氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模板

年4月19日氣動(dòng)機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)文檔僅供參考畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告課題：氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系部：電氣工程系專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí)：機(jī)電092姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXXXXX指導(dǎo)老師：XXXX．3

目錄摘要 3第一章機(jī)械手的簡(jiǎn)介 41．1概述 41．2機(jī)械手的組成 41．3機(jī)械手的應(yīng)用 41．4機(jī)械手應(yīng)用 4第二章機(jī)械手機(jī)械設(shè)計(jì) 52．1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52．2機(jī)械手的工作原理 62．3機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì) 72．4手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8第三章機(jī)械手機(jī)械控制設(shè)計(jì) 103．1工作過程與控制要求 103．2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)述 113．3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12結(jié)束語 20謝辭 21參考文獻(xiàn) 22

氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要:氣動(dòng)技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，己成為自動(dòng)化不可缺少的重要手段。進(jìn)入90年代后，氣動(dòng)技術(shù)更突破傳統(tǒng)死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性進(jìn)展。再者，沖壓自動(dòng)化是解決沖壓生產(chǎn)成本及安全問題、提高沖壓生產(chǎn)企業(yè)效益的必然選擇，而沖壓機(jī)械手是沖壓自動(dòng)化的重要組成部分?？墒牵?dāng)前沖壓機(jī)械手高昂的價(jià)格卻使國(guó)內(nèi)眾多的中小沖壓企業(yè)望而卻步。PLC是以現(xiàn)代微處理器技術(shù)為核心的控制器，作為一種通用的工業(yè)控制器，其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性，另外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息；PLC采用光電隔離和濾波技術(shù)技術(shù)有效抑制外部干擾源對(duì)PLC的影響，另外PLC還可在強(qiáng)、通用性好；開發(fā)周期短，功耗小。本課題對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的的發(fā)展具有很重要的意義。關(guān)鍵詞：意義，應(yīng)用，原理，plc，機(jī)械手，氣動(dòng)控制技術(shù)第一章機(jī)械手的簡(jiǎn)介1．1概述機(jī)械手首先是由美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出了第一臺(tái)機(jī)械手。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，并用以按固定程序抓取、搬運(yùn)。它可替代人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。1．2機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，成為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需要8個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般機(jī)械手有2到3個(gè)自由度。1．3機(jī)械手的應(yīng)用機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。1．4機(jī)械手應(yīng)用機(jī)械手一般見作機(jī)床或其它機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。另外，機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用不但能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，而且能改進(jìn)熱、累等勞動(dòng)條件。

