注塑機(jī)機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)方案

目錄題目：模具注塑機(jī)機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)1前言3引言3一、機(jī)械手的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀3二、機(jī)械手的前景及方向5三、本課題的研究意義6第一章機(jī)械手硬件設(shè)計(jì)7一、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)7二、機(jī)械手的動(dòng)作過程8三、主要部件及零件及要求8四、運(yùn)動(dòng)方式和工作過程8五、PLC控制方式8第二章電路設(shè)計(jì)9一、主線路9二、PLC控制及I/O分配9第三章軟件設(shè)計(jì)12一、編程工具12二、梯形圖如下13三、指語句令表151/40第四章整機(jī)調(diào)試18一、手動(dòng)控制過程18二、自動(dòng)運(yùn)行控制過程18總結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)212/40題目：模具注塑機(jī)機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)作者：王家歡【摘要】機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)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。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手，它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)1/40械手的優(yōu)點(diǎn)，既節(jié)省了行程開關(guān)和PLC的I/O端口，又達(dá)到了簡便操作和精確定位的目的?！娟P(guān)鍵字】氣動(dòng)機(jī)械手、注塑機(jī)機(jī)械手、機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)、PLC控制2/40Moldinjectionmoldingmachine

manipulatorcontrolcircuitdesignAuthor:WangJiaHuan【Abstract】Therobotisamechanizedandautomatedproductionprocessdevelopedanewtypeofdevice.Inthemodernproductionprocess,themechanicalhandhasbeenwidelyusedinautomaticproductionlines,robotshavebecomethehi-techdevelopmentandproductionofneighborhoodandquicklymadeupaHallofemergingtechnology,itisevenmoretopromotethedevelopmentofmechanicalhands,makingrobotbetterabletoachievewiththecombinationofmechanizationandautomation.Althoughtherobotisnotasflexibleasstaff,butithastorepeattheworkandlabor,Idonotknowfatigue,notafraidofdanger,thepowerofliftingaheavyobjectlargerthanmanualforcecharacteristics,therefore,mechanicalhandhasbeenofgreatimportancetomanysectors,andYueLaihasbeenappliedmorewidely.Robottechnologyrelatedtomechanics,mechanics,electricalhydraulictechnology,automaticcontroltechnology,3/40sensortechnologyandcomputertechnologyandotherfieldsofscience,isacross-disciplinaryintegratedtechnology.Robotisakindofpositioningcontrolcanbeautomatedandcanbere-programmedtochangeinmulti-functionalmachine,whichhasmultipledegreesoffreedomcanbeusedtocarryanobjectinordertocompletetheworkindifferentenvironments.Robot-drivenapproachcanbeclassifiedaccordingtohydraulic,pneumatic,electricandmechanicalmanipulator.Thisdesignbelongstoahybridrobotmanipulator,whichcombineselectricandpneumaticmanipulatorbenefits,savingthetripswitchandthePLC,I/Oports,butalsotoachieveasimpleoperationandprecisepositioningpurposes.[Keywords]pneumaticmanipulator,injectionmoldingmachinemanipulator,manipulatorcontrolcircuitdesign,PLCcontrol4/40引言機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特5/40點(diǎn)，因此，機(jī)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。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手的分類機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號(hào)操作機(jī)來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國外稱為“MechanicalHand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機(jī)械手，國外稱為機(jī)器人。本課題所做的機(jī)械手是屬于第三類機(jī)械手。一、機(jī)械手的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀6/40機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫M。聯(lián)邦德國機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。7/40前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進(jìn)口。