機(jī)械手及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式河北工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)說明書課程題目:機(jī)械手及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化—機(jī)電方向班級(jí):機(jī)制11班姓名:唐科學(xué)號(hào)110070118指導(dǎo)老師:楊玉敏整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄第一章緒論1.1題目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.2題目概況。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.3氣動(dòng)機(jī)械手。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.4氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31.5課題的現(xiàn)實(shí)意義。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4第二章氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能2.1機(jī)械手移動(dòng)動(dòng)作示意圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。52.2機(jī)械手操作面板圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。52.3機(jī)械手的輸入\輸出信號(hào)定義圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。62.4機(jī)械手順序動(dòng)作的要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6第三章機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。83.2機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。83.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。93.4機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。93.5氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。93.6末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。103.7升降手臂的設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。123.8平移手臂的設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14第四章機(jī)械手控制設(shè)計(jì)4.1PLC的簡(jiǎn)介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。164.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。164.3PLC的系統(tǒng)組成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。164.4PLC的定義及選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。174.4.1機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分配表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。174.4.2原理接線圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。184.4.3控制程序流程圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。194.5機(jī)械手控制軟件設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。214.5.1控制系統(tǒng)程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。214.5.2手動(dòng)單步操作程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。214.5.3機(jī)械手系統(tǒng)梯形圖。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。234.5.4語句表程序設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié)整理為word格式整理為word格式整理為word格式 第一章緒論機(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，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。 1.1題目要求題目：機(jī)械手及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：機(jī)械手的各動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，并由電磁閥控制1.2題目概況機(jī)械手在專用機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線上應(yīng)用十分廣泛，主要用于搬動(dòng)或裝卸零件的重復(fù)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12643—90）對(duì)機(jī)械手的定義是“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可以在空間抓放物體，或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置”。機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類。專用機(jī)械手：它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單、工作對(duì)象單一、具有固定程序，適用于大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手、自動(dòng)換刀機(jī)械手等。通用機(jī)械手：它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)、程序可變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，它的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。1.3氣動(dòng)機(jī)械手氣動(dòng)機(jī)械手與其他控制方式的機(jī)械手相比，具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。氣動(dòng)機(jī)械手是在已有的機(jī)械手基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，二者之間的區(qū)別在于氣動(dòng)機(jī)械手發(fā)展的起點(diǎn)高，它強(qiáng)調(diào)模塊化的形式，把專用機(jī)械手和通用機(jī)械手結(jié)合起來?，F(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)由感知部分、控制部分、主機(jī)部分和執(zhí)行部分四個(gè)方面組成。