械手手臂旋轉(zhuǎn)部分4 氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 氣壓系統(tǒng)的工作原理圖 氣壓系統(tǒng)工作原理圖，壓縮空氣通過快速接頭接入機(jī)械手內(nèi)的氣動(dòng)三聯(lián)件（空氣過濾器、減壓閥和油霧器），而氣體的通斷靠常閉電磁閥控制，當(dāng)電磁閥通電時(shí)，氣閥接通，壓縮氣體經(jīng)真空發(fā)生器通過消聲器向外排出，而此時(shí)真空發(fā)生器的另一端產(chǎn)生負(fù)壓，促使空氣由真空吸盤吸入，從而將工件吸住，達(dá)到取料的目的。 氣動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)部件的選擇在滿足材料使用質(zhì)量功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能選擇性價(jià)比較高的產(chǎn)品。5 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手的工藝過程機(jī)械手的工作除吸料外均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分析工藝過程，一般將機(jī)械手放于兩沖壓機(jī)床之間，機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)（原點(diǎn)應(yīng)在兩機(jī)床之間以防止回零時(shí)發(fā)生碰撞），按下啟動(dòng)后按扭后，機(jī)械手將原點(diǎn)→上升→左（右）擺→下降→吸料→上升→右（左）擺→下降→放料→上升→左擺到原點(diǎn),動(dòng)作完成一個(gè)工作周期。為了確保安全，機(jī)械手吸料到位后，必須在沖壓機(jī)床沖壓完上一工件時(shí)才能繼續(xù)實(shí)現(xiàn)放料，若上次搬到?jīng)_床上的工件尚未沖壓完畢，機(jī)械手應(yīng)自動(dòng)暫停，等待。為了滿足生產(chǎn)要求，機(jī)械手設(shè)置了手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式，而自動(dòng)工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。例如，按下“左擺” 按鈕，機(jī)械手向左擺臂；按下“右擺”按鈕，機(jī)械手向右擺臂。：從原點(diǎn)開始，按照程序的順序，每按一次啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作，直至完成所有動(dòng)作。：按下按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)，按步序自動(dòng)反復(fù)連續(xù)工作，在連 續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài)：Ⅰ.正常停車：在正常工作狀態(tài)下停車。當(dāng)按下緊急停車按鈕，機(jī)械手隨即停止于當(dāng)前狀態(tài)。 機(jī)械手控制系統(tǒng)主要硬件的選擇（一）根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)選擇 PLC 型號1) 輸入信號位置檢測信號：、原點(diǎn)、上限三個(gè)接近開關(guān)；、原點(diǎn)、右限位三個(gè)接近開關(guān)；；?！皼_床待工”信號：用接近開關(guān)作檢測元件，需要1個(gè)端子。手動(dòng)操作：需要有下降、上升、右擺、左擺、伸出、收縮、吸料、放料8個(gè)按鈕，由于吸料、放料只需通斷電，故其只需一個(gè)端子，所以共需要7個(gè)輸入端子（如果采用人機(jī)界面，則此端子可忽略）。以上共需要23個(gè)輸入端子（或者10個(gè)輸入端子）。2) 輸出信號PLC 的輸出用于控制機(jī)械手的下降、上升、右擺、左擺、伸出、收縮、吸料、放料以及四個(gè)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等，共需要20個(gè)輸出點(diǎn)。機(jī)械手報(bào)警需要一個(gè)指示燈，需要1個(gè)端子。由于機(jī)械手的控制屬于開關(guān)量控制，在功能上要求可以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。（二）伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇根據(jù)前幾章設(shè)計(jì)選擇的伺服電機(jī)，選擇與之匹配的伺服驅(qū)動(dòng)器。其中，400W伺服一臺需要ASDB20221B的伺服驅(qū)動(dòng)器一臺；750W伺服電機(jī)三臺需要ASDB20721B的伺服驅(qū)動(dòng)器三臺。 PLC控制伺服電機(jī)范例下面以臺達(dá)ASDA伺服簡單定位演示系統(tǒng)為例，簡單說明一下PLC如何控制臺達(dá)伺服電機(jī)。通過PLC發(fā)送脈沖控制伺服，實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)回歸、相對定位和絕對定位功能的演示。