械手PLC控制.doc

機械手PLC控制設(shè)計題目：機械手的PLC控制機械手及其應(yīng)用總體方案選擇驅(qū)動系統(tǒng)方案選擇控制方式選擇驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計PLC控制系統(tǒng)設(shè)計參考文獻及設(shè)計心得設(shè)計：指導：班級：09機電一班時間：2011.82011.9一、設(shè)計題目1、任務(wù)：機械手抓取工件，提高300mm，右轉(zhuǎn)180度，伸出300mm放下工件，左轉(zhuǎn)180度，回到原位置，然后循環(huán)做上述動作。2、工件尺寸：40mm40mm40mm工件重量：0.5Kg工作空間：8000mm800mm800mm3、動力源：220V5A24V氣壓源4、控制：PLC，電磁閥，光電傳感器圖.1二、機械手及其應(yīng)用機械手是一種能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序軌跡極其它要求，實現(xiàn)抓取，搬運工件或操做工具的自動化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作，因而通常把工業(yè)機器人稱做操作機械手。機械手的特點：（1）對環(huán)境的適應(yīng)性強能代替人從事危險，有害的工作。在長時間工作對人體有害的場所，機械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進行合理的設(shè)計，選擇適當?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機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，滅等危險環(huán)境中勝任工作。（2）機械手能持久，耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴大和延伸人的功能。（3）由于機械手的動作準確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時又可以避免人為的操作錯誤。（4）機械手特點是通過用工業(yè)機械手的通用性，靈活性好，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化，以滿足柔性生產(chǎn)的需要。因此采用機械手最明顯的特點是提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。例如：在機床加工，裝配作業(yè)，勞動條件差，單調(diào)重復易于疲勞的工作環(huán)境以及在危險場合下工作等。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人與機械手的應(yīng)用范圍不斷擴大，其技術(shù)性能也在不斷提高。在國內(nèi)，應(yīng)用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人特別是示教再現(xiàn)性機器人不斷增多，而且計算機控制的也有所應(yīng)用。在國外應(yīng)用于生產(chǎn)實際的工業(yè)機器人多為示教再現(xiàn)型機器人，而且計算機控制的工業(yè)機器人占有相當比例。帶有“觸覺”，“視覺”等感覺的“智能機器人”正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機器人是工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展方向。三、總體方案要執(zhí)行的詳細的動作為：（1）定位（2）下降（3）夾緊（4）上升（5）右轉(zhuǎn)180（6）下降（7）松開（8）上升（9）左轉(zhuǎn)180（10）原點，完成一個工作循環(huán)。本機械手用于生產(chǎn)線上工件的自動搬運，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。由1、2兩個氣缸缸完成工件的加緊和提升的動作。1號氣缸通過一個單線圈的二位電磁閥控制工件的夾緊、放松，2號氣缸通過一個雙線圈的二位電磁閥控制工件的上升、下降，由底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。當工件在傳送帶A上運行時，并且到傳送帶A的端部的時候，光電開關(guān)檢測到有物體存在的時候，傳送帶A停止,2氣缸活塞縮回，帶動豎軸下降，下降到行程開關(guān)SQ3，1氣缸的驅(qū)使手爪夾緊工件，延時2秒后。2氣缸活塞伸出，帶動豎軸上升，3氣缸活塞縮回，帶動橫軸縮回，同時底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。