人們可以根據(jù)應(yīng)用情況的不同，選擇相應(yīng)功能和參數(shù)的模塊。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，代表著氣動(dòng)機(jī)械手今后的發(fā)展方向，也始終貫穿著氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展及實(shí)用性。因此，氣動(dòng)機(jī)械手可以代替一些功能不理想的工業(yè)機(jī)械手的地位，在目前的工業(yè)自動(dòng)化線上有著及其廣泛的應(yīng)用前景。1.4氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)整理為word格式整理為word格式整理為word格式盡管世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，使得氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展受到一定的影響。然而，作為新興科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展必將勢(shì)不可擋。目前氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)：1、機(jī)構(gòu)模塊化2、控制智能化3、感覺功能變強(qiáng)4、系統(tǒng)應(yīng)用與集成化5、可靠性越來越高6、易操作更靈活7、向微型化方向發(fā)展1.5課題的現(xiàn)實(shí)意義機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)械手逐漸成為一門新興學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、裝配、機(jī)加等各個(gè)行業(yè)。特別是在超重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性等惡劣的生產(chǎn)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視?？傊?，機(jī)械手是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，國內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用與發(fā)展?？删幊炭刂破鳎≒LC）是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)工業(yè)控制裝置。隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在硬件配置、軟件編程、通訊聯(lián)網(wǎng)功能以及模擬量控制等方面均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，通過此次設(shè)計(jì)可以更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)PLC的相關(guān)知識(shí)，了解世界先進(jìn)水平，盡可能的多應(yīng)用于實(shí)踐。整理為word格式整理為word格式整理為word格式第二章氣動(dòng)機(jī)械手的操作要求及功能2.1機(jī)械手移動(dòng)動(dòng)作示意圖2.2機(jī)械手操作面板圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.3機(jī)械手的輸入\輸出信號(hào)定義圖2.4機(jī)械手順序動(dòng)作的要求1)按下起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關(guān)動(dòng)作。2)左轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂左轉(zhuǎn)，至左轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作3)下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關(guān)動(dòng)作。4)啟動(dòng)傳送帶A運(yùn)行，由光電開關(guān)SP檢測(cè)傳送帶A上有無物品送來，若檢測(cè)到物品，則抓緊電磁閥通電，機(jī)械手抓緊，至抓緊限位開關(guān)動(dòng)作。5)手臂再次上升，至上升限位開關(guān)再次動(dòng)作。6)右轉(zhuǎn)電磁閥通電，手臂右轉(zhuǎn)，至右轉(zhuǎn)限位開關(guān)動(dòng)作。7)手臂再次下降，至下降限位開關(guān)再次動(dòng)作。8)放松電磁閥通電，機(jī)械手松開手爪，經(jīng)延時(shí)2秒后，完成一次搬運(yùn)任務(wù)，然后重復(fù)循環(huán)以上過程。整理為word格式整理為word格式整理為word格式9)按下停止按鈕SB2或斷電時(shí)，機(jī)械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動(dòng)時(shí)，機(jī)械手按停止前的動(dòng)作繼續(xù)工作。整理為word格式整理為word格式整理為word格式 第三章機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)機(jī)械手的種類很多，但按手臂坐標(biāo)類型來分主要有直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、SCARA型。本次是一個(gè)用于傳送帶上輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。所針對(duì)的機(jī)械手屬于直角坐標(biāo)式，如圖所示，機(jī)械手主要是由基座和手臂兩部分組成?；闹饕蝿?wù)是支撐。手臂裝在基座上，作上下直線運(yùn)動(dòng)和伸縮運(yùn)動(dòng)，手部可夾緊/放松。機(jī)械手手部機(jī)械手手部機(jī)械手橫臂機(jī)械手立柱機(jī)械手基座機(jī)械手原理圖本機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)。氣缸由電磁閥控制。驅(qū)動(dòng)部分有升降氣缸、擺動(dòng)氣缸和手部驅(qū)動(dòng)氣缸。3.2機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)在直角坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手具有2個(gè)自由度：手臂伸縮；手指升降。本設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要由3個(gè)大部件和3個(gè)氣缸組成：（1）手部，采用一個(gè)氣爪，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手爪的張合。（2）升降臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮。（3）平移臂部，采用氣動(dòng)滑臺(tái)來實(shí)現(xiàn)手臂的平移。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分,工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。根據(jù)動(dòng)力源的不同,工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。氣動(dòng)機(jī)械手因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、安全、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。