目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。近20年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。從各國的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來看，近30多年來，氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代，液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為9:1，而30多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家，該比例已達(dá)到6:4,甚至接近5:5。我國的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開始，氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上，高于中國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。8/40氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。所以，氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動(dòng)機(jī)械手。車身在每個(gè)工序的移動(dòng)；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采用了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過程的高度自動(dòng)化，堪稱是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對(duì)加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量包裝；用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝9/40氣動(dòng)機(jī)械手；自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣動(dòng)機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械壬箋"手等0二、機(jī)械手的前景及方向＜一）重復(fù)高精度機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。＜二）模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不10/40同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對(duì)機(jī)械手中的移動(dòng)模塊?！慈o給油化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長?！此模C(jī)電氣一體化由“可編程序控制器-傳感器-氣動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件，使氣動(dòng)技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來越離不11/40開PLC,而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。三、本課題的研究意義機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特12/40點(diǎn)，因此，機(jī)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。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將有越來越多的機(jī)械手用于上料、混合、自動(dòng)裝卸模具、回收廢料等各個(gè)工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。研究本課題既是對(duì)前沿科技的一次近距離接觸，又是對(duì)我們在大學(xué)期間多門課程學(xué)習(xí)的一次綜合檢驗(yàn)和提高，同時(shí)可以為我們積累寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。13/40第一章機(jī)械手硬件設(shè)計(jì)一、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)機(jī)械手是一種能模擬人的手臂動(dòng)作，按照設(shè)定程序、軌跡和要求，代替人手進(jìn)行抓取、搬運(yùn)工件或操持工具的機(jī)電一體化自動(dòng)裝置。能夠?qū)崿F(xiàn)水平、垂直的抓取或放置物品，具有操作范圍大，靈活性好，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)?？删幊炭刂破鳎≒LC＞是一種專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置。由于其具有可靠性高，功能強(qiáng)，編程簡單，人機(jī)交互界面友好等特性而廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)執(zhí)行元件。在非超載情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)目。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差而無累計(jì)誤差的特點(diǎn),使其在速度、定位等控制領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手，它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)，既節(jié)省了行程開關(guān)和PLC的I/O端口，又達(dá)到了簡便操作和精確定位的目的。14/4015/40二、機(jī)械手的動(dòng)作過程圖1為機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)械結(jié)構(gòu)：機(jī)械手手臂的左右運(yùn)動(dòng)（水平方向>由伸縮步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制；上下運(yùn)動(dòng)（垂直方向>由升降步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制；機(jī)械手的夾緊裝置采用氣缸和真空吸盤，其夾緊采用伸縮缸擠壓排氣式靠外力將吸盤皮壓向被吸物體表面，吸盤內(nèi)腔空氣被擠壓出去，形成吸盤內(nèi)腔負(fù)壓，松開采用電磁閥控制向吸盤內(nèi)通入空氣的方法來實(shí)現(xiàn)，整個(gè)夾緊與松開由電磁閥控制。