注塑機(jī)機(jī)械手

1、目錄題目：模具注塑機(jī)機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)1前 言3引 言3一、機(jī)械手的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀3二、機(jī)械手的前景及方向5三、本課題的研究意義6第一章 機(jī)械手硬件設(shè)計(jì)7一、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)7二、機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程8三、主要部件及零件及要求8四、運(yùn)動(dòng)方式和工作過(guò)程8五、PLC控制方式8第二章 電路設(shè)計(jì)9一、主線路9二、PLC控制及I/O分配9第三章 軟件設(shè)計(jì)12一、編程工具12二、梯形圖如下13三、指語(yǔ)句令表15第四章 整機(jī)調(diào)試18一、手動(dòng)控制過(guò)程18二、自動(dòng)運(yùn)行控制過(guò)程18總 結(jié)19致謝20參考文獻(xiàn)21題目：模具注塑機(jī)機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)作者：王家歡【摘要】機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝

2、置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(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力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)

3、境中工作。機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、 氣動(dòng)式、 電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手 ,它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn) ,既節(jié)省了行程開(kāi)關(guān)和 PLC的 I/O 端口 ,又達(dá)到了簡(jiǎn)便操作和精確定位的目的?！娟P(guān)鍵字】氣動(dòng)機(jī)械手 、注塑機(jī)機(jī)械手、機(jī)械手控制電路設(shè)計(jì)、PLC控制Mold injection molding machine manipulator control circuit designAuthor: Wang JiaHuan【Abstract】 The robot is a mechanized and automated production proce

4、ss developed a new type of device. In the modern production process, the mechanical hand has been widely used in automatic production lines, robots have become the hi-tech development and production of neighborhood and quickly made up a Hall of emerging technology, it is even more to promote the dev

5、elopment of mechanical hands, making robot better able to achieve with the combination of mechanization and automation. Although the robot is not as flexible as staff, but it has to repeat the work and labor, I do not know fatigue, not afraid of danger, the power of lifting a heavy object larger tha

6、n manual force characteristics, therefore, mechanical hand has been of great importance to many sectors, and Yue Lai has been applied more widely. Robot technology related to mechanics, mechanics, electrical hydraulic technology, automatic control technology, sensor technology and computer technolog

7、y and other fields of science, is a cross-disciplinary integrated technology. Robot is a kind of positioning control can be automated and can be re-programmed to change in multi-functional machine, which has multiple degrees of freedom can be used to carry an object in order to complete the work in

8、different environments. Robot-driven approach can be classified according to hydraulic, pneumatic, electric and mechanical manipulator. This design belongs to a hybrid robot manipulator, which combines electric and pneumatic manipulator benefits, saving the trip switch and the PLC, I / O ports, but

9、also to achieve a simple operation and precise positioning purposes. 【Keywords】 pneumatic manipulator, injection molding machine manipulator, manipulator control circuit design, PLC control前 言 引 言機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益

10、有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起

11、來(lái)的一門(mén)新興的技術(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力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手的分類(lèi)機(jī)械手一般分為三類(lèi)：第一類(lèi)是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一

12、主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類(lèi)是需要人工才做的，稱(chēng)為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類(lèi)是用專(zhuān)用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱(chēng)為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專(zhuān)用的。在國(guó)外，目前主要是搞第一類(lèi)通用機(jī)械手，國(guó)外稱(chēng)為機(jī)器人。本課題所做的機(jī)械手是屬

13、于第三類(lèi)機(jī)械手。一、機(jī)械手的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀機(jī)械手首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬(wàn)能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962年美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中

14、央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于1毫米。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)是從1970年開(kāi)始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開(kāi)始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至1977

15、年底，其中一半是國(guó)產(chǎn)，一半是進(jìn)口。目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。近20年來(lái)，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開(kāi)關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都在大力開(kāi)發(fā)研究。從各國(guó)的行業(yè)統(tǒng)

16、計(jì)資料來(lái)看，近30多年來(lái)，氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代，液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為9:1，而30多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家，該比例已達(dá)到6:4，甚至接近5:5。我國(guó)的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上，高于中國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震

17、動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。所以，氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等?，F(xiàn)代汽車(chē)制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線，大多采用了氣動(dòng)機(jī)械手。車(chē)身在每個(gè)工序的移動(dòng)；車(chē)身外殼被真空吸盤(pán)吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采用了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過(guò)程的高度

