工業(yè)機(jī)械手液壓及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(答辯)ppt

姓名：廖佳峰專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化指導(dǎo)老師：王俊飛講師,工業(yè)機(jī)械手液壓及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),目錄,1、工業(yè)機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2、工業(yè)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),3、工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),4、工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)背景,目前，機(jī)械手的主要經(jīng)歷分為三代。第一代機(jī)械手主要靠人工進(jìn)行控制，控制方式為開環(huán)式，沒(méi)有識(shí)別能力。第二代機(jī)械手具有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)、聽覺(jué)能力等。第三代機(jī)械手能夠獨(dú)立完成工作過(guò)程中的任務(wù)，它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS和柔性單元FMC中重要一環(huán)。目前我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用水平和國(guó)外比還是有一定得距離，因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具有重要意義。,(1)本機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)型，具有三個(gè)自由度，即手臂的升降、伸縮和整體旋轉(zhuǎn)。(2)采用液壓驅(qū)動(dòng)，其具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)且液壓元件能夠自行潤(rùn)滑等一系列優(yōu)點(diǎn)。(3)在控制方式選擇上，由于其功能只是在兩個(gè)工作臺(tái)之間搬移工件，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，控制要求不高，因此，采用點(diǎn)位控制方式。,1、工業(yè)機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2、工業(yè)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2.1手指夾緊液壓缸設(shè)計(jì)2.2伸縮液壓缸設(shè)計(jì)2.3升降液壓缸設(shè)計(jì)2.4旋轉(zhuǎn)液壓缸設(shè)計(jì)2.5機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手手爪采用滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)，夾緊缸采用單作用彈簧復(fù)位式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.1手指夾緊液壓缸設(shè)計(jì),伸縮缸可以使機(jī)械手伸長(zhǎng)或者縮短，其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.2伸縮液壓缸設(shè)計(jì),2.3升降液壓缸設(shè)計(jì),升降缸可以使機(jī)械手上升或者下降，其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.4旋轉(zhuǎn)液壓缸設(shè)計(jì),本機(jī)械手采用齒條液壓缸，它由兩個(gè)活塞和一套齒條齒輪傳動(dòng)裝置組成。它將活塞的移動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手臂部的來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.5機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)如右圖所示,3.1夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)3.2伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)3.3升降液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)3.4旋轉(zhuǎn)（齒條）液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)3.5機(jī)械手整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),3、工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),3.1夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計(jì),夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)如右圖所示：,原理分析：PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT通電吸合或斷電跳開，泵4供油，此時(shí)此兩位四通電磁閥處于右位或左位，液壓油直接流進(jìn)機(jī)械手手指夾緊液壓缸的右腔或左腔，從而拉動(dòng)滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)夾緊工件或放松工件。,3.2伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計(jì),手臂伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵1DT或2DT通電吸合。泵4供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥右位或左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。,3.3升降液壓缸液壓回路設(shè)計(jì),升降液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵5DT或4DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥左位或右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔或下腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做下降或上升運(yùn)動(dòng)。,3.4旋轉(zhuǎn)（齒條）液壓缸液壓回路設(shè)計(jì),回轉(zhuǎn)液壓缸液壓回路設(shè)計(jì)如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵6DT或7DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥左位或右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做左右擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。,3.5機(jī)械手整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),4.1控制要求分析4.2程序總體方案設(shè)計(jì)4.3I/O點(diǎn)數(shù)確定及PLC選型4.4PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)4.5PLC手動(dòng)控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì),4、工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),4.1控制要求分析,（1）此工業(yè)機(jī)械手是在兩個(gè)工作臺(tái)之間搬運(yùn)工件，其動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，故選用限位開關(guān)進(jìn)行定位。（2）此工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，因此，它應(yīng)該能夠按照控制程序自動(dòng)運(yùn)行,即具有自動(dòng)運(yùn)行模式。（3）該工業(yè)機(jī)械手也具有手動(dòng)運(yùn)行模式，通過(guò)手動(dòng)操作，可以按照要求更改各限位開關(guān)的位置，從而改變機(jī)械手工作的起始位置和終止位置，使其具有一定的靈活性。,4.2程序總體方案設(shè)計(jì),程序總體方案,4.3I/O點(diǎn)數(shù)確定及PLC選型,（1）根據(jù)控制要求，需要16個(gè)輸入點(diǎn)，11個(gè)輸出點(diǎn)。（2）由于此搬運(yùn)機(jī)械手輸入點(diǎn)數(shù)不多，性能要求不高，因此可以選用三菱公司的FX1S系列小型的PLC控制器，它具有串行通訊功能以及緊湊的尺寸，而且性價(jià)比非常高。,4.4PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì),4.5PLC手動(dòng)控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì),結(jié)論工業(yè)機(jī)械手可以代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)一些人工不可能完成的工作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的一種自動(dòng)化裝置。因此，對(duì)工