畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC物料搬運(yùn)真空吸附手設(shè)計

1、遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計文件設(shè)計題目:物料搬運(yùn)真空吸附手 專業(yè):機(jī)電一體化姓名: 班級:07531 學(xué)號:04完成期限:2009 年12月1日至2009年12月31日指導(dǎo)教師： 設(shè)計任務(wù)物料搬運(yùn)真空吸附手整體設(shè)計與plc控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求1.真空吸附手的基本任務(wù)是完成將傳送帶a上的工件搬運(yùn)到傳送帶b上。2.采用氣缸和真空發(fā)生器來實現(xiàn)其功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計；用plc對其實現(xiàn)程序控制。 提交成果第一稿（手寫）；第二稿（打印，按格式）設(shè)計進(jìn)程2009年12月1日至7日完成寫作提綱；2009年12月7日至18日完成第一稿；2009年12月18日至12月24日完成第二稿；2009年12月24日至

2、12月31日完成定稿。指導(dǎo)教師評語評閱教師評語成績設(shè)計成績指導(dǎo)教師評閱成績評閱教師答辯成績答辯負(fù)責(zé)人總 評負(fù)責(zé)人遼寧省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)論文摘要：本次設(shè)計是物料搬運(yùn)真空吸附手整體設(shè)計與plc控制系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計過程中，要求我們運(yùn)用機(jī)電氣的知識完成，其設(shè)計的內(nèi)容主要包括：左右氣缸設(shè)計，上下氣缸設(shè)計，真空吸附手設(shè)計，氣壓控制系統(tǒng)設(shè)計，plc控制設(shè)計等內(nèi)容。由于真空吸附手使用氣體真空作用原理，所以機(jī)構(gòu)中的氣動源都采用氣缸，而且氣缸的采用也便于實現(xiàn)自動化控制。其中具體寫了設(shè)計步驟以及對氣缸性能參數(shù)的計算，其中包括氣缸的輸出力，氣缸的輸出速度計算，計算氣缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，選用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)以及計算其輸

3、出功率等?；钊麠U直徑的計算，氣缸行程的確定以及對氣缸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算與穩(wěn)定性校核。 電氣系統(tǒng)的設(shè)計就是運(yùn)用機(jī)電傳動的知識，即plc系統(tǒng)進(jìn)行控制，plc控制系統(tǒng)有西門子系統(tǒng)，歐姆龍系統(tǒng)等。本次設(shè)計采用的是日本三菱系統(tǒng)。 由于設(shè)計是機(jī)電一體化產(chǎn)品，要求機(jī)電氣結(jié)合，電磁閥是本設(shè)計的關(guān)鍵，我使用雙線圈二位電磁閥對系統(tǒng)的控制，在安全限止上使用光電傳感器控制。關(guān)鍵詞：氣缸；真空發(fā)生器；真空吸盤；機(jī)器人傳感器；plc系統(tǒng)abstract: this time design is a material porterage the vacuum adsorb hand overall design and plc

4、control system design, in the design the process, request we usage machine electricity of knowledge completion, it design of contents main include: so cylinder design, top and bottom cylinder design, the vacuum adsorb a hand design, air pressure control system design, plc control design etc. content

5、s.because the vacuum adsorb the hand usage function principle of the air vacuum, so organization in of spirit move a source all adoption air cylinder, and cylinder of adoption also easy to realization automation control.among them concrete wrote a design step and to air cylinder function parameter o

6、f calculation, include air cylinder among them of output dint, air cylinder of output speed calculation, calculation air cylinder of main structure size, choose to use standard parameter and calculation it output power etc. calculation of piston pole diameter, air cylinder route of travel really set

7、tle and to air cylinder structure strength calculation and stability school pit. the design of electricity system is an usage machine fax move of knowledge, namely the plc system carry on control, plc control the system contain siemens system, dragon system in europe.what this time design adoption i

8、s mitsubishi system. because design is a machine electricity integral whole to turn a product, request the machine electricity combine, the electromagnetism valve be the key of this design, i usage double the electromagnetism valve with two coil control system, at safety limit top usage light fax ma

9、chine control.keyword:air cylinder;vacuum occurrence machine;vacuum sucker;the robot spread a feeling machine;plc system目 錄前言1第一章 總體方案設(shè)計21.1總體設(shè)計目的21.2總體設(shè)計要求21.3總體設(shè)計方案2第二章 吸附手氣缸的設(shè)計42.1上下運(yùn)動缸徑計算42.2 左右運(yùn)動缸徑計算52.3 緩沖性能52.4耗氣量62.4.1最大耗氣量62.4.2上下運(yùn)動氣缸耗氣量72.4.3左右運(yùn)動氣缸耗氣量72.5氣缸使用注意事項7第三章 真空發(fā)生器的設(shè)計83.1真空發(fā)生器的工作原理

