P13-2-氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及其PLC控制

摘 要

    在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。機(jī)械手可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。機(jī)械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。

    本設(shè)計(jì)所用機(jī)械部件有滾珠絲杠、滑軌、氣控機(jī)械抓手等。電氣方面有可編程控制器（PLC）、編程器、電磁閥等部件。由主機(jī)發(fā)出指令來實(shí)現(xiàn)對手臂的伸縮、上下、轉(zhuǎn)動(dòng)位置的控制；主機(jī)發(fā)信號(hào)到氣動(dòng)電磁閥，以控制手爪的張合來抓放物體。本設(shè)計(jì)可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù)，具有很大的靈活性和可操作性。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；機(jī)械手；電磁閥

1 緒 論1

1.1機(jī)械手概述1

1.2機(jī)械手的組成和分類2

1.2.1機(jī)械手的組成2

1.2.2機(jī)械手的分類5

1.3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r7

1.4課題的提出及主要任務(wù)9

1.4.1課題的提出9

1.4.2課題的主要任務(wù)11

2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案13

2.1 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度13

2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)14

2.3 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)14

2.4 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)14

2.5 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)14

2.6 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)15

2.7機(jī)械手的主要參數(shù)15

2．8 機(jī)械手裝配16

2．8．1 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16

2．8．2 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17

2．8．3 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算19

2．8．4 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20

2．8．4．1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20

2．8．4．2 導(dǎo)向裝裝置21

2．8．4．3 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算22

2．8．5 手臂升降和回轉(zhuǎn)部分23

3 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25

4　PLC27

4.1　PLC簡介27

4.2　PLC發(fā)展趨勢28

4.3　PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理28

4.3.1　PLC的組成29

4.3.2　PLC程序的表達(dá)方式31

4.3.3　PLC的工作方式31

5　機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)的PLC選型及系統(tǒng)連接35

5.1　控制系統(tǒng)構(gòu)成圖35

5.2　PLC模塊選型及介紹35

5.3　I/O地址分配及外部配線36

6　安裝維護(hù)38

6.1　擴(kuò)展設(shè)備組成38

6.2　現(xiàn)場環(huán)境38

6.3　安裝工程39

6.3.1　安裝注意事項(xiàng)39

6.3.2　配線方面的注意事項(xiàng)40

7　機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)41

7.1　編程軟件及應(yīng)用41

7.2　程序流程圖41

8　機(jī)械手移動(dòng)工件控制系統(tǒng)PLC程序43

8.1　系統(tǒng)資源分配43

8.2　源程序45

8.2.1　總體安排45

8.2.2　手動(dòng)操作程序46

8.2.3　自動(dòng)操作程序47

8.2.4　操作系統(tǒng)總程序50

9　結(jié)論54

致謝55

參考文獻(xiàn)56