搬運(yùn)機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文） 題目：搬運(yùn)機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 近20年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng) 用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈 活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更 高的要求。 本課題設(shè)計(jì)源于生產(chǎn)線中的搬運(yùn)站，傳動(dòng)方式采用氣壓傳動(dòng)，即用各種 氣缸來控制機(jī)械手的動(dòng)作，控制部分結(jié)合可編程控制技術(shù)編寫程序進(jìn)行控制 來實(shí)現(xiàn)兩站之間的搬運(yùn)。 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓 持工件 或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作 業(yè)要

2、求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手 部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng) 擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持 物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī) 械手的自由度。本課題中設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)械手主要有旋轉(zhuǎn)、伸縮、升降、夾緊 四個(gè)自由度組成。 課題從機(jī)械部分、氣動(dòng)部分和控制三部分對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求 機(jī)械手實(shí)現(xiàn)上下站之間的搬運(yùn)功能。機(jī)械部分重點(diǎn)是總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、各個(gè) 氣缸的選擇和安裝設(shè)計(jì)、各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，氣動(dòng)部分主要是給出了搬 運(yùn)機(jī)械手的氣動(dòng)原理圖，而控制部分則主要是程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，論文采用 西門子 of the components.A

3、ccording to the grasping object s shape, size, weight, materials and operating requirements the hand hands a variety of structural forms, such as clamp type, ADS holders and adsorption type and so on.The movement part can complete the prescriptive move and achieve the change of the site and gesture

4、ofthe grasping objects by varies rotating(twisting,moving or complex movements on hand. The independence movements such asthe rise and fall of body, stretching and rotating manner are called the free degrees of manipulator. Thehandling manipulator of the topic compositesfour free degrees which arero

5、tation, stretching, lifting and clapingThe pneumatic manipulator design is desided from three parts in chuding the mechanical parts, pneumatic parts and control parts,which requires to achieve mechanical hand up and down between the handling function. Focus on the mechanical parts are the design of

6、overall structure , the choice of each cylinder and installation design, structural design of various components etc 。 pneumatic part is given the pneumatic manipulator handling schematics, and the control part of the procedure was mainly design and debugging,The papers use Siemens (S7-200 instructi

7、ons program,giving the corresponding ladder diagram, statement forms and simpleflow chart. Because the pneumatic Manipulator has advantages of simple structure, easy to achieve the stepless speed regulation, easy to achieve overload protection, easy to achieve a number of complex movements,the pneum

8、atic manipulator is developing to the repeat-high-precision, modular, non-oil and electrical integration direction. It is foreseeable that in the near future, pneumatic manipulator will become more and more widely used into the industrial, military, aviation, medical, and other areas of life. Keywor

9、ds :PLC, flexible automated production lines, freedegree, Ladder Diagram 目錄 摘 要 I ABSTRACT 英文摘要） n 目 錄 4 第一章 引言 1 1.1課題的背景和意義 1 1.2課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 第二章總體方案確定 4 2.1總體方案論證 4 2.1.1 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4 2.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4 2.1.3 機(jī)械手控制方案設(shè)計(jì) 5 2.1.4 機(jī)械手主要參數(shù) 5 2.1.5 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 6 第三章機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3.1動(dòng)作工況與分析 7 3.2機(jī)械手各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10、8 3.2.1 機(jī)械手底座的設(shè)計(jì) 8 3.2.2 立柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 3.2.3 軸承的選擇 9 3.2.4 上軸承座的選擇 10 3.2.5 下軸承座的選擇 11 3.2.6 大臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.2.7 小臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.2.8 氣爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.2.9 手部夾緊氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 14 3.2.10 升降氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 18 3.2.11 伸縮氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 22 3.2.12 回轉(zhuǎn)氣缸設(shè)計(jì)計(jì)算 25 第四章氣動(dòng)部分設(shè)計(jì) 28 第五章 PLC 控制部分設(shè)計(jì) 30 5.1電磁鐵動(dòng)作順序30 5.2 I/O 分配30 5.3PLC控制梯形圖 31 5.4 PLC控制程序指令 32

11、結(jié)論37 參考文獻(xiàn)38 致謝及聲明39 勺A0-搬運(yùn)門械手愛配圖Vwg 3 Al-總體布萱團(tuán)dwg 再A2底座.Twg S A2-.dwg 色A2#臂部圍.dwg R陽-pl澧人疑出接歩圖Tv/g 靜 A3-jn,dwg 固 A3-承,dvrg R盟惟形囹dwg 帶 A-T/H.dwg 如需要完整文檔及cad 土等其他文件，請(qǐng)加球球：一九八五六三九七五五 引言 1.1 課題的背景和意義 近 20 年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng) 用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈 活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅

