机械手及控制系统设计Word文档下载推荐.doc
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题目概况。
气动机械手。
气动机械手的发展趋势。
课题的现实意义。
4
第二章气动机械手的操作要求及功能
机械手移动动作示意图。
5
机械手操作面板图。
机械手的输入\输出信号定义图。
6
机械手顺序动作的要求。
第三章机械部分设计
气动搬运机械手的结构。
8
机械手的主要部件及运动。
驱动机构的选择。
9
机械手的技术参数列表。
气动回路的设计。
末端执行器的设计。
10
升降手臂的设计。
12
平移手臂的设计。
14
第四章机械手控制设计
PLC的简介。
16
PLC的应用领域。
PLC的系统组成。
PLC的定义及选择。
17
机械手传送系统输入点和输出点分配表。
原理接线图。
18
控制程序流程图。
19
机械手控制软件设计。
21
控制系统程序。
21
手动单步操作程序。
机械手系统梯形图。
23
语句表程序设计。
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第五章课程设计总结
第一章绪论
机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务。
在构造和性能上兼有人和机器的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
题目要求
题目：
机械手及控制系统设计
要求：
机械手的各动作由气缸驱动，并由电磁阀控制
题目概况
机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。
我国国家标准（GB/T12643—90）对机械手的定义是“具有和人手臂相似的动作功能，可以在空间抓放物体，或进行其他操作的机械装置”。
机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。
专用机械手：
它作为整机的附属部分，动作简单、工作对象单一、具有固定程序，适用于大批量的自动生产。
如自动生产线上的上料机械手、自动换刀机械手等。
通用机械手：
它是一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。
它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产，它的工作范围大、定位精度高、通用性强，广泛应用于柔性自动线。
气动机械手
气动机械手与其他控制方式的机械手相比，具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强等特点。
气动机械手是在已有的机械手基础上发展起来的，二者之间的区别在于气动机械手发展的起点高，它强调模块化的形式，把专用机械手和通用机械手结合起来。
现代气动机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分和执行部分四个方面组成。
人们可以根据应用情况的不同，选择相应功能和参数的模块。
这是一种先进的设计思想，代表着气动机械手今后的发展方向，也始终贯穿着气动机械手的发展及实用性。
因此，气动机械手可以代替一些功能不理想的工业机械手的地位，在目前的工业自动化线上有着及其广泛的应用前景。
气动机械手的发展趋势
尽管世界工业经济发展放缓，使得气动机械手的发展受到一定的影响。
然而，作为新兴科学技术的产物，气动机械手的发展必将势不可挡。
目前气动机械手的发展呈现出以下趋势：
1、机构模块化
2、控制智能化
3、感觉功能变强
4、系统应用与集成化
5、可靠性越来越高
6、易操作更灵活
7、向微型化方向发展
课题的现实意义
机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
年来随着工业自动化的发展，机械手逐渐成为一门新兴学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用于锻压、冲压、装配、机加等各个行业。
特别是在超重、高温、有毒、危险、放射性等恶劣的生产环境中，机械手由于其显着的优点而受到特别重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业自动化的一个重要手段，国内外都十分重视它的应用与发展。
可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。
本次课题设计的机械手就是通过PLC来实现自动化控制，通过此次设计可以更进一步的学习PLC的相关知识，了解世界先进水平，尽可能的多应用于实践。
机械手移动动作示意图
机械手操作面板图
机械手的输入\输出信号定义图
机械手顺序动作的要求
1）按下起动按钮SB1时，机械手系统工作。
首先上升电磁阀通电，手臂上升，至上升限位开关动作。
2）左转电磁阀通电，手臂左转，至左转限位开关动作
3）下降电磁阀通电，手臂下降，至下降限位开关动作。
4）启动传送带A运行，由光电开关SP检测传送带A上有无物品送来，若检测到物品，则抓紧电磁阀通电，机械手抓紧，至抓紧限位开关动作。
5）手臂再次上升，至上升限位开关再次动作。
6）右转电磁阀通电，手臂右转，至右转限位开关动作。
7）手臂再次下降，至下降限位开关再次动作。
8）放松电磁阀通电，机械手松开手爪，经延时2秒后，完成一次搬运任务，然后重复循环以上过程。
9）按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，重新起动时，机械手按停止前的动作继续工作。
第三章机械部分设计
气动搬运机械手的结构
机械手的种类很多，但按手臂坐标类型来分主要有直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式、SCARA型。
本次是一个用于传送带上轻型平动搬运机械手的设计。
所针对的机械手属于直角坐标式，如图所示，机械手主要是由基座和手臂两部分组成。
基座的主要任务是支撑。
手臂装在基座上，作上下直线运动和伸缩运动，手部可夹紧/放松。
机械手手部
机械手横臂
机械手立柱
机械手基座
机械手原理图
本机械手的全部动作由气缸驱动。
气缸由电磁阀控制。
驱动部分有升降气缸、摆动气缸和手部驱动气缸。
机械手的主要部件及运动
在直角坐标式机械手的基本方案选定后，根据设计任务，为了满足设计要求，本设计的机械手具有2个自由度：
手臂伸缩；
手指升降。
本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成：
（1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。
（2）升降臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。
（3）平移臂部，采用气动滑台来实现手臂的平移。
驱动机构的选择
驱动机构是工业机械手的重要组成部分,工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。
根据动力源的不同,工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。
气动机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行业。
因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
机械手的技术参数列表
一、用途：
车间皮带机之间的搬运
二、设计技术参数：
1、抓重：
2Kg（夹持式手部）
2、自由度数：
2个自由度
3、坐标型式：
圆柱坐标
4、最大工作半径：
200mm
5、机身最大中心高：
415mm
6、主要运动参数：
手臂伸缩行程：
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