毕业设计 机床上下料机械手设计.docx

毕业设计 机床上下料机械手设计.docx清山修浣
毕业设计
设计题目： 机床上下料机械手设计
系 另U：电子信息与自动化—
班 级：09机电2班
姓 名：白士阳
指导教师：王连银
2012年 4月 13日
机床上下料机械手设计
摘要
机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运操 作的自动设备。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境 中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械 手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还 具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械 手。并为这种三自由度液压机械手设计了 PLC控制系统。提出了采用pic实现液压 机械手手动、自动控制的系统控制方案，并给出了系统的控制流程图及自动控制的 程序。本篇根据液压系统设计的一般程序，详细地介绍了工业机械手液压系统设计 过程，其中拟定液压系统原理图是重点。
目 录
1引言 1
2确定机械手的工作要求 2
3液压控制系统的设计 3
3
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4
液压系统特点分析： 7
4电气控制系统的设计——手动部分 8
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11
： 12
5电气控制系统的设计——PLC部分 14
14
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PLC控制系统的硬件设计 15
PLC 选型设计 15
S 7 — 226型PLC控制系统的硬件电路设计 15
PLC控制系统的软件设计 18
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1引言
机械手是自动化生产设备和生产线上的重要装置，它可以根据各种自动化设备 的工作需要，按照预定的控制程序动作。其中，液压机械手具有结构紧凑、运行平 稳、承载能力强、可靠性高和低噪声等优点。因而在机械加工、冲压、锻造、装配 和热处理等生产过程中被广泛用来搬运工件以及实现自动取料、上料、卸料等操作 功能。目前，在一些工业生产企业中使用的液压机械手，大都仍采用强电集控装置, 即继电器一一接触器控制系统。伴随生产要求的不断提高，强电集控装置的弊端也 日益突出。主要问题表现在：大量的机械触点电弧烧蚀和机械磨损，因此可靠性差 寿命短，触点的机械动作工作频率低且存在抖动现象， 统采用硬接线逻辑，接线多而复杂，不但体积大、功耗高，而且一旦系统构成后， 很难改变或增加功能，因此灵活性和扩展性很差。
随着PLC技术的发展，早已在工业自动化领域中起到了举足轻重的作用。由 于PLC具有控制能力强，不仅能完成复杂的继电器控制逻辑，而且能实现模拟量 的控制，可靠性高抗干扰能力强、可编程、易于扩展、容易实现工艺联锁和可在线 修改等优点。因此，基于对工厂控制系统的强抗干扰能力的要求，我们进行了液压 机械手的PLC控制改造，从根本上解决了上述问题。
工业机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，一般有以下几个 方面：
⑴握取重量。握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速 度有关，通常指正常运行速度所握取的工件重量。
⑵运动速度。运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握 取重量、定位、精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。
⑶自由度。确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参 数就是工业机械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也 相应越复杂。一般具有3〜6个自由度即满足使用要求。
⑷定位精度。定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要 指标。定位精度的高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度， 与握取重量、运动速度等也有密切关系。
2确定机械手的工作要求
随着数控机床的发展，机械加工自动化已成为机械加工行业的发展趋势。数控 加工中心的出现在减轻工人劳动强度的同时， 中常见的上下料工序，通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置， 前者费时费工、效率低，后者因设计复杂，需较多继电器，接线繁杂，同时电气控 制部分易受车体振动干扰，而存在可靠性差、故障多、 上问题，我将设计开发一个用PLC控制的机床上下料机械手。该机械手将达到控制 系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，既能保证系统运行的可靠 性，降低维修率，又能提高工作效率的效果.
根据工况要求，执行机构要具有手臂升降、手臂伸缩、手臂回转三个自由度。 执行机构相应由手臂升降机构、手臂伸缩机构、