另外，改機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作，系統(tǒng)還有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、PLC控制模塊和行程控制元件。三、主要部件及零件及要求1、吸盤吸盤是機(jī)械手用于吸取工件的部件，要求其吸取工件牢固、定位準(zhǔn)確。手部由吸盤、吸盤桿、連桿、支承座、拉頭和吸盤組成。2、手臂手臂是機(jī)械手執(zhí)行機(jī)械過程的重要部件，其作用是將被吸取的工件送到規(guī)定的位置上，它具有伸縮、升降二個(gè)自由度。<1）伸縮機(jī)械。伸縮機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較大的剛度和強(qiáng)度，并具有導(dǎo)向和定位裝置。它由導(dǎo)向桿、導(dǎo)向塊和定位螺母組成。<2）升降機(jī)構(gòu)。手臂前伸部分與固定部分保持平衡，以減少手臂的偏重力矩。16/40四、運(yùn)動(dòng)方式和工作過程1、機(jī)械手可以根據(jù)設(shè)定程序的動(dòng)作將工件從A處搬運(yùn)到B處。2、SQ3,SQ4,SQ5,SQ6為水平和垂直方向上的行程開關(guān)＜限位開關(guān)）。3、SQ1,SQ2為原點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的光接近開關(guān)，分別用于檢測A、B兩處是否有物體。4、動(dòng)作過程：大臂上并 手臂伸出 吸盤吸緊一手臂縮-A -A回 大臂下降 吸盤松開次序依次運(yùn)行。自動(dòng)抓取A處的物體放到B處。五、PLC控制方式采用24V直流電源，采用OMROMPLC（歐姆龍PLC）控制，輸入為24點(diǎn)繼電器接點(diǎn),輸出為16點(diǎn),外部輸入電源在機(jī)內(nèi)，內(nèi)存程序循環(huán)掃描控制。機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)置為自動(dòng)方式，按下“啟動(dòng)”按鈕自動(dòng)抓取A處的物體放到B處，然后依次運(yùn)行，直到按下“停機(jī)”按鈕，機(jī)械手停止工作。17/40第二章電路設(shè)計(jì)一、主線路＜一）步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用中美合資SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)，主要由電源部分、信號(hào)輸入部分和輸出部分。電源部分：由電源模塊提供。信號(hào)輸入部分：由PLC提供。信號(hào)輸出部分：與步進(jìn)電機(jī)連接，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。＜二）檢測元件采用行程開關(guān)和光電開關(guān)。行程開關(guān)SQ3SQ4分別限制大臂下降和上升，SQ5SQ6分別現(xiàn)在手臂的伸出和縮回。光電開關(guān)SQ1用來檢測A點(diǎn)的開模信息和吸盤是否將A處的物體吸起，并輔助自動(dòng)運(yùn)行是的機(jī)械手動(dòng)作控制，光電開關(guān)SQ2用來做回零檢測，并輔助機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行。二、PLC控制及I/O分配根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作要求以及氣動(dòng)系統(tǒng)原理，其電氣執(zhí)行元件（氣動(dòng)電磁閥＞選用直流24V的型式，安全可靠，并設(shè)置了狀態(tài)顯示燈。18/40＜一）機(jī)械手動(dòng)作順序如下手臂下降一吸盤吸緊一手臂上升一手臂右行一手臂下降吸盤松開一手臂上升一手臂左行的，次序依次運(yùn)行。＜二）PLC選用1、采用24VDC，歐姆龍C系列P型機(jī)的CPM1A,輸入為24點(diǎn)繼電器接點(diǎn)，輸出為16點(diǎn)，外部輸入電源在機(jī)內(nèi)，內(nèi)存程序循環(huán)掃描控制。2、在外圍設(shè)備方面采用RS-232或RS-485通信方式，與上位機(jī)連接，外部輸入設(shè)備有行程開關(guān)、按鈕和電磁閥等。外部輸出設(shè)備有繼電器，指示燈等。3、編程時(shí)，要使用外部輸入相應(yīng)的端子設(shè)備號(hào)：外部輸入接點(diǎn)閉合，操作指示燈亮，輸出斷開，操作指示燈滅。4、時(shí)間定時(shí)器當(dāng)前值設(shè)為20ms，定時(shí)器的點(diǎn)數(shù)為TIM000-127預(yù)置值0-100ms。5、指令有LD，LD-NOT,AND，AND-NOT,OR,OR-NOT,OUT,TINN#xxx,END。6、用外圍設(shè)備編程軟件將PLC梯形圖程序用可識(shí)讀的使用指令寫入，輸入后PLC就按設(shè)計(jì)思路準(zhǔn)確地完成各種操作。利用編程軟件還可以完成每一條程序的讀出，搜索所需要的I/0記號(hào)或指令，并可檢查寫入的程序中有無語法錯(cuò)誤，正確無誤且用強(qiáng)制輸出可以測試運(yùn)行（三）PLC的I/O配線圖19/40

表2-1名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出自動(dòng)SB100000左限行程SQ600206放松SB1100105手動(dòng)SB200001工件檢測SQ100201急停SB12啟動(dòng)SB300002回零檢測SQ200202停止SB400003大臂上升SB600100回零SB500004大臂下降SB700101上限行程SQ400204大臂伸出SB800102下限行程SQ300203大臂縮回SB900103右限行程SQ500205夾緊SB100010420/40

EMsb100000KM1上_:手動(dòng)SB2011001o00001?啟動(dòng)SB3KM2下——0000201300停機(jī)SB41__T_0000301200KM3伸_回零585n~\iT_00004,口嫡101500KM4縮_SQ1.. 一——00201S畛——0020201400KM5吸_SQ>00203SQV 00204n小八KM6松SQ5_01600- 00205SQ^——00206上SB6-n T-——00100下SB7nn ..-1■一00101伸SB8 n^1-00102縮S呼一00103吸SB10T_00104松SB11rn急停SB12 .上—00105[ 121/40

000000110000001013000000200003 0120000004015000020100202014000020300204016000020500206KM1KM2KM3KM4KM5KM6「二縮_吸松手動(dòng)SB2L_T啟動(dòng)SB3二工—停機(jī)帶回零SB5—7P―_SQ^S畛SQ3-S吵S要S等上SBb下SB7；一伸SB81—手―縮SB9,一7—吸SB10一手—松SB11T001000010100102001030010400105急停SB1222/40

