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機(jī)械手PLC控制設(shè)計(jì)題目:機(jī)械手的PLC控制機(jī)械手及其應(yīng)用總體方案選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案選擇控制方式選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)心得設(shè)計(jì):指導(dǎo):班級(jí):09機(jī)電一班時(shí)間:2011.82011.9一、設(shè)計(jì)題目1、任務(wù):機(jī)械手抓取工件,提高300mm,右轉(zhuǎn)180度,伸出300mm放下工件,左轉(zhuǎn)180度,回到原位置,然后循環(huán)做上述動(dòng)作。2、工件尺寸:40mm40mm40mm工件重量:0.5Kg工作空間:8000mm800mm800mm3、動(dòng)力源:220V5A24V氣壓源4、控制:PLC,電磁閥,光電傳感器圖.1二、機(jī)械手及其應(yīng)用機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作,按預(yù)定的程序軌跡極其它要求,實(shí)現(xiàn)抓取,搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。在我國由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作,因而通常把工業(yè)機(jī)器人稱做操作機(jī)械手。機(jī)械手的特點(diǎn):(1)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)能代替人從事危險(xiǎn),有害的工作。在長時(shí)間工作對(duì)人體有害的場所,機(jī)械手不受影響,只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu),機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫,異常壓力和有害氣體,粉塵,放射線作用下,以及沖壓,滅等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。(2)機(jī)械手能持久,耐勞,可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來,并能擴(kuò)大和延伸人的功能。(3)由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確,因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。(4)機(jī)械手特點(diǎn)是通過用工業(yè)機(jī)械手的通用性,靈活性好,能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化,以滿足柔性生產(chǎn)的需要。因此采用機(jī)械手最明顯的特點(diǎn)是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。近年來,隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展,使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活,但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn),因此,機(jī)械手已受到許多部門的重視,并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。例如:在機(jī)床加工,裝配作業(yè),勞動(dòng)條件差,單調(diào)重復(fù)易于疲勞的工作環(huán)境以及在危險(xiǎn)場合下工作等。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,其技術(shù)性能也在不斷提高。在國內(nèi),應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人特別是示教再現(xiàn)性機(jī)器人不斷增多,而且計(jì)算機(jī)控制的也有所應(yīng)用。在國外應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人多為示教再現(xiàn)型機(jī)器人,而且計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人占有相當(dāng)比例。帶有“觸覺”,“視覺”等感覺的“智能機(jī)器人”正處于研制開發(fā)階段。帶有一定智能的工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。三、總體方案要執(zhí)行的詳細(xì)的動(dòng)作為:(1)定位(2)下降(3)夾緊(4)上升(5)右轉(zhuǎn)180(6)下降(7)松開(8)上升(9)左轉(zhuǎn)180(10)原點(diǎn),完成一個(gè)工作循環(huán)。本機(jī)械手用于生產(chǎn)線上工件的自動(dòng)搬運(yùn),其結(jié)構(gòu)如上圖所示。由1、2兩個(gè)氣缸缸完成工件的加緊和提升的動(dòng)作。1號(hào)氣缸通過一個(gè)單線圈的二位電磁閥控制工件的夾緊、放松,2號(hào)氣缸通過一個(gè)雙線圈的二位電磁閥控制工件的上升、下降,由底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工件在傳送帶A上運(yùn)行時(shí),并且到傳送帶A的端部的時(shí)候,光電開關(guān)檢測到有物體存在的時(shí)候,傳送帶A停止,2氣缸活塞縮回,帶動(dòng)豎軸下降,下降到行程開關(guān)SQ3,1氣缸的驅(qū)使手爪夾緊工件,延時(shí)2秒后。2氣缸活塞伸出,帶動(dòng)豎軸上升,3氣缸活塞縮回,帶動(dòng)橫軸縮回,同時(shí)底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)妆P步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)180后,其到達(dá)B傳送帶的上方時(shí),3氣缸活塞伸出,帶動(dòng)橫軸前伸,同時(shí)2氣缸活塞縮回,帶動(dòng)豎軸下降,下降到行程開關(guān)SQ3,1氣缸的驅(qū)使手爪放松工件,延時(shí)2秒后。2氣缸活塞伸出,帶動(dòng)豎軸上升,3氣缸活塞縮回,帶動(dòng)橫軸縮回,同時(shí)底盤電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)妆P步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)180后,其到達(dá)A傳送帶的上方時(shí)一次的搬運(yùn)過程就完成。