机械手设计全过程.doc

《机械系统设计》
搬运机械手控制系统设计
姓名:
学号:
学科专业:机械设计制造及其自动化
摘要
由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识: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。
关键词:可编程控制器PLC; 机械手; 伺服马达
前言
工业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。工业机械手的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﹐实现生產的机械化和自动化﹐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產部门﹐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。

机械手整个搬运过程要求都能自动控制。下图是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前,机械手处于原始位置,条件是机械手在高位﹑左位。
整个系统流程可用下图1-1来说明

图2-2 系统流程图
1-1
功能按钮概述
系统输入信号有3个启动按钮,4个限位开关,5个手动输入信号,1个有工件检测信号,共计14个数字量输入信号;输出信号有机械手上升/下降驱动信号﹑左移/右移驱动信号和机械手夹紧驱动信号,共有5个数字量输出信号。

机械手传送系统输入和输出点分配表如下表2-1所示。
表2-1 机械手传送系统输入和输出点分配表
名称
代号
输入
名称
代号
输入
名称
代号
输出
启动
SB1
X000
夹紧
SB5
X010
电磁阀下降
YV1
Y000
下限行程
SQ1
X001
放松
SB6
X011
电磁阀夹紧
YV2
Y001
上限行程
SQ2
X002
单步上升
SB7
X012
电磁阀上升
YV3
Y002
右限行程
SQ3
X003
单步下降
SB8
X013
电磁阀右行
YV4
Y003
左限行程
SQ4
X004
单步左移
SB9
X014
电磁阀左行
YV5
Y004
输入和输出点分配表
输入和输出点分配表如表2-2所示。
表2-2 输入和输出点分配表
表1停止
SB2
X005
单步右移
SB10
X015
原点指示
EL
Y005
00手动操作
SB3
X006
回原点
SB11
X016
连续操作
SB4
X007
工件检测
SQ5
X017

输入和输出点原理接线图如图2-1所示。
2-1
机械手操作系统程序图及原理
操作程序图
(X6常闭闭合、X7常闭打开)则程序执行时跳过手动程序,直接执行自动程序。其操作系统程序如图3-1所示。
3-1
操作系统原理
把旋钮置于回原点,X16接通,系统自动回原点,Y5驱动指示灯亮。再把旋钮置于手动,则X6接通,其常闭触头打开,程序不跳转(CJ为一跳转指令,如果CJ驱动,则跳到指针P所指P0处),执行手动程序。之后,由于X7常闭触点,当执行CJ指令时,跳转到P1所指的结束位置。

回原位程序如图3-2所示。用S10~S12作回零操作元件。应注意,当用S10~S19