當?shù)妆P步進電機旋轉(zhuǎn)180后，其到達B傳送帶的上方時，3氣缸活塞伸出，帶動橫軸前伸，同時2氣缸活塞縮回，帶動豎軸下降，下降到行程開關(guān)SQ3，1氣缸的驅(qū)使手爪放松工件，延時2秒后。2氣缸活塞伸出，帶動豎軸上升，3氣缸活塞縮回，帶動橫軸縮回，同時底盤電動機帶動底盤旋轉(zhuǎn)。當?shù)妆P步進電機旋轉(zhuǎn)180后，其到達A傳送帶的上方時一次的搬運過程就完成。圖.2四、驅(qū)動系統(tǒng)方案選擇一般情況下機器人驅(qū)動系統(tǒng)的選擇大致按照如下原則進行選擇：原點下降夾緊上升右移下降松開上升左移1）物料搬運用有限點位控制的程序控制機器人，重負載用液壓驅(qū)動，中等載荷可選用電動驅(qū)動系統(tǒng)，輕載荷可選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。沖壓機器人多用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。2）用于點焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機械手，要求具有任意點位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)，需采用液壓驅(qū)動或電動驅(qū)動系統(tǒng)方能滿足要求。按照動力源分為液壓、氣壓和電動三大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復合式的驅(qū)動系統(tǒng)。液壓驅(qū)動液壓技術(shù)比較成熟，具有動力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機械手。氣壓驅(qū)動具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便價格低等特點，適用于中小負載的系統(tǒng)中。難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機械手中，在上下料和沖壓機械手中應(yīng)用較多。電動驅(qū)動隨著低慣量、直流伺服電機及配套的伺服驅(qū)動器的廣泛采用，這種驅(qū)動系統(tǒng)被大量選用。目前廣泛采用的驅(qū)動系統(tǒng)的比較如下表：特性輸出功率和使用范圍控制性能和安全性結(jié)構(gòu)性能安裝和維護要求效率和制造成本氣壓驅(qū)動氣壓較低，輸出功率小，當輸出功率增大時，結(jié)構(gòu)尺寸將過大只適用于小型，快速驅(qū)動壓縮性大，對速度、位置精確控制困難。阻尼效果差。低速不易控制，排氣有噪音結(jié)構(gòu)體積較大，結(jié)構(gòu)易于標準化。易實現(xiàn)直接驅(qū)動，密封問題不突出安裝要求不高，能在惡劣環(huán)境種工作，維護方便效率低，（為0.150.2）氣源方便，結(jié)構(gòu)簡單，成本低液壓驅(qū)動油壓高，可獲得較大的輸出功率，適用于重型，低速驅(qū)動器液體不可壓縮，壓力、流量易控制，反應(yīng)靈敏，可無級調(diào)速、能實現(xiàn)速度、位置的精確控制，傳動結(jié)構(gòu)較氣動要小，易于標準化，易實現(xiàn)直接驅(qū)動，密封問題顯得重要安裝要求高（防泄漏），要配置液壓元設(shè)備，安裝面積大，維護要求較高效率中等為0.30.6，管路結(jié)構(gòu)較復雜，成本高平穩(wěn)，泄漏對環(huán)境污染交直流普通電動機適用于抓其重量較大而速度低的中、重型機器人的驅(qū)動輸出力較大控制性能差，慣性大，不易精確定位對環(huán)境無影響電動機驅(qū)動以實現(xiàn)標準化，需減速裝置，傳動體積較大安裝維修方便成本低效率為0.5左右步進、伺服電動機步進電動機輸出力較小、伺服電機可大一些適用于運動控制要求嚴格的中、小型機器人控制性能好，控制靈活性強，可實現(xiàn)速度、位置的精確控制，對環(huán)境無影響體積小，需減速裝置維修使用較復雜成本較高效率為0.5左右表.1綜合考慮以上驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點以及工作要求，選擇氣動驅(qū)動跟步進電機系統(tǒng)混合作為驅(qū)動方式。氣動機械手裝置如圖1所示，主要由機械手抓緊放松夾緊裝置、上下氣動移行裝置、底座及各電氣、氣動元件和傳感器等組成。工作過程如下,從圖1所示的原始位置開始,升降氣缸1向下移動氣動夾緊機構(gòu)3并夾緊A處之物料塊,然后向上移動。到位后,氣動夾緊機構(gòu)連同升降氣缸向右移動,升降氣缸2向下移動氣缸,最后夾緊機構(gòu)3放松即將物料塊放到B處,然后沿相反方向使機械手處于原始位置。為下一個工作