機械手搬運裝配裝置設(shè)計

1、蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013-2014-2 機電專業(yè)學(xué)期項目（如：機電設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)建與維護）項目報告選題：機械手搬運裝配裝置設(shè)計學(xué)生姓名：智林朱振陳晨毛佳檜吉鈺嘉班級：機電12304指導(dǎo)教師：孫麗娜機電工程系制項目簡介1.一、項目總體方案 3.（一）系統(tǒng)總體方案概述 3.（二）控制要求3二、電氣原理設(shè)計 4.（一）硬件設(shè)計4.1、主電路4.2、PLC I/O接口電路與輔助電路 5（二）軟件設(shè)計.6.1、I/O地址分配表6.2、控制流程圖設(shè)計7.3、PLC梯形圖7.（三）電器元件選型 161、主要元件選型162、元件明細(xì)表18三、電氣安裝工藝設(shè)計19（一）電器元件布置圖 19（二）電氣元件

2、接線圖 20（三）操作盤接線與布置圖 22四、項目總結(jié)23五、參考文獻24項目簡介現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性 生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。 但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連 續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中 心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機 械手的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機械化奠定了良好的基礎(chǔ)。機械手是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機械 手具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、維修容易的

3、優(yōu)勢，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前 我國常把具有上述特點的機械手稱為專用機械手，而把工業(yè)機械人稱為通用機械手。簡而言之，機械手就是用機器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作 位置，或按照工作要求以操縱工件進行加工。機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手，也即本文所 研究的對象。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要 編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它是除具備普通機械的物理性能之外， 還具備 通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(Manipulator )。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)， 后來發(fā)展到用無線

4、電訊號操作機械手來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機械手，主要附屬于自動機床或自動生產(chǎn)線上， 用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外通常被稱之為 “ Mecha nical Hand',它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的， 因此是專用的。對于現(xiàn)代智能機械手而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和 語言識別裝置等。1目前研究主要集中在賦予機械手“眼睛”，使它能識別物體 和躲避障礙物，以及機械手的觸覺裝置。機械手的這些組成部分并不是各自獨立要實現(xiàn)機械手所相互影響和相互的，或者說并不是簡單的疊加在一起， 從而構(gòu)成一個

5、機械手的 期望實現(xiàn)的功能，機械手的各部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、 制約。2#一、項目總體方案（一）系統(tǒng)總體方案概述：現(xiàn)有自動化機械手，主要由一臺2相混合部進電機做底座，六臺伺服電機驅(qū) 動，根據(jù)加工需要，要求PLC對機械手進行改造。本機械手包括水平滑臺底座和六關(guān)節(jié)的機械手臂兩部分組成。其中水平滑臺底座由一臺2相混合式步進電機驅(qū)動，通過絲滾珠絲杠傳動（軸上裝有光電編碼 器）。機械手臂的六個關(guān)節(jié)分別由一臺伺服舵機（簡易的伺服電機）驅(qū)動，可以 實現(xiàn)空間上六個自由度的運動2 （伺服舵機已經(jīng)配有專用的控制板和編程軟件）。 水平滑臺左端零點上側(cè) A點放置零件一，左端零點下側(cè) B點放置零件二，由機 械手先抓

6、取零件一搬運到滑臺右端150mm處上側(cè)C點，再拾取零件二搬運并安 放到零件一上。（二）控制要求:（1）控制模式分為“手動”，“自動”，“搬運組裝”三種（2）“手動”模式下，按下“前進”或“后退”按鈕，水平滑臺向左或向右運 動，松開按鈕，則停止。（3）“自動”模式下，機械臂從左側(cè)運動，抓取物件然后返回左側(cè)零位，然后 放下物件，任意按下停止按鈕，工作結(jié)束。（4）“搬運組裝”模式下，機械手在左側(cè) A零點抓取零件，水平滑臺向右運動 到終點位置。放下物件后歸位，然后在左側(cè)B零點位置抓取零件，向右運動到終 點位置放在物件一上面，完成裝配，然后返回初始位，完成一個周期。任意按下停止按鈕，工作結(jié)束。二、電氣原

7、理設(shè)計（一）、硬件設(shè)計1、主電路一就44,主軸電機旋轉(zhuǎn)電機機械手電機圖2.1主電路控制原理：KM1，KM2向電機左右旋轉(zhuǎn)，KM5,KM6分別控制步進電機正反轉(zhuǎn)，KM3,KM4分別控制轉(zhuǎn) 分別控制機械手上下夾取工件。252、PLC I/O接口電路與輔助電路*-KM.Y0Y1 .cmnL4 TFX2N-48MRxr comL N XO XI XI X3 X4圖2.2 PLC輸入輸出接口電路PLC控制電路的各種運行。工作過程分析：設(shè)備電源QF接通，按下開關(guān)SB1,按下選擇SB3，處于手動模式 按下選擇開關(guān)SB4,處于自動模式。按下選擇開關(guān)SB5，處于搬運組裝模式。按下停止按鈕SB2,設(shè)備停止運動。按

8、下暫停按鈕SB6,設(shè)備暫停運動。按下前進開關(guān)SB7,設(shè)備前進。按下后退開關(guān)SB8,設(shè)備后退。I嗎圖2.3輔助電路（二八軟件設(shè)計1、I/O地址分配表INPUT（輸入）號3輸入信OUTPUT（輸出）輸出信號X0SB1啟動按鈕Y0KA1步進電機前進X1SB2停止按鈕Y1KA2步進電機后退X2SB3手動模式按鈕Y2KA3轉(zhuǎn)向電機左轉(zhuǎn)X3SB4自動模式按鈕Y3KA4轉(zhuǎn)向電機右轉(zhuǎn)X4SB5搬運組裝Y4KA5機械手下降抓 取物件X5SB6暫停按鈕Y5KA6機械手上升X6SB7前進按鈕X7SB8后退按鈕X12傳感器X14傳感器X15傳感器X16傳感器X17傳感器2、控制流程圖設(shè)計開始SB1V；模式選擇按下手動