第二章機(jī)械手機(jī)械設(shè)計(jì)2．1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照機(jī)械手的不同運(yùn)動(dòng)形式，可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)能夠分為主運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。手臂和立柱的運(yùn)動(dòng)稱為主運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠淠芨淖儽蛔ト」ぜ诳臻g的位置。手腕和手指的運(yùn)動(dòng)稱為輔助運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槭滞蟮倪\(yùn)動(dòng)只能改變被抓取工件的方位，而手指的開合不能改變工件的位置和方位，因此不計(jì)為自由度數(shù)，其它運(yùn)動(dòng)均計(jì)為自由度數(shù)。本文所針正確機(jī)械手需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工位間的移料動(dòng)作，手臂具有回轉(zhuǎn)、升降及伸縮運(yùn)動(dòng)，因此采用圓柱坐標(biāo)式，相應(yīng)的機(jī)械手具有二個(gè)自由度，即回轉(zhuǎn)自由度θ(正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn))、升降自由度x(上升和下降)。由于被抓取工件是水平抓取，然后水平放置，搬運(yùn)過程中無需改變工件的姿勢(shì)，因此能夠省略手腕模塊。根據(jù)工件外形(圓筒形工件)，夾持部分采用兩指手爪，具有一個(gè)開合運(yùn)動(dòng)(夾緊和放松)。圖2-1-1圖2-1-1機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中機(jī)械手的操作對(duì)象為小型工件，所需要的驅(qū)動(dòng)力較小，同時(shí)沖壓模具能夠?qū)崿F(xiàn)工件的自對(duì)正，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低成本，機(jī)械手各自由度均采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)部分有回轉(zhuǎn)氣缸、升降氣缸和開合氣缸。2．2機(jī)械手的工作原理本機(jī)械手采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，使用的壓力為0．6MPa。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有緩沖作用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維修方便。本機(jī)械手具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度，兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)自由度和一個(gè)開合運(yùn)動(dòng)，用于將工件從源工作臺(tái)搬運(yùn)到目標(biāo)工作臺(tái)上，兩個(gè)工作臺(tái)高度不同，所在位置和機(jī)械手基座位置三點(diǎn)組成的位置組成一定角度，而且兩個(gè)工作臺(tái)與機(jī)械手基座的距離也不相同。機(jī)械手的全部運(yùn)動(dòng)由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁閥控制，整個(gè)機(jī)械手在工作中能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、上升/下降、伸出/縮回、夾緊/放松功能。其回轉(zhuǎn)自由度是經(jīng)過普通氣缸經(jīng)過齒輪/齒條傳動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，由氣缸、齒輪/齒條、齒條導(dǎo)軌和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)磁性限位開關(guān)配合完成，回轉(zhuǎn)工作行程為0°~180°(氣缸行程為0~125mm)；升降自由度和伸縮自由度直接由普通氣缸實(shí)現(xiàn)，皆由氣缸、氣缸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和磁性限位開關(guān)配合完成，其工作行程皆為0~200mm；開合運(yùn)動(dòng)由開合氣缸實(shí)現(xiàn)，工作行程為0~30mm，由于氣缸行程較小，無法安裝磁性限位開關(guān)，因此其開合運(yùn)動(dòng)的限位由氣缸端蓋實(shí)現(xiàn)，即開合氣缸滿行程工作。將機(jī)械手的原點(diǎn)(原始狀態(tài))定為開始工作位的反轉(zhuǎn)限位、上升限位、縮回限位及放松狀態(tài)。機(jī)械手為實(shí)現(xiàn)移料動(dòng)作，需要以下幾個(gè)動(dòng)作：(1)豎直下降機(jī)械手升降氣缸活塞縮回，氣缸下行至下降限位，使手部夾持機(jī)構(gòu)(手爪)到達(dá)與源工作臺(tái)上的工件水平的位置。(2)夾緊機(jī)械手開合氣缸活塞伸出，手爪夾緊工件。(3)豎直上升機(jī)械手升降氣缸活塞伸出，氣缸上行至上升限位，將工件提起，同時(shí)使手爪及其所夾緊的工件到達(dá)稍微超越目標(biāo)工作臺(tái)上平面的位置。(4)正向回轉(zhuǎn)機(jī)械手回轉(zhuǎn)氣缸活塞伸出，機(jī)械手正轉(zhuǎn)至正轉(zhuǎn)限位。(5)手臂伸長(zhǎng)機(jī)械手伸縮氣缸活塞伸出至伸出限位，使手爪及其所夾緊的工件到達(dá)目標(biāo)工作臺(tái)的正上方。(6)放松機(jī)械手開合氣缸活塞縮回，手爪放松工件。(7)手臂縮短機(jī)械手伸縮氣缸活塞縮回至縮回限位。(8)反向回轉(zhuǎn)機(jī)械手回轉(zhuǎn)氣缸活塞縮回，機(jī)械手反轉(zhuǎn)至反轉(zhuǎn)限位。以上是機(jī)械手移料動(dòng)作，完成之后，目標(biāo)工作臺(tái)所在沖床進(jìn)入沖壓過程。至此，機(jī)械手的一個(gè)完整動(dòng)作循環(huán)就完成了。圖2-2-2縮回縮回上升伸出正轉(zhuǎn)夾緊放松下降反轉(zhuǎn)圖2-2-1機(jī)械手工作流程圖2．