18、自動(dòng)化，堪稱(chēng)是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤(pán)將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對(duì)加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量包裝；用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動(dòng)機(jī)械手；自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣動(dòng)機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械手等。二、機(jī)械手的前景及方向（一） 重復(fù)高精度機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確

19、程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果定位不夠精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的，因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。（二）模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)

20、向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來(lái)就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對(duì)機(jī)械手中的移動(dòng)模塊。（三）無(wú)給油化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生

21、物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求，不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件，不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。（四）機(jī)電氣一體化由“可編程序控制器-傳感器-氣動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件，使氣動(dòng)技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡(jiǎn)單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來(lái)越小，而PLC的輸出功率在增大，由P

22、LC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。三、本課題的研究意義機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開(kāi)各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器

23、人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(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力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到

24、許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。隨著注塑成型工業(yè)的發(fā)展，以后將有越來(lái)越多的機(jī)械手用于上料、混合、自動(dòng)裝卸模具、回收廢料等各個(gè)工序上，而且將朝著智能化方向發(fā)展。研究本課題既是對(duì)前沿科技的一次近距離接觸，又是對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間多門(mén)課程學(xué)習(xí)的一次綜合檢驗(yàn)和提高，同時(shí)可以為我們積累寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第一章 機(jī)械手硬件設(shè)計(jì)一、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)機(jī)械手是一種能模擬人的手臂動(dòng)作,按照設(shè)定程序、軌跡和要求 ,代替人手進(jìn)行抓取、 搬運(yùn)工件或操持工具的機(jī)電一體化自動(dòng)裝置。能夠?qū)崿F(xiàn)水平、垂直的抓取或

25、放置物品,具有操作范圍大,靈活性好 ,應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)?？删幊炭刂破? PLC)是一種專(zhuān)門(mén)為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子控制裝置。由于其具有可靠性高,功能強(qiáng) ,編程簡(jiǎn)單,人機(jī)交互界面友好等特性而廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)執(zhí)行元件。在非超載情況下 ,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)目。這一線性關(guān)系的存在 ,加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差而無(wú)累計(jì)誤差的特點(diǎn),使其在速度、定位等控制領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛。機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、 電動(dòng)式和機(jī)械式機(jī)械手。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手,它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn),既節(jié)

26、省了行程開(kāi)關(guān)和 PLC的 I/ O 端口,又達(dá)到了簡(jiǎn)便操作和精確定位的目的。圖1-1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖二、機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程圖 1 為機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)械結(jié)構(gòu)：機(jī)械手手臂的左右運(yùn)動(dòng)(水平方向)由伸縮步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制 ；上下運(yùn)動(dòng)(垂直方向)由升降步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制 ；機(jī)械手的夾緊裝置采用氣缸和真空吸盤(pán) ,其夾緊采用伸縮缸擠壓排氣式靠外力將吸盤(pán)皮壓向被吸物體表面， 吸盤(pán)內(nèi)腔空氣被擠壓出去， 形成吸盤(pán)內(nèi)腔負(fù)壓，松開(kāi)采用電磁閥控制向吸盤(pán)內(nèi)通入空氣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),整個(gè)夾緊與松開(kāi)由電磁閥控制。另外，改機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作，系統(tǒng)還有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、PLC控制模塊和行程控制元件。三、主要部件及零件及

27、要求1、吸盤(pán) 吸盤(pán)是機(jī)械手用于吸取工件的部件，要求其吸取工件牢固、定位準(zhǔn)確。手部由吸盤(pán)、吸盤(pán)桿、連桿、支承座、拉頭和吸盤(pán)組成。2、手臂 手臂是機(jī)械手執(zhí)行機(jī)械過(guò)程的重要部件，其作用是將被吸取的工件送到規(guī)定的位置上，它具有伸縮 、升降二個(gè) 自由度。（1）伸縮機(jī)械。伸縮機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較大的剛度和強(qiáng)度，并具有導(dǎo)向和定位裝置。它 由導(dǎo)向桿、導(dǎo)向塊和定位螺母組成。（2）升降機(jī)構(gòu)。手臂前伸部分與固定部分保持平衡，以減少手臂的偏重力矩。四、運(yùn)動(dòng)方式和工作過(guò)程1、機(jī)械手可以根據(jù)設(shè)定程序的動(dòng)作將工件從 A 處搬運(yùn)到 B 處。2、SQ3 ,SQ4 ,SQ5 ,SQ6 為水平和垂直方向上的行程開(kāi)關(guān)（限位開(kāi)關(guān) ）。3、SQ