12、速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更 高的要求。 自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功 能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞 動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用 于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。通用機(jī)械手因具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、 程序可變、可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小 批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。近年來隨著氣動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動(dòng)元件及 氣動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于機(jī)械手中，構(gòu)成氣動(dòng)機(jī)械手。 氣動(dòng)機(jī)械手的全部動(dòng)作由電磁閥控

13、制的氣缸驅(qū)動(dòng)。其中 , 上升、下降和左移、右移分別 由雙線圈兩位電磁閥控制 , 機(jī)械手的放松、夾緊也由雙線圈兩位電磁閥 ( 夾緊電磁閥 控制。 機(jī)械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成 , 主要完成移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、 抓取等動(dòng)作。 本課題來源于實(shí)驗(yàn)課題，模擬生產(chǎn)線由六站組成，各站可獨(dú)立，可容易的連接在一起 組成一條自動(dòng)加工生產(chǎn)線，。該課題要求設(shè)計(jì)搬運(yùn)站，搬運(yùn)機(jī)械手將工件從上料檢測(cè)站搬 至加工站。搬運(yùn)過程中能實(shí)現(xiàn)抓取、提升、回轉(zhuǎn)、下降、松開等動(dòng)作，且動(dòng)作順序、動(dòng)作 速度可調(diào)。用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)， PLC 控制。包括總體設(shè)計(jì)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì) 算，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。技術(shù)要求有以下幾

14、點(diǎn)： a. 裝卸、調(diào)整方便； b. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠； c. 設(shè)計(jì)合理，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低制造成本； d. 用PLC對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。 總體設(shè)計(jì)思路： a. 確定總體結(jié)構(gòu)的組成、框架及各部分的功能與工作目標(biāo)。 b. 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，初步計(jì)算各工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。 c. 設(shè)計(jì)機(jī)體分級(jí)部分的結(jié)構(gòu)及主要零件結(jié)構(gòu)。 d. 主要分級(jí)結(jié)構(gòu)部分的主要零件強(qiáng)度和剛度，檢查其加工工藝性和裝配工藝性。 e. 保證與其它部分的接口合理。 f. 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，修正設(shè)計(jì)參數(shù)。 1.2 課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì) : a. 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 ( 高速度、高精度、高可靠

15、性、便于操作和維修 ，而單機(jī) 價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91年的 10.3萬美元降至 97年的65萬美元。 b. 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系 統(tǒng)三位一體化 : 由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī) 器人產(chǎn)品問市。 c. 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。 器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) : 大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作 性和可維修性。 d. 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外， 裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感

16、器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力 覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn) 品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 e. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī) 器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 f. 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人 的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走 出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用 的最著名實(shí)例。 g. 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從 94 年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”

17、以來， 這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng) 域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支 持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī) 的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)， 生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī) 器人。其中有 130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生 產(chǎn)線( 站上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但 總的來看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的 距離，如 : 可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品

18、: 機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生 產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器 人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī) 器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新 設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也 不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技 術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn) 業(yè)化進(jìn)程 . 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863 ”計(jì)劃的支持下，也取得 了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m 水下無纜機(jī)

19、器人的成果 居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī) 器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 : 在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的 開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融 合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化 機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有 成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn) 品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 第二章 總體方案確定 2.1 總體方案論證 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本

20、要求是能快速、準(zhǔn)確地拾一放和搬運(yùn)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(dòng) 定位等特性。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 （工件 的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最 合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件。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(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī) 械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和 專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 . 本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用氣動(dòng)機(jī)械手，是一種適合 于小批生產(chǎn)的、可以變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)

21、備生產(chǎn)場(chǎng)合。 2.1.1 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有四個(gè)自由度，即手臂的夾緊、左右回轉(zhuǎn)、左右伸 縮和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的 手臂的左右伸縮，手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn) 2.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： 1. 對(duì)于傳動(dòng)形式而言，氣缸作為線性驅(qū)動(dòng)器可在空間的任意位置組建它所需的運(yùn)動(dòng)軌 跡，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單； 2工作介質(zhì)是取之不盡、用之不竭的空氣，空氣本身不花錢。排氣處理簡(jiǎn)單，不污 染環(huán)境，成本低。壓力等級(jí)低，使用安全； 3. 氣缸動(dòng)作速度一般為 50500mm/s,比液壓和電氣方式的動(dòng)作速度快，其間，