10、83.2真空發(fā)生器的分類及選擇83.3真空發(fā)生器的應(yīng)用93.4真空發(fā)生器的主要性能93.4.1排氣特性93.4.2 流量特性93.5真空吸盤的理論吸吊力103.6真空吸盤的材料11第四章 吸附手plc控制程序設(shè)計124.1 plc總體概述124.1.1 plc的應(yīng)用124.1.2 plc的特點134.1.3 plc的分類134.1.4 梯形圖的設(shè)計134.2吸附手的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動過程144.2.1 控制要求164.2.2 plc輸入輸出(io)分配及型號選擇174.3 吸附手plc控制程序設(shè)計174.3.1程序整體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計174.3.2手動操作程序設(shè)計184.3.3 自動操作程序設(shè)計18結(jié)

11、束語21【參考文獻(xiàn)】22第 23 頁 共 28 頁物料搬運(yùn)真空吸附手前言畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，全國高教機(jī)械設(shè)計及制造專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會第三次會議指出，“畢業(yè)設(shè)計題目應(yīng)該以產(chǎn)品（或工程）設(shè)計類題目為主，尤其鼓勵去工廠從事高真實產(chǎn)品設(shè)計”。在實際工程設(shè)計中，學(xué)生可以得到所學(xué)過的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專業(yè)課程全面的訓(xùn)練，為將來做好機(jī)械設(shè)計工程師的工作提供全面的鍛煉。 本次設(shè)計主要完成物料搬運(yùn)真空吸附手整體設(shè)計與plc控制系統(tǒng)設(shè)計。本次設(shè)計是在李靜老師的指導(dǎo)下完成的。因為此次設(shè)計涉及到真空原理的問題，是我此前從來沒有接觸過的新領(lǐng)域，因此首先用了一周的時間進(jìn)行這些方面的理解與學(xué)習(xí)，熟悉了真空發(fā)

12、生器的特點及原理，并收集了許多相關(guān)資料。在十二月初開始了機(jī)構(gòu)總體方案的探索性設(shè)計，在十二月下旬正式開始機(jī)構(gòu)設(shè)計。在李老師的指導(dǎo)下，結(jié)合所學(xué)機(jī)械方面的知識，查閱許多手冊，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，最終設(shè)計出了此次專用機(jī)構(gòu)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我在機(jī)械cad、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造工藝、電氣控制plc等方面的知識都受到全面的綜合訓(xùn)練，在機(jī)電氣的結(jié)合方面更使我受益匪淺。特別是李老師在繁忙工作之余對我的耐心輔導(dǎo)，對科研的嚴(yán)謹(jǐn)要求，對我能夠順利完成此次設(shè)計起到了關(guān)鍵性的作用，同時她對學(xué)生強(qiáng)烈的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，也給我了深刻的影響。在此表示衷心的感謝！由于第一次接觸類似的大型課題，又有本領(lǐng)域外的真空知識，

13、加之本人知識有限，經(jīng)驗不足，雖有李老師的細(xì)心幫助，設(shè)計中依然存在許多不足之處，錯誤之處，有待于進(jìn)一步的完善，懇請各位老師給予批評指正。第一章 總體方案設(shè)計1.1總體設(shè)計目的市場的飽和特別是消費品市場的飽和要求不斷推出新產(chǎn)品以滿足新的消費愿望。產(chǎn)品的類型增加的同時使批量減少，產(chǎn)品的壽命也縮短。由于這一發(fā)展要求使我們不斷改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計，更新舊產(chǎn)品，設(shè)計新產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的變化，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)及其制造系統(tǒng)正在發(fā)生深刻變化。制造業(yè)是創(chuàng)造社會財富的支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的水平反映了一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實力、國防實力、科技水平和生活水準(zhǔn)，制造業(yè)的先進(jìn)與否是一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志

14、。本設(shè)計是對柔性制造系統(tǒng)中的機(jī)器人的末端執(zhí)行器進(jìn)行步進(jìn)控制和結(jié)構(gòu)設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)采用模塊化、柔性化設(shè)計。我設(shè)計的就是工業(yè)機(jī)械手的步進(jìn)控制及其結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計中涉及到了先進(jìn)制造技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、機(jī)械設(shè)計知識、電路知識、plc編程的知識。正是這些知識綜合具體的應(yīng)用使設(shè)計不斷的完善與創(chuàng)新。1.2總體設(shè)計要求 真空吸附手的基本任務(wù)是將傳送帶a上的工件搬運(yùn)到傳送帶b上。當(dāng)光電開關(guān)ps1檢測到傳送帶a上有物體時，機(jī)械手從原點開始下降，吸附工件，向右移動，機(jī)械手下降，松開工件把工件放到傳送帶b上，機(jī)械手上升，左移回到原點。機(jī)械手可以進(jìn)行手動操作和自動操作兩種

