坐標(biāo)式機(jī)械手地設(shè)計

1、文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯.歡迎下載支持畢業(yè)設(shè)計專 業(yè)：班 級：姓 名：_學(xué)號：山東技師學(xué)院目錄第一章 機(jī)械手的原理 11.1 機(jī)械手的概述 11.2 機(jī)械手的組成和分類 2251.3 機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 61.4 機(jī)械手的主要特點(diǎn) 71.5 機(jī)械手的技術(shù)發(fā)展方向 71.6 機(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度選擇 81.62機(jī)械手自由度選擇 81.7機(jī)械手的規(guī)格參數(shù) 9第二章設(shè)計要求 91.1 控制要求 91.2 I/O 編址并畫出工作框圖 101.3 編程并調(diào)試 101.4 I/O 端子接線圖 10第三章工藝過程 11第四章操作面板布置 12第五章輸入/輸出端子地址分配 13第六

2、章程序規(guī)劃及編制 14第七章單操作工作的程序 1錯誤！未定義書簽。第八章自動操作程序 15第九章PLC外圍端子接線圖 錯誤！未定義書簽。第十章總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 21第一章 機(jī)械手的原理1.1 機(jī)械手概述工業(yè) 機(jī) 器 人由操作機(jī)（ 機(jī)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(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。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(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、 機(jī)構(gòu)學(xué)、 信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高

3、新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備.機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為 “工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞

4、動生產(chǎn)率: 可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn); 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(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。 由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引

5、用。1.2 機(jī)械手的組成和分類機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)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。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1 所示。圖 1-1 機(jī)械手的組成方框圖Fig.l-1 Pane Chart of Composition of Manipulator（ 一 ） 執(zhí)行機(jī)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(jī)構(gòu)。1、手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指（ 或手爪 ） 和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是

6、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。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 （ 是外廓或是內(nèi)孔） 和物件的重量及尺寸。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 ; 指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有: 滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力（ 如吸盤內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電磁力 ） 吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤和電磁盤兩類。對于輕小片狀零件

7、、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。用負(fù)壓吸盤和電磁吸盤吸料，其吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，根據(jù)被吸附的物件形狀、尺寸和重量大小而定。此外，根據(jù)特殊需要，手部還有勺式（ 如澆鑄機(jī)械手的澆包部分） 、托式 （ 如冷齒輪機(jī)床上下料機(jī)械手的手部） 等型式 .2、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 ） 。3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、 手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指

8、定的位置.工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運(yùn)動的部件（ 如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等） 與驅(qū)動源（ 如液壓、氣壓或電機(jī)等） 相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動。手臂可能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動如下:手臂在進(jìn)行伸縮或升降運(yùn)動時，為了防止繞其軸線的轉(zhuǎn)動，都需要有導(dǎo)向裝置， 以保證手指按正確方向運(yùn)動。此外， 導(dǎo)向裝置還能承擔(dān)手臂所受的彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動時在啟動、制動瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動部件受力狀態(tài)簡單。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)形式，常用的有：單圓柱、雙圓柱、四圓柱和 V形槽、燕尾槽 等導(dǎo)向型式。4、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(yùn)動和升降 （ 或俯仰

9、） 運(yùn)動均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立往通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。5、行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴(kuò)大使用范圍時，可在機(jī)座上安裝滾輪、 軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動。滾滾輪輪式式布行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運(yùn)動則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動裝置。6、機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。（ 二 ） 驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力裝置，通常由動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機(jī)械傳動。（

10、 三 ） 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)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(jī)械擋塊定位） 系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息（ 如動作順序、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度及時間） ，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。（ 四 ） 位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)， 并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。工業(yè)

11、機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。（ 一 ） 按用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:1、專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)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(diǎn)，適用于大批量的自動化生產(chǎn)，如自動機(jī)床、自動線的上、下料機(jī)械手和“加口工中心”附屬的自動換刀機(jī)械手。2、通用機(jī)械手它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機(jī)械手。在規(guī)格性能范圍內(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(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍

12、大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機(jī)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(diǎn)位控制 : 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類型。（二 ） 按驅(qū)動方式分1、 液壓傳動機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是: 抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)

13、大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2、 氣壓傳動機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)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。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動機(jī)械手即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（ 如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等） 驅(qū)動的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較

14、大，動作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。4、電力傳動機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手， 因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。（三 ） 按控制方式分1、點(diǎn)位控制它的運(yùn)動為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動，只能控制運(yùn)動過程中幾個點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)

