机械手及控制系统设计课程设计说明书Word格式.docx
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机械手移动动作示用意。
5
机械手操作面板图。
机械手的输入\输出信号概念图。
6
机械手顺序动作的要求。
第三章机械部份设计
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。
结尾执行器的设计。
10
起落手臂的设计。
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的概念及选择。
17
机械手传送系统输入点和输出点分派表。
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。
24
第五章课程设计总结
第一章绪论
机械手是近几十年进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类预期的作业任务。
在构造和性能上兼有人和机械的长处，尤其表现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各类环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广漠的进展前景。
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普遍，主要用于移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）对机械手的概念是“具有和人手臂相似的动作功能，能够在空间抓放物体，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份，动作简单、工作对象单一、具有固定程序，适用于大量量的自动生产。
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，普遍应用于柔性自动线。
气动机械手
气动机械手与其他控制方式的机械手相较，具有价钱低廉、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进展起来的，二者之间的区别在于气动机械手进展的起点高，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。
现代气动机械手的大体结构由感知部份、控制部份、主机部份和执行部份四个方面组成。
人们能够按照应用情形的不同，选择相应功能和参数的模块。
这是一种先进的设计思想，代表着气动机械手此后的进展方向，也始终贯穿着气动机械手的进展及实用性。
因此，气动机械手能够代替一些功能不睬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普遍的应用前景。
气动机械手的进展趋势
虽然世界工业经济进展放缓，使得气动机械手的进展受到必然的影响。
但是，作为新兴科学技术的产物，气动机械手的进展必将势不可挡。
目前气动机械手的进展呈现出以下趋势：
一、机构模块化
二、控制智能化
3、感觉功能变强
4、系统应用与集成化
五、靠得住性愈来愈高
六、易操作更灵活
7、向微型化方向进展
课题的现实意义
机械手是工业自动化领域中常常碰到的一种控制对象。
年来随着工业自动化的进展，机械手逐渐成为一门新兴学科，并取得了较快的进展。
机械手普遍地应用于锻压、冲压、装配、机加等各个行业。
专门是在超重、高温、有毒、危险、放射性等恶劣的生产环境中，机械手由于其显著的长处而受到特别重视。
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腕，国内外都十分重视它的应用与进展。
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、自动控制技术和运算机通信技术的飞速进展，PLC在硬件配置、软件编程、通信联网功能和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，通过这次设计能够更进一步的学习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\输出信号概念图
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。
第一上升电磁阀通电，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，然后重复循环以上进程。
9）按下停止按钮SB2或断电时，机械手停止在现行工步上，从头起动时，机械手按停止前的动作继续工作。
第三章机械部份设计
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，机械手主如果由基座和手臂两部份组成。
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
本机械手的全数动作由气缸驱动。
气缸由电磁阀控制。
驱动部份有起落气缸、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大体方案选定后，按照设计任务，为了知足设计要求，本设计的机械手具有2个自由度：
手臂伸缩；
手指起落。
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）起落臂部，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份,工业机械手的性能价钱比在专门大程度上取决于驱动方案及其装置。
按照动力源的不同,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、本钱低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、靠得住、和不污染环境等长处而被普遍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：
400mm手臂伸缩速度：
300mm/s
手指起落行程：
200mm手指起落速度：
200mm/s
气动回路的设计
机械手气动回路的设计主如果选用适合的控制阀，通过控制和调节各个气缸紧缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构取得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作，设计的气动回路图如图所示。
机械手气动回路图
本设计的气动机械手完成各个运动的气缸只有完全伸出和完全缩回两个状态，选择两位五通换向阀控制各个气缸的运动方向，气缸的进出口回路各设置一个单向节流阀，通过控制进出口空气流量的大小来控制气缸执行器动力的大小和运动速度。
设计中采用PLC控制机械手实现各类规定的预定动作，既能够简化控制线路，节省本钱，又能够提高劳动生产率。
结尾执行器的设计
由于本设计所采用标准气爪，不需要进行设计，直接选型即可。
本设计要求机械手手爪的最大稳重m=2Kg，按照具体的工作要求，选择标准
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