15、方式。1.3總體設(shè)計方案 根據(jù)總體設(shè)計的要求，本次設(shè)計的真空吸附手采用兩個氣缸來實現(xiàn)其功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計；用plc對其實現(xiàn)步進(jìn)控制。左右運(yùn)動氣缸帶動吸附手實現(xiàn)左、右移動；上下運(yùn)動氣缸帶動吸附手完成上升和下降運(yùn)動。真空發(fā)生器實現(xiàn)夾緊和放松。 在滿足上述各項功能的前提下，應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單，制造方便的零部件來組成各部分結(jié)構(gòu)。 根據(jù)結(jié)構(gòu)所要實現(xiàn)的基本功能，既將傳送帶a上的工件搬運(yùn)到傳送帶b上，需要用光電開關(guān)對傳送帶a上是否有工件進(jìn)行檢驗，當(dāng)檢測到工件存在時，將工件搬運(yùn)到傳送帶b上。 為了使運(yùn)動部件的運(yùn)動方向、行程大小和位置保護(hù)得到控制。因此，此裝備設(shè)有上、下、左、右四個限位開關(guān)，工作臺的行程精度也得以實

16、現(xiàn)。 根據(jù)裝置的設(shè)計要求，我選用氣壓驅(qū)動作為該機(jī)構(gòu)運(yùn)動的主要動力源。氣壓驅(qū)動的其主要特點是；無污染、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、造價低廉，更易實現(xiàn)機(jī)械手的基本任務(wù)。對于各個機(jī)構(gòu)的自動控制，我采用plc控制各動作的執(zhí)行元件。第二章 吸附手氣缸的設(shè)計2.1上下運(yùn)動缸徑計算由氣缸帶動的負(fù)載，運(yùn)動狀態(tài)及工作壓力，就可以進(jìn)行氣缸缸徑的計算和選擇。（1） 根據(jù)氣缸帶動的負(fù)載，計算氣缸的軸向負(fù)載f，本設(shè)計是上下運(yùn)動氣缸，它的最大負(fù)載是40，結(jié)構(gòu)是氣吊的結(jié)構(gòu)。圖2-1汽缸帶動負(fù)載圖氣缸的軸向負(fù)載力f=mg=409.8=392.5n(2)由氣缸的平均速度來選定氣缸的負(fù)載，如表1。氣缸的運(yùn)動速度越高，負(fù)載應(yīng)選小

17、。 表2.1 氣缸的運(yùn)動狀態(tài)和負(fù)載率阻性負(fù)載（靜負(fù)載）阻性負(fù)載100mm/s100-500mm/s500mm/s0.80.65-0.5-0.35本設(shè)計的氣缸的行程是200mm，動作時間t=2s。根據(jù)速度公式v=s/t=200/2=100mm/s根據(jù)速度v選擇阻性負(fù)載是0.5（3）由氣缸的理論輸出力計算公式。負(fù)載率及工作壓力p即能計算缸徑，由計算的缸徑再圓整到缸徑。本題的理論輸出力f=f/=392.5/0.5=785n氣缸的工作壓力為：p=0.4mpa雙作用氣缸缸徑d= =50故本設(shè)計取雙作用氣缸缸徑d=50mm，活塞桿的直徑為25mm。2.2 左右運(yùn)動缸徑計算由氣缸帶動的負(fù)載，運(yùn)動狀態(tài)及工作壓

18、力，就可以進(jìn)行汽缸缸徑的計算和選擇。根據(jù)汽缸帶動的負(fù)載，計算汽缸的軸向負(fù)載f，本設(shè)計是左右運(yùn)動汽缸是伸出的懸臂梁水平結(jié)構(gòu)，最大負(fù)載是320。圖2-2左右氣缸負(fù)載圖汽缸的軸向負(fù)載力： f=mg=0.53209.8=1570n設(shè)計汽缸的行程為：400mm，動作時間為：3s根據(jù)速度公式： v=s/t=400/3=134mm/s根據(jù)速度v選擇阻性負(fù)載是0.5本題的理論輸出力f=f/=1570/0.5=3140n氣缸的工作壓力為：p=0.4mpa雙作用汽缸缸徑d= =100故本設(shè)計取雙作用氣缸缸徑d=100mm。2.3 緩沖性能 氣缸活塞運(yùn)動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形，

19、損害及極強(qiáng)的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16的氣缸采用彈性緩沖墊，缸徑大于16的氣缸采用氣墊緩沖結(jié)構(gòu)。 從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停止下來為止，活塞所走的行程稱為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊（即產(chǎn)生背壓阻力）和節(jié)流阻尼來吸收活塞運(yùn)動產(chǎn)生的能量，到達(dá)緩沖的目的。為了達(dá)到緩沖作用，緩沖腔室內(nèi)空氣絕熱壓縮所吸收的壓縮能ep必須大于活塞等運(yùn)動部件所具有的動能ed，即eped。ep=(1-1)ed=(1-2)式中，p1-絕熱壓縮開始時的緩沖腔室內(nèi)的絕對壓力（pa） p2-絕熱壓縮結(jié)束時的緩沖腔室內(nèi)的絕對壓力（pa） v1-絕熱壓縮開始時的緩沖腔室的容積（m2） m-活塞等運(yùn)動部件

