毕业设计搬运机械手工艺流程设计.docx
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毕业设计搬运机械手工艺流程设计
摘要
随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运,可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关（SQ1---SQ9）产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：
下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：
回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。
关键词：
搬运机械手，可编程控制器，液压，电磁阀、行程开关
引言………………………………………………………………..14
一工艺过程及控制要求…………………………………………..15
1.1工艺过程.………………………………………………………..15
1.2控制要求…………………………………………………………15
二可编程控制器选型……………………………………………16
2.1硬件配置………………………………………………………...16
2.2I/O地址分配……………………………………………………..16
2.3其他地址分配……………………………………………………17
三搬运机械手程序设计……………………………………..…..17
四结束语……………………………………………………........25
参考文献…………………………………………………………..26
引言
搬运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。
搬运机械手是工业机器人的一个重要分支。
机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
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各自的优点，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。
用机械手可以代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动﹐实现生产的机械化和自动化﹐代替人在有害环境下的手工操作﹐改善劳动条件﹐保证人身安全。
20世纪40年代后期﹐美国在原子能实验中﹐首先采用机械手搬运放射性材料﹐人在安全室操纵机械手进行各种操作和实验。
50年代以后﹐机械手逐步推广到工业生产部门﹐用于在高温﹑污染严重的地方取放工件和装卸材料﹐也作为机床的辅助装置在自动机床﹑自动生产线和加工中心中应用﹐完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。
机械手主要由手部机构和运动机构组成。
手部机构随使用场合和操作对象而不同﹐常见的有夹持﹑托持和吸附等类型。
运动机构一般由液压﹑气动﹑电气装置驱动。
机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化保护人身安全，因而广泛应用机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
一、工艺过程及控制要求
1.1工艺过程
如图所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。
工艺过程为：
广电耦合器VLC检测到做工作台有工件，机械手开始由原点下降，下降到底时，碰到下限位开关后，停止下降并接通夹紧电磁阀夹紧工件。
为保证工件可靠夹紧。
在该位置等待5S。
夹紧后，上升电磁阀通电开始上升，上升到顶，碰到上限位开关，停止上升，改向右移动，碰到右限位开关后，停止右移。
改为下降至碰到下限位开关，下降电磁阀断电，停止下降，同时夹紧电磁阀断电，机械手将工件松开，放在右工作台上，为确保可靠松开，在该位置停留5S，然后上升，碰到上限位开关后，改为左移。
到原点是碰到左限位开关，左移电磁阀断电，停止左移，至此，机械手搬运一个工件的全过程结束。
1.2控制要求
机械手搬运一个工件可分为8个部分，系统启动之前，机械手在原始位置，条件是机械手在高位左位。
1：
机械手下降当光电耦合器VLC检测到工作台上有工件，机械手开始下降。
下降到低位时碰到下限位开关，机械手停止下降。
2：
夹紧工件机械手在最低位开始夹紧工件延时5秒抓紧。
3：
机械手上升机械手上升到高位时，碰到上限位开关，停止上升。
4：
机械手右移机械手右移到位时，碰到右限位开关，停止右移。
5：
机械手下降当机械手下降到位时，碰到下限位开关，停止下降。
6：
放开工件机械手在低位时放松工件延时5S。
7：
机械手上升机械手上升到高位时碰到上限位开关，停止上升
8：
机械手左移机械手在高位开始左移，碰到左限位开关，停止左移
二、可编程控制器选型
2．1硬件配置