圖.2四、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案選擇一般情況下機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇大致按照如下原則進(jìn)行選擇:原點(diǎn)下降夾緊上升右移下降松開上升左移1)物料搬運(yùn)用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,重負(fù)載用液壓驅(qū)動(dòng),中等載荷可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),輕載荷可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2)用于點(diǎn)焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機(jī)械手,要求具有任意點(diǎn)位和軌跡控制功能,需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),需采用液壓驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方能滿足要求。按照動(dòng)力源分為液壓、氣壓和電動(dòng)三大類,根據(jù)需要,也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。液壓驅(qū)動(dòng)液壓技術(shù)比較成熟,具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn),適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。氣壓驅(qū)動(dòng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便價(jià)格低等特點(diǎn),適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)械手中,在上下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)用較多。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)隨著低慣量、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的廣泛采用,這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被大量選用。目前廣泛采用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的比較如下表:特性輸出功率和使用范圍控制性能和安全性結(jié)構(gòu)性能安裝和維護(hù)要求效率和制造成本氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓較低,輸出功率小,當(dāng)輸出功率增大時(shí),結(jié)構(gòu)尺寸將過大只適用于小型,快速驅(qū)動(dòng)壓縮性大,對(duì)速度、位置精確控制困難。阻尼效果差。低速不易控制,排氣有噪音結(jié)構(gòu)體積較大,結(jié)構(gòu)易于標(biāo)準(zhǔn)化。易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng),密封問題不突出安裝要求不高,能在惡劣環(huán)境種工作,維護(hù)方便效率低,(為0.150.2)氣源方便,結(jié)構(gòu)簡單,成本低液壓驅(qū)動(dòng)油壓高,可獲得較大的輸出功率,適用于重型,低速驅(qū)動(dòng)器液體不可壓縮,壓力、流量易控制,反應(yīng)靈敏,可無級(jí)調(diào)速、能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制,傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較氣動(dòng)要小,易于標(biāo)準(zhǔn)化,易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng),密封問題顯得重要安裝要求高(防泄漏),要配置液壓元設(shè)備,安裝面積大,維護(hù)要求較高效率中等為0.30.6,管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本高平穩(wěn),泄漏對(duì)環(huán)境污染交直流普通電動(dòng)機(jī)適用于抓其重量較大而速度低的中、重型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輸出力較大控制性能差,慣性大,不易精確定位對(duì)環(huán)境無影響電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,需減速裝置,傳動(dòng)體積較大安裝維修方便成本低效率為0.5左右步進(jìn)、伺服電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力較小、伺服電機(jī)可大一些適用于運(yùn)動(dòng)控制要求嚴(yán)格的中、小型機(jī)器人控制性能好,控制靈活性強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制,對(duì)環(huán)境無影響體積小,需減速裝置維修使用較復(fù)雜成本較高效率為0.5左右表.1綜合考慮以上驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)以及工作要求,選擇氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)跟步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)混合作為驅(qū)動(dòng)方式。氣動(dòng)機(jī)械手裝置如圖1所示,主要由機(jī)械手抓緊放松夾緊裝置、上下氣動(dòng)移行裝置、底座及各電氣、氣動(dòng)元件和傳感器等組成。工作過程如下,從圖1所示的原始位置開始,升降氣缸1向下移動(dòng)氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3并夾緊A處之物料塊,然后向上移動(dòng)。到位后,氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)連同升降氣缸向右移動(dòng),升降氣缸2向下移動(dòng)氣缸,最后夾緊機(jī)構(gòu)3放松即將物料塊放到B處,然后沿相反方向使機(jī)械手處于原始位置。為下一個(gè)工作
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