20、的總重量（kg） v-緩沖開始前活塞的運(yùn)動速度（m/s） k-空氣絕熱指數(shù)k=1.4. 若eped則認(rèn)為氣缸緩沖裝置能起到緩沖作用。反之，則不能滿足緩沖要求，應(yīng)采取一定措施，如在氣缸外部安裝液壓緩沖器。最后要特別指出，對于氣缸之所以要討論緩沖性能及其計算，是因為要防止氣缸運(yùn)動到行程末端時撞擊缸蓋，即氣缸活塞具有運(yùn)動速度。若活塞在末端處于靜止?fàn)顟B(tài)時，無論加在哪的的壓力都務(wù)必關(guān)心其會撞擊杠蓋（除強(qiáng)度問題外）。同時，氣缸運(yùn)動過程所有出現(xiàn)的摩擦力（能），重力（能）等的影響，都以反映在活塞的運(yùn)動速度上，也就是說，氣缸運(yùn)動的速度決定于作用在活塞兩側(cè)的壓力差p產(chǎn)生的氣壓作用力克服了摩擦力（總阻力）的大小。因

21、此，氣缸緩沖計算時，只要考慮氣缸運(yùn)動的動能，就必計算活塞上作用的氣壓能，重力能及摩擦能。2.4耗氣量 耗氣量是指氣缸往復(fù)運(yùn)動時所消耗的壓縮氣體量，耗氣量大小與氣缸的性能無關(guān)，但是選擇空壓機(jī)排量的重要依據(jù)。2.4.1最大耗氣量 是指氣缸活塞完成一次行程所須的耗氣量，其計算式如下： qmax= 式中，qmax-最大耗氣量(l/min)(anr) d-缸徑(cm) s-氣缸行程(cm) t-氣缸一次往返行程所需時間(s) p-工作壓力(mpa)2.4.2上下運(yùn)動氣缸耗氣量缸徑： d=5cm氣缸行程: s=20cm工作壓力: p=0.4mpa 氣缸一次往返行程所需時間 t=4s最大耗氣量: qmax=

22、 =29.375（l/min） （anr）2.4.3左右運(yùn)動氣缸耗氣量缸徑： d=10cm氣缸行程: s=40cm工作壓力: p=0.4mpa 氣缸一次往返行程所需時間 t=6s最大耗氣量: qmax= =156.7（l/min）（anr）2.5氣缸使用注意事項（1） 一般氣缸的正常工作條件；環(huán)境溫度為-35-80c，工作壓力為0.4-0.6mpa。（2） 安裝前，應(yīng)用1.5倍工作壓力條件下進(jìn)行試驗，不應(yīng)漏氣。（3） 裝配時，所有密封元件的相對運(yùn)動工作表面應(yīng)涂以潤滑脂。（4） 安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置；過濾器-減壓閥-油霧器。（5） 安裝時注意活塞桿應(yīng)盡量承受拉力載荷，承受推力載荷

23、應(yīng)盡可能使載荷作用在活塞桿軸線上，活塞桿不允許承受偏心或橫向載荷。（6） 載荷在行程中有變化時，應(yīng)使用輸出力足夠的氣缸，并附設(shè)緩沖裝置。（7） 盡量不使用滿行程。第三章 真空發(fā)生器的設(shè)計3.1真空發(fā)生器的工作原理真空發(fā)生器由工作噴嘴，負(fù)壓室，接收室組成。壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴內(nèi)噴射出來的一束流動的流體稱為射流。射流能卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動，稱為射流的卷吸作用 ，負(fù)壓室限制了射流與外界的接觸，但從噴嘴射出的主射流還是要卷吸一部分周圍的流體向前運(yùn)動，于是在射流的周圍形成一個低壓區(qū)。若在噴嘴兩端的壓差達(dá)到一定值時，氣流則為超聲波流動，于是在負(fù)壓室內(nèi)可獲得一定的負(fù)壓。對于真空發(fā)生

24、器，若在負(fù)壓室內(nèi)通道接真空吸盤，當(dāng)吸盤與平面工件接觸，只要將吸盤腔室內(nèi)的氣體抽吸完并達(dá)到一定真空度，就可將平版吸持住。真空發(fā)生器可用于產(chǎn)生負(fù)壓，也可用作噴射器 。3.2真空發(fā)生器的分類及選擇真空發(fā)生器按其結(jié)構(gòu)組合形式分為普通真空發(fā)生器，帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器與組合真空發(fā)生器三種。真空發(fā)生器按外形分，有盒式和管式。盒式在排氣口帶有消音器，管式不帶消音器。按性能分，有標(biāo)準(zhǔn)型和大流量型兩種。標(biāo)準(zhǔn)型的最大真空度可達(dá)到88kpa，但最大吸入比大流量型小。大流量型的最大真空度為48 kpa，但最大吸入量比標(biāo)準(zhǔn)型大，可用于吸吊有透氣性的瓦楞硬紙之類的物體。普通真空發(fā)生器的供氣口接正壓氣源，排氣口接消聲器，真