3機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)近幾十年來，產(chǎn)品更新速度越來越快，加之市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，許多企業(yè)被迫走上了多品種，中小批量的生產(chǎn)方式。因此，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和制造方式已無法適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)多樣化、快節(jié)奏的要求。為適應(yīng)這一轉(zhuǎn)變，各種新思想、新方法，例如成組技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生，模塊化思想也是其中之一。模塊化是用來描述公共單元的使用以便實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的各種變型，它的主要目標(biāo)就是確定獨(dú)立的、標(biāo)準(zhǔn)化的或可改變的單元來滿足功能的變化。模塊化設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)最初來自于Suh的獨(dú)立性公理：在好的設(shè)計(jì)中保持功能要求的獨(dú)立性。因此在可能的情況下，產(chǎn)品完成的每一個(gè)功能都應(yīng)獨(dú)立于產(chǎn)品完成的所有其它功能，這個(gè)公理就要求尋找物理結(jié)構(gòu)獨(dú)立性與功能獨(dú)立性之間的統(tǒng)一。在模塊化設(shè)計(jì)的早期主要根據(jù)兩個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征來定義模塊性：一是在物理結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)之間的相似性；二是極小化物理元件之間附加的相互作用。即模塊化產(chǎn)品或部件從功能結(jié)構(gòu)中的功能元件向產(chǎn)品的物理元件有一對(duì)一的映射關(guān)系。要建立模塊庫，首先要將產(chǎn)品劃分成若干模塊，劃分的一般原則為：(1)盡量減少產(chǎn)品包含的模塊總數(shù)，簡(jiǎn)化模塊自身的復(fù)雜程度，以免模塊組合時(shí)產(chǎn)生混亂；(2)以有限的模塊數(shù)來獲得盡可能多的實(shí)用組合方案，以滿足用戶的需要；(3)劃分中應(yīng)使模塊具有一定的功能獨(dú)立性和結(jié)構(gòu)完整性；(4)要充分注意模塊間的結(jié)合要素，以便于結(jié)合和分離；(5)要考慮模塊的劃分對(duì)產(chǎn)品的精度、剛度帶來的影響；(6)模塊單元的劃分必須考慮經(jīng)濟(jì)因素等。模塊式機(jī)械手是將一些通用部件，根據(jù)作業(yè)的要求，選擇必要的能完成預(yù)定機(jī)能的單元部件，以基座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合，配上與其相適應(yīng)的控制部分，即成為能完成特殊要求的機(jī)械手。經(jīng)過模塊選擇與組合以構(gòu)成一定范圍內(nèi)的不同功能或同功能不同性能、不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。而且在產(chǎn)品變化或臨時(shí)需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時(shí)，能夠允許方便的改動(dòng)或重新設(shè)計(jì)其新部件，能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。氣動(dòng)通用機(jī)械手按其功能分析可分為基座、立柱、手臂、手腕、手部模塊。其中手臂模塊和手部模塊是該機(jī)械手的基本模塊，并能夠細(xì)分為不同功能的局部模塊。立柱模塊和手腕模塊為可選模塊，如機(jī)械手需要手臂的升降功能則可省略立柱模塊。各部分連接件和關(guān)節(jié)具備一定的互換性和繼承性，夾持式和吸附式手部模塊能夠根據(jù)需要互換，根據(jù)各種實(shí)際情況需要還能夠增加或減少功能模塊。2．4手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手部就是與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。當(dāng)被夾持工件是圓柱形狀時(shí)，一般使用夾持式手部；當(dāng)被夾持工件是板料時(shí)，一般使用氣流負(fù)壓式吸盤。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手爪是與物件直接接觸的構(gòu)件，常見的手爪運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手爪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型手爪應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手爪夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手爪結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。常見的指形有平面的、V形面的和曲面的；手爪有外夾式和內(nèi)撐式；指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則經(jīng)過手爪產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式。本機(jī)械手加持對(duì)象為圓筒形工件，因此選用夾持式回轉(zhuǎn)型手部，具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-4-1