因此，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案選擇氣壓驅(qū)動(dòng)。3.4機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途：車間皮帶機(jī)之間的搬運(yùn)二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：1、抓重：2Kg(夾持式手部)2、自由度數(shù)：2個(gè)自由度3、坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo)4、最大工作半徑：200mm5、機(jī)身最大中心高：415mm6、主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)：手臂伸縮行程：400mm手臂伸縮速度：300mm/s手指升降行程：200mm手指升降速度：200mm/s3.5氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)機(jī)械手氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)主要是選用合適的控制閥，通過控制和調(diào)節(jié)各個(gè)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作，設(shè)計(jì)的氣動(dòng)回路圖如圖所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式機(jī)械手氣動(dòng)回路圖本設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手完成各個(gè)運(yùn)動(dòng)的氣缸只有完全伸出和完全縮回兩個(gè)狀態(tài)，選擇兩位五通換向閥控制各個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)方向，氣缸的進(jìn)出口回路各設(shè)置一個(gè)單向節(jié)流閥，通過控制進(jìn)出口空氣流量的大小來控制氣缸執(zhí)行器動(dòng)力的大小和運(yùn)動(dòng)速度。設(shè)計(jì)中采用PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的預(yù)定動(dòng)作，既可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，又可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。3.6末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)所采用標(biāo)準(zhǔn)氣爪，不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，直接選型即可。本設(shè)計(jì)要求機(jī)械手手爪的最大持重m=2Kg，根據(jù)具體的工作要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)平行開閉型氣爪，其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)A口進(jìn)氣B口排氣時(shí)，氣缸活塞桿1伸出，通過杠桿2繞杠桿軸8回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)兩個(gè)手指4通過一組鋼球3在導(dǎo)軌5上作向外直線運(yùn)動(dòng)，兩手指便張開，松開工件。止動(dòng)塊6限制手指張開行程，定位銷7保證直線導(dǎo)軌不錯(cuò)位。整理為word格式整理為word格式整理為word格式平行開閉型氣爪結(jié)構(gòu)原理圖1-活塞桿2-杠桿3-鋼球4-手指5-導(dǎo)軌6-止動(dòng)塊7-定位銷8-杠桿軸對(duì)夾持工件進(jìn)行受力分析如圖所示，2個(gè)手指的總夾持力產(chǎn)生的摩擦力2μF必須大于夾持工件的重力mg，故應(yīng)滿足2μF>mg即F>mg/2μ式中μ—摩擦系數(shù)，本設(shè)計(jì)的夾持輔助件材料為硬質(zhì)橡膠，一般令μ=0.65；由此F>mg/2μ=2×9.8/(2×0.65)=15.1N夾持工件受力示意圖根據(jù)計(jì)算出的夾持力的大小和表3-1，可選擇合適的末端執(zhí)行器（手爪）的型號(hào)：MHZ-10D。表3-1整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.7升降手臂的設(shè)計(jì)升降手臂為機(jī)械手執(zhí)行上下伸縮運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是連接機(jī)械手末端執(zhí)行器和平移手臂的部件，它的基本作用是完成末端執(zhí)行器的伸出和縮回運(yùn)動(dòng)。升降手臂主要承受末端執(zhí)行器和夾持物件的重力，為使設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和簡(jiǎn)便化，在本設(shè)計(jì)中，伸縮手臂采用新薄型帶導(dǎo)桿氣缸（如圖）。該氣缸體積小、輕巧，耐橫向負(fù)載能力強(qiáng)，耐扭矩能力強(qiáng)，不回轉(zhuǎn)精度高，導(dǎo)向桿的軸承可選擇滑動(dòng)軸承或球軸承，安裝方便，二面接管位置可供選擇。新薄型帶導(dǎo)桿氣缸根據(jù)本機(jī)械手的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，伸縮手臂的行程為200mm，氣爪抓重約為2Kg，加上末端執(zhí)行器（氣爪）和連接板的重量，總質(zhì)量約為3Kg，由此，伸縮手臂的最大負(fù)載F=mg=3整理為word格式整理為word格式整理為word格式×9.8=29.4N。根據(jù)數(shù)據(jù)要求，初步選定為缸徑為20mm型號(hào)為MGPL20—200的氣缸作為機(jī)械手的升降手臂。伸縮手臂作上下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要克服的是摩擦阻力和慣性力，因此，氣缸所需要的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)由摩擦阻力,重力和慣性力來確定。式中—摩擦阻力，應(yīng)包括手臂與伸縮導(dǎo)軌間的摩擦阻力，活塞與密封裝置處的摩擦阻力；—手臂在啟動(dòng)過程的慣性力。其大小可按以下公式計(jì)算；其中—手臂移動(dòng)部件的重量（牛頓）；g—重力加速度（9.8米/秒2）；—啟動(dòng)或制動(dòng)前后的速度差（米/秒）；—啟動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間（秒）。慣性力的計(jì)算：本設(shè)計(jì)要求手臂升降時(shí)V=200mm/s，在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間=0.1s，啟動(dòng)速度V=V=200mm/s。==6 N由于升降運(yùn)動(dòng)，氣缸所受的摩擦力很小，可以忽略不計(jì)。所以：氣缸所需的驅(qū)動(dòng)力F驅(qū)=F摩+F慣+F=0+6+29.4=35.4N氣缸的理論驅(qū)動(dòng)力F=1/4πd2p其中d—?dú)飧谆钊麠U的直徑（米）；p—?dú)飧椎墓ぷ鲏毫Γㄅ粒?。根?jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)d=10mm，p=0.5MPa代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得F=1/4πd2p=1/4×3.14×（0.01）2×0.5×106整理為word格式整理為word格式整理為word格式=39.3 N由計(jì)算的結(jié)果可知F>F驅(qū)即氣缸提供的理論驅(qū)動(dòng)力大于氣缸實(shí)際所需的驅(qū)動(dòng)力，因此，伸縮手臂的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。