气动机械手地PLC控制系统系统地设计.doc

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1、毕业设计报告课题：气动机械手PLC控制系统的设计系部：电气工程系专业：机电一体化技术班级：机电092姓名：XXX学号：XXXXXXX指导老师：XXXX2011．3目录摘要3第一章机械手的简介41．1概述41．2机械手的组成41．3机械手的应用41．4机械手应用4第二章机械手机械设计52．1机械手总体结构设计52．2机械手的工作原理62．3机构模块化设计72．4手部结构设计8第三章机械手机械控制设计103．1工作过程与控制要求103．2气动驱动设计的简述113．3PLC控制系统设计12结束语20辞21参考文献22气动机械手PLC控制系统的设计摘要:

2、气动技术具有一系列显著优点，在工业生产中得到越来越广泛的应用，己成为自动化不可缺少的重要手段。进入90年代后，气动技术更突破传统死区，经历着飞跃性进展。再者，冲压自动化是解决冲压生产成本及安全问题、提高冲压生产企业效益的必然选择，而冲压机械手是冲压自动化的重要组成部分。但是，目前冲压机械手高昂的价格却使国众多的中小冲压企业望而却步。PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带

3、有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。关键词：意义，应用，原理，plc，机械手，气动控制技术第一章机械手的简介1．1概述机械手首先是由美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出了第一台机械手。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，并用以按固定程序抓取、搬运。它可替代人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子

4、、轻工和原子能等部门。1．2机械手的组成机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，成为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需要8个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般机械手有2到3个自由度。1

5、．3机械手的应用机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。1．4机械手应用机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。另外，机械手在锻造工业中的应用不仅能进一步发展锻造设备的生产能力，而且能改善热、累等劳动条件。第二章机械手机械设计2．1机械手总体结构设

6、计按照机械手的不同运动形式，可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。机械手的运动可以分为主运动和辅助运动。手臂和立柱的运动称为主运动，因为其能改变被抓取工件在空间的位置。手腕和手指的运动称为辅助运动，因为手腕的运动只能改变被抓取工件的方位，而手指的开合不能改变工件的位置和方位，所以不计为自由度数，其它运动均计为自由度数。本文所针对的机械手需要实现两个工位间的移料动作，手臂具有回转、升降及伸缩运动，因此采用圆柱坐标式，相应的机械手具有二个自由度，即回转自由度θ(正转和反转)、升降自由度x(上升和下降)。由于被抓取工件是水平抓取，然后水平放置

7、，搬运过程中无需改变工件的姿势，因此可以省略手腕模块。根据工件外形(圆筒形工件)，夹持部分采用两指手爪，具有一个开合运动(夹紧和放松)。图2-1-1所示为机械手的运动示意图。图2-1-1机械手气动系统图机械手的机械系统由执行机构和驱动系统组成。本设计项目中机械手的操作对象为小型工件，所需要的驱动力较小，同时冲压模具可以实现工件的自对正，为简化结构和降低成本，机械手各自由度均采用气动驱动。驱动部分有回转气缸、升降气缸和开合气缸。2．2机械手的工作原理本机械手采用气动驱动，使用的压力为0．6MPa。气动驱动的主要优点是气源方便，驱动系统具有缓冲作用、

8、结构简单、成本低、维修方便。本机械手具有一个旋转运动自由度，两个直线运动自由度和一个开合运动，用于将工件从源工作台搬运到目标工作台上，两