9、按鈕SB2f 1按下自動按鈕SB3按下搬運組裝按鈕SB4J4按下SB5 按下SB6電機前進機械手向左擺動JJ步進電機步進電機到最右處抓取工件正傳反轉(zhuǎn)機械手?jǐn)[動機械手回到初始位抓取工件回到最左側(cè)電機向右運動放下工件機械手向左擺動放下工件機械手回到初始位置電機向左運動機械手向右擺動抓取工件機械手向左擺動丄電機向右運動機械手向左擺動放下工件電機向左運動回到初位1093、PLC梯形圖M8002卄SETSIL1Jxooo卄XOOl(KUOMIOX005卄xoooMJOT卜SO4MO1002卄XOOI卄5J0TOSETSETSTI.SOS：JCS100S201011S306S31S31S32鴇26#S3I

10、 M20(TO3100STLS3IK10rin-SETS35-STLS3.5P001K10： rsT5713S3I M20(TO3536SET112'SIL S36S36 吧 07#S3I M20(TO3121122133S37M207#S3813117178SILV20SRS100S100XQ16SETSRS101S101S101M20K25S102510281517e190191S1C2 M20T10H-W5)K2510)SETSIOS(STLS103S103M20II(YQ03K10<T11Til'STLS10IS10I1017S105 M

11、JOT Hq IMmiK25T12T10一| |SETS1061 *-Pu233pmS106S1U& 肥 0I咖K25113HF<T13SET S107STL S1O710S107VI20MTilSI OS貯。265P003K10HSETS108SILS108r013)SETSI09STLS109S109X015271275STL SI 10S110M20-I |1 -Vi .04K2515T15| |SET SillSTL Sill102110#11SIHM20K25SI 12STLS11L'299S112TM20K101023311an12329SU3卄XOL7卄51

12、11卄X01I卄STL8113'000SETSillSTLSill(Y002SETS115(STL8115S115 H2OT1RT卜T19HF004)K25T1H)SETS11&STLS115:：005)K25廟)SETsir1025STL511713#STL5117117M20l<10T2O )T2CHFSU8STLSI 18118 M2C屈一|lpkFX012YOfllSETS1OORET13#STL511713#STL511713(三) 電器元件選型1、主要元件選型(1) PLC選型13#STL511713#STL5117T；rn八 tp. -ipl I_LJ_1】

13、1_I_IIMnSUBSH1327STL511713#STL5117(1).靈活的配置除了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外,6個基本單元中13#的每個單元可擴展至 2561/0 (2). 高速運算 基本指令：0.08us/指令,應(yīng)用 指令:1.52至幾百us/指令(3).突出的寄存器容量 FX2N系列包括8K步內(nèi) 置RAM寄存器,用一個寄存器盒可擴展到16RAM或 EEPR0M (4).豐富的元件資源3072點輔助繼電器,256點計時器,235點計數(shù)器,8000數(shù)據(jù)存儲器pic技術(shù)參數(shù)：FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-2

14、5點的獨立用途外，還可以適用于在多個基 本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛 需要的PLC系統(tǒng)配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊， 可進行16-256點的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種可選用 16/32/48/64/80/128 點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛?據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。令人放心的高性能程序容量：內(nèi)置800步RAM可 輸入注釋)可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。(2)步進電機的選擇步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取

15、決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)， 而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號， 它就驅(qū)動步進電機 按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度 一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量， 從而達到準(zhǔn)確定位的 目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。2、元件明細(xì)表代號元件名稱型號規(guī)格數(shù)量M1步進電機57BYG250AC380V2.75A1M2機械手130MB100A-011000AC380V 5A1M3轉(zhuǎn)向J52-47KW,380V,15.2A1QF斷路器DZ47 3P D40AC380V 40A1PLC可編程控制

16、 器FX2N-48MR1FU熔斷器RL6-63/3512KM交流接觸器CJ20-16/22AC380V 16A3SB1SB8按鈕LAY3380V,3A,綠色7SB2按鈕LAY3380V,3A,紅色1KA中間繼電器OZ-SS-105LM124v, 3A6SQ行程開關(guān)LXW5380v， 10w529三、電氣安裝工藝設(shè)計（一）、電器元件布置圖1414#（二）電氣元件接線圖1 *24PX:4?1叫33菇J103030531DZ1DZ2DZ3DZ4DZ5DZ6DZ7DZSDZ9DZIODZllDZ12123456789101112uVwMlMIMlM2M2MSMJM3#（三八 操作盤布置圖與說明操作板說明：SB1 :開始按鈕SB2:停止按鈕SB3:手動模式按鈕SB4:自動模式按鈕SB5:搬運組裝模式按鈕SB6 :暫停按鈕SB7:前進按鈕SB8 :后退按鈕四、項目總結(jié)：在本項目總我們遇到了一些問題： 、PLC程序的設(shè)計，因為在做此項目時用到許多陌生的指令所以編程時遇到了 問題，首先我們通過查找資料，最后我們通過問指導(dǎo)老師解決了此問題。 、步進電機部分設(shè)計，因為我們對步進電機了解的不過深入， 我們也通過查找 資料和向老師請教解決了問題。在此過程中我們也學(xué)到了很多： 、我們能夠完整的對一個機械設(shè)備的設(shè)計；、我們學(xué)會