ur\r\r\r\r\KM1一上手動(dòng)SB2L_T0000001100KM2下啟動(dòng)SB3Ft-000010130(.nnnnnKM3伸停機(jī)帶0000200003 01200-0000401500-八cm1回零SB5TKM4縮_SQ^KM5吸S畛P0201S智P020201400-00203S吵a_0020401600-00205-00206KM6松S等上SBb下SB7L_t00X0000101急停SB12伸SB8于縮SB9,手-00102吸SB10—丁-00103松SB11__SP-00104001051I-1圖2-123/40〈三）控制界面圖2-2如圖2-2，為該機(jī)械手的控制界面，左邊為檢測元件的指示燈，其中SQ1、SQ2是光電開關(guān)只是燈，SQ3、SQ4,SQ5、SQ6分別指示機(jī)械手上下、伸縮是否到位。右邊為該機(jī)械手的動(dòng)作控制按鈕面板，紅色為急停按鈕。第三章軟件設(shè)計(jì)一、編程工具編寫PLC程序時(shí)使用了歐姆龍編程軟件CX-Programmer7.324/40二、梯形圖如下MO301{CXXW5)CXXXXX){(XXXXX))<10,00>a02al5a22a41a49a56a59a74cxxxxsgX21)<：11.00>a09b43圖3-125/4026/40ffiXXXM{000047)(XXXKSgX58}mm3{(XXX)30)QQQOD5{000055}<BMOOO(bit)>F0P21<15,00>圖3-227/40COT007{0DM72)OOMIO(XXXXJ9｛口笫獨(dú)力<17,00>a07a61a81<18,00>b03a06a24a31圖3-3三、指語句令表：表3-1序號(hào)指令序號(hào)指令操作數(shù)1LD000042AND002023OR010004ANDNOT018005OUT010006LD001007AND018008LD017009LD0010010OR0110011ANDLD12ORLD13LD0020114AND0020515OR0020628/4016AND16AND0100017ORLD18ANDNOT0050119ANDNOT0020420ANDNOT0000321OUT0110022LD0020423AND0100024LD0010225AND0180026ORLD27ANDNOT0050328ANDNOT0020529ANDNOT0000330OUT0120031LD0010132AND0180033LD0060234LD0010135OR0130036ANDLD37AND0020638ORLD39LD0020640OR0020541AND0020442AND0100043ORLD44ANDNOT0110045ANDNOT0020346ANDNOT0000347OUT0130048LD0020549ANDNOTTIM00050AND0100051LD0010452AND0180053ORLD54ANDNOT0000355OUT0140056LD0020557AND0100058TIM00059#002060LD0020461AND0100062AND0020563LD0170064LD0010365OR0150066ANDLD67ORLD68LD0010369AND0180070ORLD71ANDNOT0120072ANDNOT0020673ANDNOT0000374OUT0150075LD0020376AND0100077LD0010578AND0180079ORLD80ANDNOT0000381OUT0160082LD0000283OR0170029/4084ANDNOT0020285OUT0170086LD0000187OR0180088ANDNOT0000289ANDNOT0000090OUT0180091END30/40第四章整機(jī)調(diào)試為了有效的控制自動(dòng)話機(jī)械手，在進(jìn)行自動(dòng)話編程控制前先進(jìn)行手動(dòng)控制。一、手動(dòng)控制過程在進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行前先檢查PLC控制程序，確定無誤后，啟動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行回零，然后：手臂上升一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。手臂右行一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。手臂下降一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。吸盤吸緊工件一動(dòng)作是否完成〈是否將工件吸起），光電開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。手臂上升一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。手臂左行一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。31/40?手臂下降一動(dòng)作是否完成，行程開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。?放下工件一動(dòng)作是否完成，光電開關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。上述動(dòng)作如果能實(shí)現(xiàn)，說明機(jī)械手的手動(dòng)功能正常，反之則需對(duì)不能正常完成的部分進(jìn)行調(diào)試。二、自動(dòng)運(yùn)行控制過程在進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行前先檢查PLC控制程序，確定無誤后，啟動(dòng)機(jī)械手，回零準(zhǔn)備自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)控制過程中需要完成的的動(dòng)作過程是：自動(dòng)抓取A處的物體放到B處。PLC需要實(shí)現(xiàn)：大臂上升、手臂伸出、吸盤吸緊、手臂縮回、大臂下降、吸盤松開全過程的自動(dòng)運(yùn)行控制。上述動(dòng)作如果能實(shí)現(xiàn)，說明機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行功能正常，反之則需對(duì)不能正常完成的部分進(jìn)行分析可能的原因然后進(jìn)行調(diào)試調(diào)試。32/40總結(jié)在畢業(yè)論文即將完成之際，對(duì)我制作的過程做一個(gè)總結(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的給產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及CAD等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這都是我希望看到的也正是我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目之所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種設(shè)計(jì)合理的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種產(chǎn)品的加工方法，我都是隨著設(shè)計(jì)