从控制流程中可以看出，在控制方式选择上需要三个起动按钮，分别完成自动方式，单动方式和手动方式的起动，还需要一个停止按钮用来处理在任何情况下的停止运行。
机械手运动的限位开关有4个，高限位开关，低限位开关，左限位开关，右限位开关。
手动输入信号有5个按钮组成下降按钮，上升按钮，夹紧按钮，左移按钮，右移按钮。
工作台上有工件检测光电耦合器VLC的输入信号。
共有14个数字量输入信号。
输出信号有机械手下降驱动信号，上升驱动信号，右移驱动信号，左移驱动信号和机械手夹紧信号，共5个数字量输出信号
2．2I/O地址分配
将输入信号14个输出信号5个按各自功能类型，并与PLC的I/O端一一对应。
编排好地址。
列出外部I/O信号与PLCI/O端地址编号对照表。
模块号
输入端子号
输出端子号
地址号
信号名称
说明
SM321
1
I0..0
自动起动
按钮
2
I0.1
单动起动
按钮
3
I0.2
手动起动
按钮
4
I0.3
停止
按钮
5
I0.4
高位
限位开关
6
I0.5
低位
限位开关
7
I0.6
左位
限位开关
8
I0.7
右位
限位开关
9
I1.0
手动下降
按钮
10
I1.1
手动上升
按钮
11
I1.2
手动夹紧
按钮
12
I1.3
手动左移
按钮
13
I1.4
手动右移
按钮
14
I1.5
A台有工件
光电耦合器
SM322
1
Q4.0
下降
电磁阀
2
Q4.1
上升
电磁阀
3
Q4.2
右移
电磁阀
4
Q4.3
左移
电磁阀
5
Q4.4
夹紧
电磁阀
2．3其他地址分配
1：
夹紧定时器T1，定时5S；
2：
放松定时器T2，定时5S;
3；自动方式标志M0.0；
4：
单动方式标志M0.1:
；
5：
手动方式标志M0.2；
6：
结束标志M0.5,。
三、机械手程序设计
（1．）基础功能块
基础功能块包括两个部分：
自动方式或单动方式控制和手动方式控制。
其具体程序如下：
1：
自动方式或单动方式控制（FC10）
Network1起动机械手下降。
Network2机械手下降到位，停止下降并起动夹紧控制。
Network3机械手夹紧并起动夹紧定时器，定时5S
Network4定时时间到，并且机械手没有下降时，起动上升。
Network5机械手上升到位，停止上升并起动右移控制。
Network6机械手右移到位，停止右移并起动下降控制。
Network7机械手下降到位，停止下降并起动松开控制。
1.
Network8机械手松开并起动松开定时器，定时5S
Network9定时时间到，并且机械手没有下降时起动上升控制。
Network10机械手上升到位，停止上升并起动左移控制。
Network11机械手左移到位停止，M0.3=0，以阻止单动方式下的自动启动。
2：
手动方式控制（F011）
Network1手动下降。
Network2手动夹紧，采用置位和复位方式夹紧后补允许松开。
Network3手动上升。
Network4手动右移。
Network5手动下降。
Network6手动放松。
Network7手动左移。
（2）主程序
主程序是设定机械手起动方式，主要负责功能块或子程序的调用，是自动运行还是单动运行，以及系统的循环扫描、故障诊断和输出刷新。
如下图
Network1自动方式起动M0.0=1有自锁。
Network2单动方式起动M0.1=1有自锁。
Network3自动方式或单动方式均调子程序FC10。
Network4手动方式起动M0.2=1有自锁。
Network5手动方式调子程序FC11。
Network6停止处理。
Network7错误操作处理。
四、结束语
在这次毕业论文设计过程中，我遇到了很多设计方面的问题。
为了弄懂相关的知识，掌握相关技术，我翻阅了大量的书籍和资料，并积极利用互联网丰富的资源找取答案，从中的收获是非常丰富的。
从这次设计中我有了很深的体会，任何事情都不是一蹴而就的，都需要付出很艰辛的努力,同时我认识到了自己在学习中的不足之处。
通过此次设计，也让自己积累了丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。
另一方面也加强了我和老师的交流，认识到知识的渊博度，使我受益匪浅。
参考文献
[1]孙平.电气控制与PLC.[M]北京：
高等教育出版社，2004
[2]王炳实.机床电气控制.第三版.北京：
机械工业出版社，2004年：
146-162
[3]王本轶.机床设备控制基础.北京：
机械工业出版社，2005年：
283-288
[4]丁树模.液压传动.北京：
机械工业出版社，2007年
[5]林平勇.高崇.电工电子技术.第二版：
北京：
高等教育出版社，2004年
[6]熊幸明.曹才开.一种工业机械手的PLC控制.微计算机信息，2006年，
第22卷第11期:
120-122
安庆职业技术学院
毕业论文（设计）成绩评定
题目：
搬运机械手工艺流程设计
姓名：
丁浩
学号：
1081432011
系别：
机电工程系
专业：
机电一体化
班级：
08机电
（2）班
指导教师：
刘畅
2011年4月1日
论文评语：
评分等级：
指导教师签名：
年月日
系审核意见：
系（专业）负责人签名：
年月日
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