（四）PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器硬件接線圖 PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器硬件接線圖（五）PLC控制程序： PLC控制程序圖（六）程序說明1) 電機(jī)通電以后，如果檢測沒有警報(bào)信號，則X3=On，按下伺服啟動(dòng)按鈕，M10=On，此時(shí)伺服啟動(dòng)。3) 按下正轉(zhuǎn) 10 圈按鈕，M1=On，伺服電機(jī)執(zhí)行相對定位動(dòng)作，伺服電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn) 10 圈后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。5) 按下坐標(biāo) 400000按鈕，M3=On，伺服電機(jī)執(zhí)行絕對定位動(dòng)作，到達(dá)絕對目標(biāo)位置400,000處后停止。7) 如果工作物接觸到正向極限傳感器，X0=On，Y10=On，伺服電機(jī)立即停止正轉(zhuǎn)，同時(shí)伺服異常報(bào)警（M24=On）。9) 當(dāng)出現(xiàn)伺服異常報(bào)警后，需要按下伺服異常復(fù)位開關(guān)，此時(shí)，M11=On，伺服異常報(bào)警信息解除，只有解除警報(bào)，伺服才能繼續(xù)執(zhí)行回零和定位的動(dòng)作。11) 當(dāng)按下伺服緊急停止按鈕時(shí)，M13=On，伺服立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng) M13=Off 時(shí)，即使相關(guān)動(dòng)作沒有完成，伺服將不會繼續(xù)進(jìn)行后面的動(dòng)作。13) 程序中使用 M1029 指令來復(fù)位 M0~M4，保證一個(gè)定位動(dòng)作完成（M1029=On），該定位指令的執(zhí)行條件變?yōu)?Off，保證下一次按下定位執(zhí)行相關(guān)開關(guān)時(shí)定位動(dòng)作能正確執(zhí)行。 機(jī)械手操作過程簡述 ： 機(jī)械手操作流程圖簡敘一下操作流程：首先開機(jī)接通機(jī)械手電源，檢查機(jī)械手是否有異常響動(dòng)，如果有異常響動(dòng)，則停機(jī)檢查以免出現(xiàn)事故；如果檢查無異?，F(xiàn)象，則使用人機(jī)界面輸入密碼進(jìn)入操作界面，之所以需要輸入密碼，是為了防止其他人操作機(jī)械手，以免引起事故；接下來需要檢查急停按鈕是否有效，安全是第一要素，如果不驗(yàn)證急停，則無法進(jìn)行對伺服系統(tǒng)的操作；急停檢驗(yàn)完成后進(jìn)入手動(dòng)，自動(dòng)選擇界面，再此界面可以選擇手動(dòng)操作和自動(dòng)操作。如果選擇單步運(yùn)行，則每按一次運(yùn)行，機(jī)械手按照程序設(shè)定運(yùn)行一步，直至程序運(yùn)行完畢，返回運(yùn)行方式界面；如果選擇單周期運(yùn)行，則每按一次運(yùn)行，機(jī)械手按照程序設(shè)定運(yùn)行一個(gè)周期，運(yùn)行完畢可以返回運(yùn)行方式界面；如果選擇連續(xù)運(yùn)行，則按下運(yùn)行鍵，機(jī)械手就會連續(xù)的運(yùn)行。 本章小結(jié)本章通過對機(jī)械手工作過程的分析確定了機(jī)械手的工藝流程，通過控制系統(tǒng)的硬件需要，選擇了合適的PLC控制器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及人機(jī)界面等等，列舉了PLC控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位的范例，并且繪制了機(jī)械手的操作流程圖，為機(jī)械手PLC編程人員提供了很好的編程參照，減少了編程的難度，另外根據(jù)操作流程圖可以為工作人員提供很好的學(xué)習(xí)流程，方便理解。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是上下料沖壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)，這個(gè)課題來源于我所參加工作的實(shí)習(xí)單位，對于只知道大學(xué)這個(gè)小圈子的我來說，這是我從未觸及的領(lǐng)域。機(jī)械自動(dòng)化作為目前工業(yè)發(fā)展的一個(gè)熱門方向，有著非常廣闊的市場前景，它通?；趯?shí)際工作需要而進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。為以后工作、學(xué)習(xí)打下一定的理論基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計(jì)，我對未來所從事的工作充滿了信心！致 謝四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這里我想對培養(yǎng)我的母校，傳授給我知識的老師，陪我一起度過大學(xué)時(shí)光的同學(xué)、朋友們表示衷心的感謝。袁老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)深深感染著我。這篇畢業(yè)論文的順利完成，袁老師付出了太多，在此，再次向袁老師表示崇高的敬意和真摯的感謝。再此，也對他們