28、1,SQ2為原點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的光接近開(kāi)關(guān)，分別用于檢測(cè)A、B兩處是否有物體。4、動(dòng)作過(guò)程：大臂上升 手臂伸出 吸盤(pán)吸緊 手臂縮回 大臂下降 吸盤(pán)松開(kāi) 次序依次運(yùn)行 ; 自動(dòng)抓取A處的物體放到B處。五、PLC控制方式采用24V直流電源, 采用OMROM P L C（歐姆龍 P L C）控制,輸入為24點(diǎn)繼電器接點(diǎn),輸出為16點(diǎn),外部輸入電源在機(jī)內(nèi),內(nèi)存程序循環(huán)掃描控制。機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)置為自動(dòng)方式，按下“啟動(dòng)”按鈕自動(dòng)抓取A處的物體放到B處，然后依次運(yùn)行，直到按下“停機(jī)”按鈕，機(jī)械手停止工作。第二章 電路設(shè)計(jì)一、主線路（一）步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用中美合資SH系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)，主要由電源部

29、分、信號(hào)輸入部分和輸出部分。電源部分：由電源模塊提供。信號(hào)輸入部分：由PLC提供。信號(hào)輸出部分：與步進(jìn)電機(jī)連接，控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。（二）檢測(cè)元件采用行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)。行程開(kāi)關(guān)SQ3 SQ4分別限制大臂下降和上升，SQ5 SQ6分別現(xiàn)在手臂的伸出和縮回。光電開(kāi)關(guān)SQ1用來(lái)檢測(cè)A點(diǎn)的開(kāi)模信息和吸盤(pán)是否將A處的物體吸起，并輔助自動(dòng)運(yùn)行是的機(jī)械手動(dòng)作控制，光電開(kāi)關(guān)SQ2用來(lái)做回零檢測(cè)，并輔助機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行。二、PLC控制及I/O分配根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作要求以及氣動(dòng)系統(tǒng)原理，其電氣執(zhí)行元件(氣動(dòng)電磁閥)選用直流2 4V的型式，安全可靠，并設(shè)置了狀態(tài)顯示燈。（一）機(jī)械手動(dòng)作順序如下 手臂下降 吸盤(pán)吸緊

30、手臂上升 手臂右行 手臂下降 吸盤(pán)松開(kāi) 手臂上升 手臂左行的 ，次序依次運(yùn)行。（二）PLC選用1、采用24VDC，歐姆龍C系列P型機(jī)的CPM1A，輸入為24點(diǎn)繼電器接點(diǎn)，輸出為16點(diǎn)，外部輸入電源在機(jī)內(nèi)，內(nèi)存程序循環(huán)掃描控制。2、在外圍設(shè)備方面采用RS-232或RS-485通信方式，與上位機(jī)連接，外部輸入設(shè)備有行程開(kāi)關(guān)、按鈕和電磁閥等。外部輸出設(shè)備有繼電器，指示燈等。3、編程時(shí)，要使用外部輸入相應(yīng)的端子設(shè)備號(hào)：外部輸入接點(diǎn)閉合 ，操作指示燈亮，輸出斷開(kāi)，操作指示燈滅。 4、時(shí)間定時(shí)器當(dāng)前值設(shè)為 20ms，定時(shí)器的點(diǎn)數(shù)為T(mén)IM000-127 預(yù)置值 0-100ms 。5、指令有LD ，LD-NO