第三章機(jī)械手機(jī)械控制設(shè)計(jì)3．1工作過程與控制要求1)工作過程右旋左旋旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)驗(yàn)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。工作過程為:機(jī)械手的初始位置停在原點(diǎn)，按下起動(dòng)按鈕后，機(jī)械手將依次完成下降—夾緊—上升—右旋—再下降—放松—再上升—左旋8個(gè)動(dòng)作。機(jī)械手的下降、上升、右旋左旋等動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間來控制的。機(jī)械手所右旋左旋旋轉(zhuǎn)氣缸圖3-1有的動(dòng)作均由氣壓驅(qū)動(dòng)，它的上升與下降、左旋與右旋等動(dòng)作均由三位五通電磁換向閥控制，即當(dāng)下降電磁線圈CY2-0通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降電磁線圈CY2-0斷電時(shí)，機(jī)械手停止下降；只有當(dāng)上升電磁線圈CY2-1通電時(shí)，機(jī)械手才上升。機(jī)械手的夾緊和放松用一個(gè)二位五通電磁換向閥來控制，線圈通電時(shí)夾緊，線圈斷電時(shí)放松。2)控制要求機(jī)械手的控制要求分為如下幾個(gè)方面:(1)手動(dòng)工作方式利用按鈕對(duì)機(jī)械手每一動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行控制。譬如，按“下降”按鈕，機(jī)械手下降；按“上升”按鈕，機(jī)械手上升。用手動(dòng)操作能夠使機(jī)械手置于原點(diǎn)位(機(jī)械手在最左邊和最上面，且夾緊裝置松開)，還便于維修時(shí)機(jī)械手的調(diào)整；(2)單步工作方式從原點(diǎn)開始，按照自動(dòng)工作循環(huán)的步序，每按一下起動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步的動(dòng)作后自動(dòng)停止；(3)單周期工作方式按下啟動(dòng)按鈕，從原點(diǎn)開始，機(jī)械手按工序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作，返回原點(diǎn)后停止；(4)連續(xù)工作方式按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從原點(diǎn)開始按工序自動(dòng)重復(fù)連續(xù)循環(huán)工作，直到按下停止按鈕，機(jī)械手自動(dòng)停機(jī)?；蛘邔⒐ぷ鞣绞竭x擇開關(guān)轉(zhuǎn)換到“單周期”工作方式，此時(shí)機(jī)械手在完成最后一個(gè)周期的工作后，返回原點(diǎn)自動(dòng)停機(jī)。3．2氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)述機(jī)械手的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手垂直升降、水平左右旋轉(zhuǎn)和手爪的夾緊動(dòng)作。氣動(dòng)原理如圖3-2所示。SQ4SQ3SQ2SQ1SQ4SQ3SQ2SQ11、2、3．電磁換向閥與消聲器4~6．單向節(jié)流閥7．夾緊氣缸8．垂直升降氣缸與磁性行程開關(guān)9．水平左右移動(dòng)氣缸與磁性行程開關(guān)10．氣源調(diào)節(jié)裝置與截止閥圖3-2(1)垂直升降、水平左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分電磁閥2的電磁線圈CY2-1通電，壓縮空氣經(jīng)電磁換向閥2和節(jié)流閥5進(jìn)入垂直升降氣缸8下缸體，機(jī)械手上升，氣缸8伸出到ST2位置，機(jī)械手上升停止，電磁閥2的電磁線圈CY2-0通電，壓縮空氣進(jìn)入氣缸8上缸體，則機(jī)械手下降，氣缸8縮回到ST1位置，機(jī)械手下降停止；電磁閥1的電磁線圈CY1-1通電，壓縮空氣經(jīng)電磁換向閥1和節(jié)流閥4進(jìn)入水平左右移動(dòng)氣缸9右缸體，機(jī)械手左旋，氣缸9縮回到ST4位置，機(jī)械手左旋停止，電磁閥1的電磁線圈CY1-0通電，壓縮空氣進(jìn)入氣缸9左缸體，則機(jī)械手右旋，氣缸9伸出到ST3位置，機(jī)械手右旋停止。(2)夾緊、松開運(yùn)動(dòng)部分機(jī)械手下降到左工作臺(tái)后，電磁換向閥3的電磁線圈CY3-1通電，壓縮空氣經(jīng)電磁換向閥3和節(jié)流閥6進(jìn)入夾緊氣缸7下缸體，機(jī)械手夾緊物體。當(dāng)機(jī)械手按控制要求運(yùn)動(dòng)右工作臺(tái)后，電磁換向閥3的電磁線圈CY3-1斷電，壓縮空氣經(jīng)進(jìn)入夾緊氣缸7上缸體，夾緊氣缸7松開物體。3．3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)PLC的選擇和I/O地址分配：表3-1輸入信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)SB1X0下限SQ1X1上限SQ2X2右限SQ3X3左移SQ4X4檢測(cè)SAX5停止SB2X6手動(dòng)SAX7單步SAX10單周期SAX11連續(xù)SAX12下降SB3X13上升SB4X14右移SB5X15左移SB6X16夾緊SB7X17放松SB8X20原點(diǎn)SB9X21輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)下降電磁閥線圈CY2-0Y0夾緊電磁閥線圈CY3-1Y1上升電磁閥線圈CY2-1Y2右移電磁閥線圈CY1-0Y3左移電磁閥線圈CY1-1Y4原點(diǎn)指示燈HL1Y5機(jī)械手的工作狀態(tài)和操作的信息需要18個(gè)輸入端子。