25、空口接真空吸盤壓縮氣從真空發(fā)生器的供氣口流向排氣口時，在真空口產(chǎn)生真空。當(dāng)供氣口無壓縮空氣輸入時，抽吸過程停止。帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器，一般真空吸盤持工件后，要放掉工件就必須使吸盤內(nèi)的真空消除。若在真空發(fā)生器引射通道流入一股正壓氣流，就能使吸盤內(nèi)壓力從負(fù)壓迅速變?yōu)檎龎海构ぜ撾x。帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器就能完成這一功能。組合真空發(fā)生器有幾種形式。主要分為：按連續(xù)耗氣和斷續(xù)耗氣兩種。真空發(fā)生器常與電磁閥，壓力開關(guān)和單向閥等真空元件構(gòu)成組件。采用一體化設(shè)計，便于安裝使用。本次設(shè)計從經(jīng)濟(jì)性，壽命性，維修性，技術(shù)性等多方面考慮，決定使用普通真空發(fā)生器從經(jīng)濟(jì)性考慮它制造成本低，生產(chǎn)普遍，采購容易，從壽命

26、考慮它使用時間長，能在惡劣條件下使用，從維修方面考慮普通真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡單，便于維修，在技術(shù)上普通真空發(fā)生器的技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，簡化設(shè)計難度。所以選用普通真空發(fā)生器。3.3真空發(fā)生器的應(yīng)用真空系統(tǒng)作為實現(xiàn)自動化的一種手段，在電子，半導(dǎo)體元件組裝，汽車組裝，自動搬運(yùn)機(jī)械，輕工機(jī)械，醫(yī)療機(jī)械，印刷機(jī)械，塑料制品機(jī)械，鍛造機(jī)械，機(jī)器人等許多方面得到廣泛的應(yīng)用。如真空包裝機(jī)械中，包裝紙的吸附，送標(biāo)，貼標(biāo)，包裝袋的啟動；電視機(jī)的顯象管，電子槍的加工，運(yùn)輸，裝配及電視機(jī)的組裝；印刷機(jī)械中的雙張，折面的檢測，印刷紙張的運(yùn)輸；玻璃的搬運(yùn)和裝運(yùn)；機(jī)器人抓起重物，搬運(yùn)和裝配；真空成型，真空卡盤等。總之，對任何具

27、體較光滑表面的物體，特別對于非金屬且不適合夾緊的物體，如簿的柔軟的紙張，塑料膜，鋁簿，易碎的玻璃及其制品，集成電路等微型精密零件，都可以使用真空吸附，完成各種作業(yè)。3.4真空發(fā)生器的主要性能3.4.1排氣特性真空發(fā)生器的排氣特性表示最大真空度，空氣消耗量和最大吸入流量三者分別與供給壓力之間的關(guān)系。最大真空度是指真空口被完全封閉時，真空口內(nèi)的真空度?？諝庀牧渴峭ㄟ^供給噴管的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），最大吸入流量是指真空口向大氣開時，從真空口吸入的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）?？諝庀牧渴怯晒ぷ鲊娮熘睆?jīng)Q定的。噴嘴直徑范圍一般為0.5-0.3mm。對同一噴嘴直徑的真空發(fā)生器，其耗氣量隨著工作壓力的增加而增加。真

28、空度有最大值，當(dāng)超過最大值，即使增加工作壓力，真空度非但沒有增加反而會下降。真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度最大可達(dá)88kpa。建議實際使用時真空度可選定在70kpa，工作壓力在0.5mpa左右。3.4.2 流量特性流量特性是指供給壓力為0.45mpa條件下，真空口處于變化的不封閉狀態(tài)下，吸入量與真空度之間的關(guān)系，為了獲得較大的真空度或較大的吸入流量真空發(fā)生器的供給壓力應(yīng)處于0.25-0.6mpa范圍內(nèi)，最佳使用范圍為0.4-0.45mpa。真空發(fā)生器的使用溫度范圍為5-60，不得給油工作。3.5真空吸盤的理論吸吊力真空吸盤的外徑稱為公稱直徑，其吸持工件被抽空的直徑稱為有效直徑d，真空吸盤的理論吸吊力f

29、為； -真空度 (kpa)d-真空吸盤的有效直徑 (m)-吸盤的有效吸著面積 (m2)這樣，若有一個真空吸盤，只要設(shè)定真空度，就可計算吸盤的理論力吸吊力。 (a) (b) 圖4-1 真空吸盤選用時應(yīng)注意吸盤的安裝方式。圖a是吸盤水平安裝時，除了要吸持住工件負(fù)載，還應(yīng)考慮吸盤移動時工件的慣性力對吸力的影響。圖b是吸盤垂直安裝時，吸盤的吸力必須大于工件與吸盤間的摩擦力吸盤的理論吸吊力是吸盤內(nèi)的真空度p與吸盤的有效吸著面積a的乘積。吸盤的實際吸吊力應(yīng)考慮吸吊工件的重量及搬運(yùn)過程中的加速度外，還應(yīng)給予足夠的余量，以保證吸吊安全。搬運(yùn)過程中的加速度，應(yīng)考慮啟動加速度，停止加速度，平移加速度和轉(zhuǎn)動加速度（