15、平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī) 械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。1. 3 機(jī)械手在生產(chǎn)中的作用機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，可以歸納為以下幾個方面：（1 ）建造旋轉(zhuǎn)體零件（軸類、盤類、環(huán)類）自動線。（2） 在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化方面：a 各類半自動車床，有自動夾緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，仍需人工上下料，裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)，一人看管多臺機(jī)床。b 注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)。c 沖床有自動上下料沖壓循環(huán)，裝上機(jī)械手上下料，可實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化。1. 4 機(jī)械手的主要特點(diǎn)（ 1 ）對環(huán)境的適應(yīng)性

16、強(qiáng)，能代替人從事危險、有害的操作，在長時間工作對人類有害的場所， 機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險環(huán)境中勝任工作。（2）機(jī)械手能持久、耐勞， 可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。（3） 由于機(jī)械手的動作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時又可避免人為的操作錯誤。（4）機(jī)械手通用性、靈活性好，能較好的適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性生產(chǎn)的聿見需要。5）采用機(jī)械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。1. 5 機(jī)械手的技術(shù)發(fā)展方向國內(nèi)外使用的實(shí)際上

17、是定位控制機(jī)械手，沒有“視覺”和“觸角”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸角”的工業(yè)機(jī)械手，使它能對所抓取的工件進(jìn)行分辨，選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確的在機(jī)器中定位、定向。為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一種是檢測把握物體手臂的變形，以選擇適當(dāng)?shù)哪芰Γ硪环N是直接檢測指部與物件的滑落位移，來修正握力。因此這種機(jī)械手具有以下幾方面的性能：（ 1 ） 能準(zhǔn)確的抓住方位變化的物體

18、。（2） 能判斷對象的重量。（3） 能自動避開障礙物。（4） 抓空或抓力不足時能檢測出來。這種具有感知能力并能對感知的信息做出反應(yīng)的工業(yè)機(jī)械手稱為智能機(jī)械手，它是有發(fā)展前途的?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，代替人從事繁重、危險的工作，在惡劣環(huán)境下尤其明顯，至于在汽車業(yè)和電子工業(yè)之類的費(fèi)工的工業(yè)部門，機(jī)械手的應(yīng)用情況不能說是很好的，原因之一是，工業(yè)機(jī)械手的性能還不能滿足這些工業(yè)部門的要求，適合機(jī)械手工作的范圍很狹小，另外經(jīng)濟(jì)性問題也很重要，利用機(jī)械手節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看不一定總是合算的。然而利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的

19、問題獲得解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將飛躍發(fā)展。1.6 機(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度的選擇1.6.1 機(jī)械手坐標(biāo)形式選擇機(jī)械手一般包括圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、直角坐標(biāo)式、多關(guān)節(jié)式。直角坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間大，工作范圍小，慣性大，一般不多用，只有在自由度較少時才考慮用。圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結(jié)構(gòu)簡單。多關(guān)節(jié)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，能抓取底面物體，但多關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以也不多用。球坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動力小，能抓取底面物體。由以上敘述可以看出圓柱坐標(biāo)式和球坐標(biāo)式比較適合，但由于圓柱坐標(biāo)式比球坐標(biāo)式在結(jié)構(gòu)方面簡單一些，所以最后決定選擇圓

20、柱坐標(biāo)式機(jī)械手。圖 1 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1.7 機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)抓重： 300N自由度：4 個坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)式手臂運(yùn)動參數(shù)：伸縮行程（X） ： 400mm伸縮速度：<250mm/s升降行程（Z） ： 400mm升降速度：<70mm/s回轉(zhuǎn)范圍：0° 210°回轉(zhuǎn)速度：<90（°）/s手腕運(yùn)動參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍：0° 180°文檔來源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.回轉(zhuǎn)速度：<90(°)/s位置檢測：用電位器反饋式重復(fù)定位精度：3mm驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動(中、低壓系統(tǒng))控制方式：可