22、通過 單向節(jié)流閥，可使氣缸速度無級(jí)調(diào)節(jié)； 4. 可靠性高，使用壽命長(zhǎng)。電器元件的有效動(dòng)作數(shù)約為數(shù)百萬次，而進(jìn)口的一般電磁 閥的壽命大于 3000 萬次，小型閥超過一億次； 5利用空氣的可壓縮性，可儲(chǔ)存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣； 6. 全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力。與液壓方式相比，氣動(dòng)方式可在高溫場(chǎng) 合使用； 7. 由于空氣損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。 根據(jù)以上優(yōu)點(diǎn)可知道氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)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(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。 2.1.3 機(jī)械手控制方案設(shè)計(jì) 綜合分析機(jī)械手的動(dòng)作要求， PLC 在機(jī)械手中需要完成的控制功能較多，控制精度較 高，

23、運(yùn)算速度較快且具有數(shù)據(jù)處理能力，并考慮整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)，由于PLC 的 輸出電流較小，需要用功率模塊來控制比例液壓閥，選用西門子公司的S7-200 系 CPU226 型PLC,其I / O功能和指令系統(tǒng)都能滿足對(duì)該機(jī)械手的控制要求?？刂瓢粹o、各處的行程 開關(guān)及壓力繼電器等開關(guān)量信號(hào)直接與PLC的輸入端子相連，PLC的開關(guān)量輸出端子直接 與各個(gè)電磁閥相連，用 PLC上所帶的24V電源或外接24V電源驅(qū)動(dòng)，采用編程軟件 (STEP 7-Micro / WIN V4. 4版進(jìn)行編程和運(yùn)行監(jiān)控。 2.1.4 機(jī)械手主要參數(shù) a. 主參數(shù) 機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，本設(shè)計(jì)機(jī)械手最大抓重以

24、1kg 為數(shù)最多。故該 機(jī)械手主參數(shù)定為 1kg。 b. 基本參數(shù) 運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過 低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂回轉(zhuǎn)的速度。 該機(jī)械手最大升降速度設(shè)計(jì)為 100mm/s,最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 450 /s。平均升降速度 為80m/s，平均回轉(zhuǎn)速度為 90 /s。 2.1.5 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 A. 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) a抓重 1 公斤 ( 夾持式手部 b自由度數(shù) 4 個(gè)自由度 c最大工作半徑 279mm d手臂最大中心高 684.5mm B. 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 夾緊行程 50mm 夾緊速度 50mn/s 升降行程

25、 100mm 升降速度 100mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 0 180 回轉(zhuǎn)速度 90 /s C. 手指夾持范圍 塑料：40mm D. 定位方式 行程開關(guān) E. 定位精度 士 0.5mm F. 緩沖方式 液壓緩沖器 G. 驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳動(dòng) H. 控制方式 點(diǎn)位程序控制 ( 采用 PLC 第二章 總體方案確定 2.1 總體方案論證 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾一放和搬運(yùn)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(dòng) 定位等特性。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 ：充分分析作業(yè)

26、對(duì)象 (工件 的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最 合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件。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(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī) 械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和 專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 . 本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用氣動(dòng)機(jī)械手，是一種適合 于小批生產(chǎn)的、可以變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備生產(chǎn)場(chǎng)合。 2.1.1 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有四個(gè)自由度，即手臂的夾緊、左右回轉(zhuǎn)、左右伸 縮和升降運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的，立柱的

27、橫向移動(dòng)即為手臂的 手臂的左右伸縮，手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn) 2.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： 1. 對(duì)于傳動(dòng)形式而言，氣缸作為線性驅(qū)動(dòng)器可在空間的任意位置組建它所需的運(yùn)動(dòng)軌 跡，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單； 2工作介質(zhì)是取之不盡、用之不竭的空氣，空氣本身不花錢。排氣處理簡(jiǎn)單，不污 染環(huán)境，成本低。壓力等級(jí)低，使用安全； 3. 氣缸動(dòng)作速度一般為 50500mm/s,比液壓和電氣方式的動(dòng)作速度快，其間，通過 單向節(jié)流閥，可使氣缸速度無級(jí)調(diào)節(jié)； 4. 可靠性高，使用壽命長(zhǎng)。電器元件的有效動(dòng)作數(shù)約為數(shù)百萬次，而進(jìn)口的一般電磁 閥的壽命大于 3000 萬次，小型閥超過一億次； 5利用空氣的可壓縮性，可儲(chǔ)存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣； 6. 全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力。與