30、包括搖擺）特別是面積大的板壯物的吸吊，不應(yīng)忽視搬運(yùn)過程中的風(fēng)阻。對面積大的，重的，有振動的吸吊物或要求快速搬運(yùn)的吸吊物，為防止吸吊物脫離通常用多個吸盤進(jìn)行吸吊。這些吸盤應(yīng)該合理配置，以使吸吊合力作用點與被吸吊物體重心盡量靠近。這次設(shè)計的極限負(fù)載為40kg,所以吸吊物重量:w=409.8=392n,安全系數(shù):n=4，吸盤內(nèi)的真空度:p=8010-3 mpa d-吸盤直徑 （mm）w-吸吊物重量 （n）t-安全系數(shù)，水平吊 （t4;垂直吊t8）p-吸盤內(nèi)的真空度 (mpa)使用的吸盤的直徑為50mm，在安裝板上有10個空，最多可以安裝10個吸盤，可以根據(jù)實際情況安裝。3.6真空吸盤的材料通常吸盤是

31、由橡膠材料與金屬骨架壓制而成的。制造吸盤所使用的橡膠材料及其性能見上表。橡膠材料如長時間在高溫下工作，則使用壽命變短。硅橡膠的使用溫度范圍較寬，但在潮熱條件下工作則性能變差。吸盤的橡膠出現(xiàn)脆裂，是橡膠老化的表現(xiàn)。除過度使用的原因外，多由于受熱和日光照射所致，故吸盤宜保管在冷陰的室內(nèi)。表3.1真空吸盤的材料真空吸盤的材料吸盤的橡膠材料彈性扯斷強(qiáng)度硬度壓縮變形使用溫度透氣性耐磨性耐油性耐酸性耐堿性耐溶劑型耐臭氧電氣絕緣性搬運(yùn)物體丁腈橡膠良可良良-30-120可良優(yōu)良良可良差硬殼紙,膠合板，鐵板及其他一般供件聚氮酯橡膠優(yōu)優(yōu)良優(yōu)-30-80優(yōu)優(yōu)優(yōu)可差差優(yōu)良氟橡膠可可優(yōu)良-10-200優(yōu)良優(yōu)優(yōu)可優(yōu)優(yōu)可藥

32、品類第四章 吸附手plc控制程序設(shè)計4.1 plc總體概述plc是以cpu為核心的電子系統(tǒng)，實際上就是一種工業(yè)控制用的專用計算機(jī)，它由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的，一般小型plc的基本單元主要由cpu、存儲器、輸入和輸出模塊、電源模塊、i/o擴(kuò)展接口、外設(shè)i/o接口以及編程器等部分組成，plc的軟件系統(tǒng)也包括系統(tǒng)程序和用戶程序。plc采用的是周期性循環(huán)掃描的工作方式。plc運(yùn)行工作時，cpu對用戶程序作周期循環(huán)掃描，在無跳轉(zhuǎn)指令的情況下cpu從第一條指令開始順序逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束，然后又返回第一條指令，開始新的一輪掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采集和對輸出狀

33、態(tài)的刷新等工作。plc就是這樣周而重復(fù)的掃描循環(huán)。4.1.1 plc的應(yīng)用可編程序控制器（programmable controller）簡稱pc，早期也稱為plc(programmaboe logic controller)，區(qū)別于個人計算機(jī)的“pc”（personal computer）。plc是從60年代末發(fā)展起來的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的控制技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)融為一體，以其顯著的優(yōu)點正被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制中。傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制雖具有其自身的特點，但其控制裝置體積大，動作速度較慢，耗電較大，功能少，特別是由于它靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁

34、雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時，原有的接線和控制盤就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差。plc的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并正在迅速擴(kuò)大。對早期的plc，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當(dāng)今的plc，幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要plc。尤其是近幾年來，plc的成本下降，功能又不斷增強(qiáng)，所以，目前plc在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、石油、化工、輕工、電力、建筑、交通運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)。一般來說，小型plc主要用于單機(jī)自動化，而大、中型plc則是自動生產(chǎn)線上不可缺少的控制部件。plc主要有以下幾種控制類型：邏輯控制、模擬控制、機(jī)械加工中心的數(shù)字控制、工業(yè)機(jī)器人控制、多層分布式控制系統(tǒng)等。