3.8平移手臂的設(shè)計(jì)平移手臂為機(jī)械手執(zhí)行左右平移運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是連接機(jī)械手升降手臂的部件，它的基本作用是完成機(jī)械手左右平移運(yùn)動(dòng)的。平移手臂主要承受升降手臂，末端執(zhí)行器和夾持物件的重力，為使設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和簡(jiǎn)便化，在本設(shè)計(jì)中，平移手臂采用氣動(dòng)滑臺(tái)（如圖3-4）。該氣缸體積小、輕巧，耐橫向負(fù)載能力強(qiáng)，耐扭矩能力強(qiáng)。圖3-4氣動(dòng)滑臺(tái)根據(jù)本機(jī)械手的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，平移手臂的行程為400mm，氣爪抓重約為2Kg，加上升降手臂，末端執(zhí)行器（氣爪）和連接板的重量，總質(zhì)量約為4Kg，由此，伸縮手臂的最大負(fù)載F=mg=4×9.8=38.2N。根據(jù)數(shù)據(jù)要求，初步選定為缸徑為12mm型號(hào)為mxy12—400的氣動(dòng)滑臺(tái)作為機(jī)械手的平移手臂。平移手臂做水平直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要克服的是摩擦阻力和慣性力，因此，氣缸所需要的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)由摩擦阻力,和慣性力來確定。式中—摩擦阻力，應(yīng)包括手臂與伸縮導(dǎo)軌間的摩擦阻力，活塞與密封裝置處的摩擦阻力；—手臂在啟動(dòng)過程的慣性力。其大小可按以下公式計(jì)算；其中—手臂移動(dòng)部件的重量（牛頓）；g—重力加速度（9.8米/秒2）；整理為word格式整理為word格式整理為word格式—啟動(dòng)或制動(dòng)前后的速度差（米/秒）；—啟動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間（秒）。慣性力的計(jì)算：本設(shè)計(jì)要求手臂升降時(shí)V=300mm/s，在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間=0.1s，啟動(dòng)速度V=V=300mm/s。==11.69N摩擦力的計(jì)算：在垂直方向，可近似認(rèn)為FN=G總=.38.2N。導(dǎo)桿所受到的水平方向的摩擦力F摩=μFN其中μ—摩擦系數(shù)，氣缸導(dǎo)向桿的材料為鋼，取μ=0.2。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算F摩=μFN=0.2×38.2=7.64N所以：氣缸所需的驅(qū)動(dòng)力F驅(qū)=F摩+F慣+F=7.64+11.69=19.33N氣缸的理論驅(qū)動(dòng)力F=1/4πd2p其中d—?dú)飧谆钊麠U的直徑（米）；p—?dú)飧椎墓ぷ鲏毫Γㄅ粒８鶕?jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)d=10mm，p=0.5MPa代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得F=1/4πd2p=1/4×3.14×（0.01）2×0.5×106=39.3 N由計(jì)算的結(jié)果可知F>F驅(qū)即氣缸提供的理論驅(qū)動(dòng)力大于氣缸實(shí)際所需的驅(qū)動(dòng)力，因此，平移手臂的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。整理為word格式整理為word格式整理為word格式第四章機(jī)械手控制設(shè)計(jì)4.1PLC的簡(jiǎn)介可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC，國際電工委員會(huì)在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿中對(duì)PLC作了如下定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程”。PLC具有如下特點(diǎn)：1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)2.功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少6.維修工作量小，維修方便7.體積小，能耗低4.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域隨著社會(huì)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用面越來越廣。一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC成本下降；另一方面由于PLC的功能大大增加，能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。PLC的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類型1.順序控制PLC用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。2.運(yùn)動(dòng)控制3.過程控制4.數(shù)據(jù)控制在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)應(yīng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。5.通信控制PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I\O的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.3PLC的系統(tǒng)組成PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，但是CPU是以分時(shí)操作方式來處理各項(xiàng)任務(wù)的。PLC的工作過程可分為三部分：第一部分為上電處理，第二部分是掃描過程，第三部分是出錯(cuò)處理。4.4PLC的定義及選擇4.4.1機(jī)械手傳送系統(tǒng)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分配表名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出啟動(dòng)SB1X0夾緊SB5X10電磁閥下降YV1Y0下限行程SQ1X1放松SB6X11電磁閥夾緊YV2Y1上限行程SQ2X2上升SB7X12電磁閥上升YV3Y2右限行程SQ3X3下降SB8X13電磁閥右行YV4Y3左限行程SQ4X4左移SB9X14電磁閥左行YV5Y4停止SB2X5單步右移SB10X15原點(diǎn)指示ELY5手動(dòng)操作SB3X6回原點(diǎn)SB11X16連續(xù)操作SB4X7工件檢測(cè)SQ5X17本次設(shè)計(jì)中共有16個(gè)輸入量，6個(gè)輸出量共22點(diǎn)，查閱相關(guān)資料可知，選擇型號(hào)為FX2N—48MR的可編程控制器。整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4.2原理接線圖整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.4.3控制程序流程圖啟動(dòng) 檢測(cè)物體返回原點(diǎn) 開始下降 下降到位繼續(xù)下降夾緊物體夾緊到位繼續(xù)夾緊開始上升上升到位繼續(xù)上升整理為word格式整理為word格式整理為word格式伸出手臂伸出到位繼續(xù)伸出開始下降下降到位繼續(xù)下降放松物體放松完畢繼續(xù)放松開始上升上升到位繼續(xù)上升