21、編程控制第二章設(shè)計要求圖1坐標(biāo)式機(jī)械手動作原理圖1. 1控制要求如圖1所示，將物體從位置A搬至位置B機(jī)械手整個搬運(yùn)過程要求都能自動控制。在啟動過程中能切換到手動控制及自動控制或半自動控制(又稱單周期控制)，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖 2是 機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動之前，機(jī)械手處于原始位置，條件是機(jī) 械手在高位、左位。工件低位延時高位如圖2機(jī)械手控制程序的流程 圖A處下限位一從A處夾緊物 B處下限位一將物體放置在(1)動作順序：機(jī)械手從原點(diǎn)位置起始下移到 體后上升至上限位一右移至右限位一機(jī)械手下降至B處后一上升至上限位一左移至左限位(原點(diǎn))為一個循環(huán)。(2)上限、A、B下限、左限、

22、右限分別由限位開關(guān)控制；機(jī)械手設(shè)立起動 和停止開關(guān)。(3)機(jī)械手夾緊或松開的工作狀態(tài)以及到達(dá)每一個工位時，均應(yīng)有狀態(tài)顯示(4)機(jī)械手的夾緊和放松動作均應(yīng)有 1s延時，然后上升；機(jī)械手每到達(dá)一個位置均有0.5s的停頓延時，然后進(jìn)行下一個動作。（ 5） 若機(jī)械手停止時不在原點(diǎn)位置，可通過手動開關(guān)分別控制機(jī)械手的上升和左移，使之回到原點(diǎn)。（ 6）要求循環(huán)120 次后自動停止工作并警鈴報警。1 2I/O編址并畫出工作框圖1 3編程并調(diào)試1 4I/O端子接線圖第三章工藝過程機(jī)械手的全部動作由氣缸驅(qū)動，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升 /下降和左移/右移分別由雙線圈二位電磁閥控制。例如當(dāng)下降電磁閥通

23、電時，機(jī)械手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時，機(jī)械手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時，機(jī)械手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時，機(jī)械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機(jī)械手的放松夾緊由一個單線圈二位電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當(dāng)該線圈通電時，機(jī)械手夾緊，該線圈斷電時，機(jī)械手放松。當(dāng)機(jī)械手右移到位并準(zhǔn)備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工作時才允許機(jī)械手下降。也就是說，若上一次搬運(yùn)到右工作臺上的工件尚未搬走時，機(jī)械手應(yīng)自動停止下降。機(jī)械手的動作過程分解圖3 所示。從原點(diǎn)開始，按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止

24、；同時接通夾緊電磁閥，機(jī)械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機(jī)械手右移。右移到位時，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，機(jī)械手右移停止。若此時工作臺上無工件，則光電開關(guān)接通，下降電磁閥通電，機(jī)械手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，機(jī)械手下降停止；同時夾緊電磁閥斷電；機(jī)械手放松，放松后，上升電磁閥通電，機(jī)械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關(guān)，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通左移電磁閥，機(jī)械手左移。左移到原點(diǎn)時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機(jī)械手經(jīng)過8 步動作完成了一個周期。原點(diǎn)指

25、示左限位開關(guān)左移電磁閥起動 原點(diǎn)-下一 -降 電 磁 閥下降一/右位D下限位開關(guān)右移著移電磁閥上限位開關(guān)上升上升電磁閥O下降電磁閥 右限位開關(guān)o -光電開關(guān) 無工件檢測n 下限位開關(guān).上上限位開關(guān)nu夾緊電磁閥夾緊電磁閥圖3機(jī)械手動作過程分解圖機(jī)械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為步進(jìn)、單周期和連續(xù)操作方式。手動操作：用按鈕對機(jī)械手的每一步運(yùn)動單獨(dú)進(jìn)行操作控制。例如，當(dāng)選擇上下運(yùn)動時，按下啟動按鈕，機(jī)械手下降；按下停止按鈕，機(jī)械手上升。當(dāng)選擇 左右運(yùn)動時，上下啟動按鈕，機(jī)械手右移；按下停止按鈕，機(jī)械手左移。當(dāng)選擇 夾緊放松運(yùn)動時，按下啟動按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按

26、鈕，機(jī)械手放松。步進(jìn)操作：每按一次啟動按鈕，機(jī)械手完成一次動作后自動停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動按鈕，機(jī)械手自動完成一個周 期的動作后停止。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開始，按一下啟動按鈕，機(jī)械手的動作將自動的、 連續(xù)不斷的周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個 周期的動作后，回到原點(diǎn)自動停止。第四章操作面板布置根據(jù)控制要求，需安排一些操作開關(guān)，并設(shè)計控制箱面板布置圖如圖4圖4操作面板布置圖圖4中，接通單操作方式。按加載選擇開關(guān)的位置，用啟動/停止按鈕選擇 加載操作，當(dāng)加載選擇開關(guān)打到左/右位置時，按下啟動按鈕，機(jī)械手右行；若 按下停止按鈕，機(jī)械手左行。上述操