35、4.1.2 plc的特點1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。如日本三菱公司的f1、f2系列plc的平均無故障時間長達(dá)30萬小時，這是一般微機(jī)所不能比擬的。與繼電器相比，采用plc控制后，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子線路來完成，用軟件程序代替了繼電器之間的繁雜連線，既方便又靈活，可靠性也大大提高了。2 控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，通用性強(qiáng)plc是一種存儲程序的控制器，其輸入和輸出設(shè)備可直接連接在plc的i/o端。即其輸入端可接無源觸點開關(guān)，其輸出可直接驅(qū)動接觸器和電磁閥等執(zhí)行元件。當(dāng)需要改變其控制系統(tǒng)的功能時，只需改變相應(yīng)的軟件程序，而不必改變plc的硬件設(shè)備。3 編程簡單、使用維護(hù)方便目前，大多數(shù)的plc均采用

36、與實際電路接線圖非常接近的梯形圖編程，這種編程語言形象直觀，易于掌握。而且plc具有故障檢測、自診斷等功能，能及時地查出自身的故障并報警顯示，使操作人員能迅速地檢查、判斷、排除故障，具有較強(qiáng)的在線編程能力，維護(hù)十分方便。4.1.3 plc的分類plc的產(chǎn)品很多，型號規(guī)格也不統(tǒng)一，通?？砂匆韵氯N情況分類：1按plc的結(jié)構(gòu)形成分類可分為大、中、小三個等級。2按plc的i/o點數(shù)分類可分為整體式和模塊式a.小型plc i/o點數(shù)在256點以下為小型plcb.中型plc i/o點數(shù)在256點以上，2048點以下為中型plcc.大型plc i/o點數(shù)在2048點以上為大型plc此外，有時將i/o點數(shù)在

37、64點以下的稱為微超小型plc。3按plc的功能不同，又可分為高、中、低檔三種。4.1.4 梯形圖的設(shè)計plc梯形圖的設(shè)計一般分為以下幾個步驟：1.對實際問題進(jìn)行分析，確定哪些是輸入量，確定哪些是輸出量。2.根椐所需的i/o點數(shù)和控制的復(fù)雜程度進(jìn)行plc選型。plc的選型主要從以下幾方面進(jìn)行考慮：(1)結(jié)構(gòu)型式的檔次。按照物理結(jié)構(gòu)，plc分為整體式和模塊式兩種。整體式一般價格較低，對于單臺僅需開關(guān)量控制的設(shè)備，選用小型整體plc就可以滿足要求；對于復(fù)雜的，要求較高的系統(tǒng)，可考慮采用模塊式大中型機(jī)，這樣可靈活配置i/o模塊的點數(shù)的類型，使其具有a/d，d/a控制，運(yùn)動控制和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。（2）

38、容量。plc容量指用戶存儲器容量（程序容量）和i/o點數(shù)兩方面的含義，選擇存儲容量可按25留出裕量。i/o點數(shù)要1015留出裕量。（3）輸出點類型的選用。plc可提供3種類型的輸出：繼電器輸出（有觸點），晶體管輸出和晶閘管輸出（無觸點），其中繼電器的輸出的plc價格便宜，適用的電壓范圍廣，交直流電壓類型均可，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，對于不頻繁通電的負(fù)載應(yīng)優(yōu)先選用此種plc；而對于頻繁通電的負(fù)載，則應(yīng)采用無觸點開關(guān)輸出，即選用晶體管或晶閘管。3.將輸入量依次分配給輸入繼電器，輸出量依次分配給輸出繼電器，畫i/o端子分配圖。4明確控制對象的控制要求，根據(jù)控制的特點和復(fù)雜程度選用前面介紹的

39、經(jīng)驗設(shè)計法，狀態(tài)分析法和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等四種設(shè)計方法中的一種進(jìn)行plc梯形圖的設(shè)計。4.2吸附手的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動過程圖4-1所示為物料搬運(yùn)真空吸附手作用示意圖，作用于生產(chǎn)線上將工件從左工作臺搬到右工作臺。真空吸附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)下降電磁閥通電時，真空吸附手下降；當(dāng)下降電磁閥斷電時，真空吸附手下降停止。只有當(dāng)上升電磁閥通電時，真空吸附手才上升；當(dāng)上升電磁閥斷電時，真空吸附手上升停止。同樣，左移右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。真空吸附手的放松夾緊由電磁控制電路控制吸附手內(nèi)部的線圈。當(dāng)該線圈通電時，真

40、空吸附手產(chǎn)生電磁吸附力，該線圈斷電時，真空吸附手的電磁吸附力消失。當(dāng)真空吸附手右移到位并準(zhǔn)備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工件時才允許真空吸附手下降。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，真空吸附手應(yīng)自動停止下降。 真空吸附手的動作過程分解如圖4-1所示。從原點開始，按下起動按鈕時，下降電磁閥通電，真空吸附手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，真空吸附手下降停止；同時接通電磁控制電路控制吸附手內(nèi)部的線圈，真空吸附手吸附工件。吸附工件，上升電磁閥通電，真空吸附手上升。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，真空吸附手右移。右