具體分配為:位置檢測(cè)信號(hào)有下限、上限、右限、左限位共4個(gè)行程開關(guān)，需要4個(gè)輸入端子；“無工件”檢測(cè)信號(hào)采用光電開關(guān)作檢測(cè)元件，需要1個(gè)輸入端子；“工作方式”選擇開關(guān)有手動(dòng)、單步、單周期和連續(xù)4種工作方式，需要4個(gè)輸入端子；手動(dòng)操作時(shí)，需要有下降、上升、右移、左移、夾緊、放松、回原點(diǎn)7個(gè)按鈕，需要7個(gè)輸入端子；自動(dòng)工作時(shí)，尚需啟動(dòng)按鈕、停止按鈕，需占2個(gè)輸入端子?？刂茩C(jī)械手的輸出信號(hào)需要6個(gè)輸出端子。具體分配為:機(jī)械手的下降、上升、右移、左移和夾緊5個(gè)電磁閥線圈，需要5個(gè)輸出點(diǎn)；機(jī)械手從原點(diǎn)開始工作，需要有1個(gè)原點(diǎn)指示燈，需用1個(gè)輸出點(diǎn)。因此需要6個(gè)輸出端子。根據(jù)控制要求及端子數(shù)，此處選用FX2N-48MR繼電器型PLC。FX2N-48MRPLC共有輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn)，滿足控制所需端子數(shù)，分配PLC的I/O端子接線如圖3-3所示。SASQ1SQ2SASQ1SQ2SQ3SQ4圖3-32)控制程序設(shè)計(jì)該機(jī)械手控制程序較復(fù)雜，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想，采用“化整為零”的方法，將機(jī)械手控制程序分為:公用程序、手動(dòng)程序和自動(dòng)程序，分別編出這些程序段后，再“積零為整”，用條件跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行選擇，該控制程序運(yùn)行效率高，可讀性好。機(jī)械手的主控制程序如圖3-3-3所示。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)首先執(zhí)行公用程序，而后當(dāng)選擇手動(dòng)工作方式(手動(dòng)，單步)時(shí)，X007或者X010接通并跳至手動(dòng)程序執(zhí)行；當(dāng)選擇自動(dòng)工作方式(單周期、連續(xù))時(shí)，X007、X010斷開，而X011或X012接通則跳至自動(dòng)程序執(zhí)行。工作方式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)采取機(jī)械互鎖，圖3-3-3(1)公用程序公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理，公用程序如圖3-3-4所示。左限位開關(guān)X004、上限位開關(guān)X002的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手夾緊的Y001的常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)電路接通時(shí)，“原點(diǎn)條件”M5變?yōu)镺N。當(dāng)機(jī)械手處于原點(diǎn)狀態(tài)(M5為ON)，在開始執(zhí)行用戶程序(M8001為ON)、系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)或自動(dòng)回原點(diǎn)狀態(tài)(X007或I2．1為ON)時(shí)，初始步對(duì)應(yīng)的S0將被置位，為進(jìn)入單步、單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。如果此時(shí)M5為OFF狀態(tài)，S0將被復(fù)位，初始步為不活動(dòng)步，即使按下啟動(dòng)按鈕也不能進(jìn)入步S20，(2)手動(dòng)程序手動(dòng)程序分點(diǎn)動(dòng)控制和單步控制兩部分。手動(dòng)操作不需要按工序順序動(dòng)作，按普通繼電器程序來設(shè)計(jì)，手動(dòng)操作程序如圖3-3-5所示。手動(dòng)按鈕X007、X013~I2．1分別控制下降、上升、右旋、左旋、夾緊、放松和回原點(diǎn)各個(gè)動(dòng)作。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行設(shè)置了一些必要的連鎖。其中在左、右旋轉(zhuǎn)的梯形圖中加入了X002作為上限連鎖，因?yàn)闄C(jī)械手只有處于上限位置時(shí)，才允許左右旋轉(zhuǎn)。由于夾緊、放松動(dòng)作是用二位五通電磁換向閥的CY3-1電磁線圈控制，故在梯形圖中用“置位”、“復(fù)位”指令，圖3-3-4圖3-3-5圖3-3-6

(3)自動(dòng)程序由于自動(dòng)操作的動(dòng)作較復(fù)雜，采用順序功能圖設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)程序，用以表明動(dòng)作的順序和轉(zhuǎn)換條件，矩形框表示“工步”，相鄰兩工步用線段連接，表明轉(zhuǎn)換的方向。橫線表示轉(zhuǎn)換的條件。若轉(zhuǎn)換條件得到滿足則程序從上一工步轉(zhuǎn)到下一工步。其順序功能圖(SFC)如圖3-3-6所示，

結(jié)束語對(duì)沖壓氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析和控制的一些普遍性問題及方法進(jìn)行了研究。并設(shè)計(jì)了用于沖壓機(jī)床上下料及移料的氣動(dòng)機(jī)械手。在全面分析機(jī)械手功能的基礎(chǔ)上，著重進(jìn)行了機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)夾緊力的優(yōu)化、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面的研究工作