27、作可用于使機(jī)械手回到原點(diǎn)。接通步進(jìn)方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時，按下啟動按鈕，向前操作一步；每按啟動按鈕一次，操作一次。接通單周期操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時，按下啟動按鈕，自動操作一個周期。接通連續(xù)操作方式。機(jī)械手在原點(diǎn)時，按下啟動按鈕，連續(xù)執(zhí)行自動周期操作，當(dāng)按下停止按鈕，機(jī)械手完成此周期后自動回到原點(diǎn)并不再動作。第五章輸入 / 輸出端子地址分配該機(jī)械手控制系統(tǒng)所采用的PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU224，圖5是S7-200CPU224輸入/輸出端子地址分配圖。該機(jī)械手控制系統(tǒng)共使用了14 個輸入點(diǎn)，6 個輸出點(diǎn)。圖 5 機(jī)械手的輸入/輸出接線圖第六章程序規(guī)劃及編制為了在程序中安排機(jī)

28、械手控制系統(tǒng)單操作、步進(jìn)操作、自動操作等功能程序，規(guī)劃程序整體結(jié)構(gòu)如圖6 所示圖 6 機(jī)械手控制系統(tǒng)整體程序圖若選擇單操作工作方式，I0.7 斷開，接著執(zhí)行單操作程序。單操作程序可以獨(dú)立于自動操作程序，可另行設(shè)計。在單周期工作方式下，可執(zhí)行自動操作程序。在步進(jìn)工作方式下，執(zhí)行步進(jìn)操作程序，按一下按鈕執(zhí)行一個動作，并按規(guī)定順序進(jìn)行。在需要自動操作方式時，中間繼電器M1.0 接通。步進(jìn)工作方式，單操作工作方式和自動操作方式，都用同樣的輸出繼電器第七章單操作工作的程序如圖 7 是實(shí)現(xiàn)單操作工作的梯形圖程序圖 7 機(jī)械手單操作梯形圖為避免發(fā)生誤動作，插入了一些連鎖電路。例如，將加載開關(guān)扳到“左右”檔時

29、，按下啟動按鈕，機(jī)械手右行；按下停止按鈕，機(jī)械手向左行。這兩個動作只有當(dāng)機(jī)械手處在上限時才能執(zhí)行。將加載開關(guān)扳到“夾/松”檔，按下啟動按鈕，執(zhí)行夾緊動作；按下停止按鈕，松開。將加載開關(guān)扳到“上/下”檔，按下啟動按鈕，下降；按停止按鈕，上升。第八章自動操作程序如圖 8 是機(jī)械手自動操作功能圖，圖9 是與之對應(yīng)的梯形圖圖 8 自動操作順序功能圖自動操作梯形圖PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位。當(dāng)機(jī)械 手在原點(diǎn)時，將狀態(tài)繼電器S0.0置1,這是第一步。按下啟動按鈕后，置位狀態(tài) 繼電器S0.1,同時將原工作狀態(tài)繼電器 S0.0清零，輸出繼電器Q0.0得電，Q0.5 復(fù)位

30、，原點(diǎn)指示燈熄滅，執(zhí)行下降動作。當(dāng)下降到底碰到下限位開關(guān)時，I0.1接通，將狀態(tài)繼電器S0.2置1,同時將狀態(tài)繼電器S0.1清零，輸出繼電器S0.0復(fù) 位，Q0.2置1,于是機(jī)械手停止下降，執(zhí)行夾緊動作；定時器 T37開始計時，延 時1.7s后，接通T37動合觸點(diǎn)將狀態(tài)繼電器S0.3置1,同時將狀態(tài)繼電器S0.2 清零，而輸出繼電器Q0.1得電，執(zhí)行上升動作。由于 Q0.2已經(jīng)被置1,夾緊動 作繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)上升到上限位時，I0.2接通，將狀態(tài)繼電器S0.4置1,同時將繼 電器S0.3清零，Q0.1失電，不再上升，而Q0.3得電，執(zhí)行右行動作。當(dāng)右行至 右限位時，I0.3接通，Q0.3失電，機(jī)械手右行停止，若此時I0.5接通，則將狀 態(tài)繼電器S0.5置1,同時將狀態(tài)繼電器S0.4清零