41、移到位時，碰到右限位開關(guān)，右移電磁閥斷電，真空吸附手右移停止。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，真空吸附手下降。下降到底時，碰到下限位開關(guān)，下降電磁閥斷電，真空吸附手下降停止。同時夾緊電磁閥斷電，真空吸附手放松：放松后，上升電磁閥通電，真空吸附手上升。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，真空吸附手左移。左移到原點時，碰到左限位開關(guān)，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，真空吸附手經(jīng)過8個動作完成了一個周期。 圖4-1 物料搬運(yùn)真空吸附手工作圖4.2.1 控制要求真空吸附手的操作方式分為手動操作和自動操作兩種。自動操作又分為單步、單周期(主要

42、用于調(diào)試)和連續(xù)操作方式。 圖4-2 機(jī)械手動作過程輸入/輸出檢測元件布置圖手動操作：就是用按鈕操作對真空吸附手的每一種運(yùn)動單獨進(jìn)行控制。例如，當(dāng)選擇上下運(yùn)動時，按下起動按鈕，真空吸附手上升；按下停止按鈕，真空吸附手下降。當(dāng)選擇左右運(yùn)動時，按下起動按鈕，真空吸附手左移；按下停止按鈕，真空吸附手右移。當(dāng)選擇夾緊/放松運(yùn)動時，按下起動按鈕，真空吸附手夾緊；按下停止按鈕，真空吸附手放松。 單步操作：每按次起動按鈕，真空吸附手完成一步動作后自動停止。 單周期操作：真空吸附手從原點開始，按一下起動按鈕，真空吸附手將自動完成一個周期的動作，然后停止在原起始點位置。 連續(xù)操作：真空吸附手從原點開始，按一下起

43、動按鈕，真空吸附手的動作將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 在工作中若按一下停止按鈕，則真空吸附手動作停止。重新起動時，須用手動操作方式將真空吸附手移回原點，然后按一下起動按鈕，真空吸附手又重新開始連續(xù)操作。 在工作中若按一下復(fù)位按鈕，則真空吸附手將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點，自動停止。4.2.2 plc輸入輸出(io)分配及型號選擇1(io)點的分配與編號如圖4-3所示為(io)點的分配與編號2plc型號選擇根據(jù)所需的(io)點數(shù)為18/6，考慮留有一定的余量，可選用一般小型plc。本例選用fx2-48mr型plc。4.3 吸附手plc控制程序設(shè)計4.3.1程序整體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計因為手動

44、操作時，各種動作都是用按鈕控制，其程序可獨立于自動操作程序而單獨設(shè)計，因此，總程序可分為兩段獨立的部分：手動操作程序和自動操作程序。自動操作程序中包括單步、單周期及連續(xù)運(yùn)行方式，如圖4-4。圖4-4 程序整體結(jié)構(gòu)安排當(dāng)選擇手動操作方式時，x07接通，其動斷觸點斷開，執(zhí)行手動程序，并由于xl0、x11和x12的動斷觸點為閉合，則跳過自動程序段。若選擇單步、單周期或連續(xù)運(yùn)動的任一種方式都將跳過手動程序段而執(zhí)行自動程序。4.3.2手動操作程序設(shè)計手動操作控制簡單，不需要進(jìn)行過程的步進(jìn)控制，可按照一般繼電器控制的經(jīng)驗設(shè)計法來設(shè)計，如圖4-5所示，程序中設(shè)置了連鎖保護(hù)，以避免誤動作，由于機(jī)械手只有處于上

45、限位置時才允許左右移動。因此在左右移動中，加入了x02作上限連鎖。機(jī)械手的夾緊/放松動作由一個電磁閥控制，所以用set使y00置位(夾緊)，用rst使y00復(fù)位(放松)。 圖4-5 機(jī)器手手動程序梯行圖4.3.3 自動操作程序設(shè)計圖中s00是初始步，s101-s108代表機(jī)械手動作的八步。在初始狀態(tài)時，上限位開關(guān)x02和左限位開關(guān)x04被壓下接通，狀態(tài)s101s108均被復(fù)位，原位指示燈亮。 當(dāng)選擇連續(xù)工作方式時，x12接通，按下啟動按鈕，x00接通，步s101置位，y01接通，機(jī)械手下降，到位后下限位開關(guān)x01被接通。轉(zhuǎn)移到步s102接通，同時系統(tǒng)程序?qū)⒉絪l01復(fù)位。sl02的stl觸點驅(qū)動yoo置位，t00開始計時，機(jī)械手夾緊工件。延時3s后，t00常開觸頭接通，使步s103接通。s103接通后驅(qū)動y02接通，機(jī)械手上升。到位后壓下x02，機(jī)械手開始右移，就這樣一步一步地執(zhí)行下去。最后一步sl08接通后，機(jī)械手左移回原位。壓下x04，因x12已接通。所示程序轉(zhuǎn)入步s101，開始下一個循環(huán)，當(dāng)選擇開關(guān)位于復(fù)位時，x13接通，機(jī)械手完成最后一個循環(huán)后返回初始步停下。 當(dāng)選擇單周期時，x11接通，機(jī)械手按連續(xù)運(yùn)行的過程循環(huán)次后返回初始步s00，并停止在原位，若需