基于plc机械手控制系统设计Word文档下载推荐.doc

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它能部分地代替人工操作；

能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；

能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

本设计采用三菱Q系列PLC作为控制机对工业机械手进行控制及监控。

关键词：

可编程控制器PLC，机械手，气动

Abstract

Followstheintegrationofmachineryineachdomainapplication,themechanicaldeviceautomaticcontrolingredientisappearingmoreandmoreimportantly,industrymanipulatorisanewtechnologywhichinthemodernautomaticcontroldomainappears,itsdevelopmentisbecauseitspositiverolewasknowingdaybydayforthepeople:

Itcanthepartialzonesforthemanualcontrol;

Candefertotheproductioncrafttherequest,followsthecertainprocedure,thetimeandthepositioncompletestheworkpiecethetransmissionandloadingandunloading;

Canmanufacturetheessentialmachinesandtoolstocarryontheweldingandtheassemblythusgreatlyimprovesworker'

sworkcondition,remarkablyenhancesthelaborproductivity,speedsuprealizestheindustrialproductionmechanizationandtheautomatedstep.ThisdesignusesgrindstheoverseasChineselaborerindustrycontrolcomputertotakeonthepositionmachine,QPLCcarriesonthemonitoringandtheperformancedataasthelowerpositionmachinetofreedomindustriesmanipulatorfilesaway.

目录

第一章绪论 1

1.1气动机械手概述 1

1.2机械手的组成和分类 1

1.2.1机械手的组成 1

1.2.2机械手的分类 3

1.3国内外发展状况 5

1.4课题的提出及主要任务 6

1.4.1课题的提出 6

1.4.2课题的主要任务 8

第二章机械手的设计方案 8

2.1机械手的坐标型式与自由度 8

2.2机械手的手部结构方案设计 9

2.3机械手的手腕结构方案设计 10

2.4机械手的手臂结构方案设计 10

2.5机械手的驱动方案设计 10

2.6机械手的控制方案设计 10

2.7机械手的主要参数 10

2.8机械手的技术参数列表 11

2.9前法兰式气缸的简介 12

第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核 12

3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 12

3.1.2平衡装置 14

3.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核 14

3.2.1尺寸设计 14

3.2.2尺寸校核 15

第四章气动系统设计 16

4．1气压传动系统工作原理图 16

第五章机械手的PLC控制设计 17

5.1可编程序控器的简介 17

5.2PLC的结构，种类和分类 18

5.3FX2n系列三菱PLC特点 20

5.4接近开关传感器 21

5.5I/O接口简介 21

5.6行程开关的介绍 22

5.6.1行程开关的概念 22

5.6.2行程开关的作用及原理 22

5.7电路的总体设计 23

5.7.1回路的设计 23

5.7.2系统输入/输出分布表 24

5.7．3机械手的程序设计 25

5.7.4步进电机的运行控制 25

5.7.5各模块的程序设计 26

第六章结论 35

结束语 36

参考文献 37

44

第一章绪论

1.1气动机械手概述

气动机械手由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。

特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:

可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;

尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

1.2机械手的组成和分类

1.2.1机械手的组成

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。

各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。

图1-1机械手组成方框图:

Panechartofcompositionofmanipulator

（一）执行机构

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

1、手部

即与物件接触的部件。

由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。

夹持式手部由手指（或手爪）和传力机构所构成。

手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。

回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。

平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔）和物件的重量及尺寸。

常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:

手指有外夹式和内撑式;

指数有双指式、多指式和双手双指式等。

而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。

传力机构型式较多时常用的有:

滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。

2、手腕

是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位（即姿势）

3、手臂

手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。

手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与驱动源（如液压、气压或电机等）相配合，以实现手臂的各种运动。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系。

机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。

5、行走机构

当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。

滚轮式布为有轨的和无轨的两种。

驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。

6、机座

机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。

（二）驱动系统

驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。

常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。

控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。

目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。

控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，

并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

（三）控制系统

控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

（四）位置检测装置

控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.

1.2.2机械手的分类

工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。

（一）按用途分

机械手可分为专用机械手和通用机械手两种:

1、专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。

专用机械手