31、T,AND，AND-NOT,OR,OR-NOT,OUT,TIN N #xxx,END。6、用外圍設(shè)備編程軟件將 P L C梯形圖程序用可識(shí)讀的使用指令寫(xiě)入，輸入后 PLC就按設(shè)計(jì)思路準(zhǔn)確地完成各種操作 。利用編程軟件還可以完成每一條程序的讀出，搜索所需要的 I/0 記號(hào)或指令，并可檢查寫(xiě)入的程序中有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤，正確無(wú)誤且用強(qiáng)制輸出可以測(cè)試運(yùn)行（三）PLC的I/O配線圖表2-1名 稱(chēng)代號(hào)輸入名 稱(chēng)代號(hào)輸入名 稱(chēng)代號(hào)輸出自動(dòng)SB100000左限行程SQ600206放松SB1100105手動(dòng)SB200001工件檢測(cè)SQ100201急停SB12啟動(dòng)SB300002回零檢測(cè)SQ200202停止SB400

32、003大臂上升SB600100回零SB500004大臂下降SB700101上限行程SQ400204大臂伸出SB800102下限行程SQ300203大臂縮回SB900103右限行程SQ500205夾緊SB1000104自動(dòng)SB1手動(dòng)SB2停機(jī)SB4啟動(dòng)SB300000000010000200003SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6回零SB500004002020020300204002060020500201上 SB6下 SB7伸 SB8縮 SB9吸 SB10松 SB11001000010100102001030010400105011000130001200015000140001600KM

33、1KM2KM3KM4KM5KM6上下縮伸松吸急停 SB12圖2-1（三）控制界面圖2-2如圖2-2，為該機(jī)械手的控制界面，左邊為檢測(cè)元件的指示燈，其中SQ1、SQ2是光電開(kāi)關(guān)只是燈,SQ3、SQ4,SQ5、SQ6分別指示機(jī)械手上下、伸縮是否到位。右邊為該機(jī)械手的動(dòng)作控制按鈕面板，紅色為急停按鈕。第三章 軟件設(shè)計(jì)一、編程工具編寫(xiě)PLC程序時(shí)使用了歐姆龍編程軟件CX-Programmer 7.3 二、梯形圖如下圖3-1圖3-2圖3-3三、指語(yǔ)句令表：表3-1序號(hào)指令操作數(shù)1LD000042AND002023OR010004ANDNOT018005OUT010006LD001007AND018008

34、LD017009LD0010010OR0110011ANDLD12ORLD13LD0020114AND0020515OR0020616AND0100017ORLD18ANDNOT0050119ANDNOT0020420ANDNOT0000321OUT0110022LD0020423AND0100024LD0010225AND0180026ORLD27ANDNOT0050328ANDNOT0020529ANDNOT0000330OUT0120031LD0010132AND0180033LD0060234LD0010135OR0130036ANDLD37AND0020638ORLD39LD0020

35、640OR0020541AND0020442AND0100043ORLD44ANDNOT0110045ANDNOT0020346ANDNOT0000347OUT0130048LD0020549ANDNOTTIM00050AND0100051LD0010452AND0180053ORLD54ANDNOT0000355OUT0140056LD0020557AND0100058TIM00059#002060LD0020461AND0100062AND0020563LD0170064LD0010365OR0150066ANDLD67ORLD68LD0010369AND0180070ORLD71ANDN

36、OT0120072ANDNOT0020673ANDNOT0000374OUT0150075LD0020376AND0100077LD0010578AND0180079ORLD80ANDNOT0000381OUT0160082LD0000283OR0170084ANDNOT0020285OUT0170086LD0000187OR0180088ANDNOT0000289ANDNOT0000090OUT0180091END第四章 整機(jī)調(diào)試為了有效的控制自動(dòng)話機(jī)械手，在進(jìn)行自動(dòng)話編程控制前先進(jìn)行手動(dòng)控制。一、手動(dòng)控制過(guò)程在進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行前先檢查PLC控制程序，確定無(wú)誤后，啟動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行回零，然后：l 手

37、臂上升 動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 手臂右行 動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 手臂下降動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 吸盤(pán)吸緊工件動(dòng)作是否完成（是否將工件吸起），光電開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 手臂上升 動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 手臂左行動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 手臂下降動(dòng)作是否完成，行程開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行

38、程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。l 放下工件動(dòng)作是否完成，光電開(kāi)關(guān)是否實(shí)現(xiàn)到限制行程的的功能，對(duì)應(yīng)的指示燈是否正常工作。上述動(dòng)作如果能實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明機(jī)械手的手動(dòng)功能正常，反之則需對(duì)不能正常完成的部分進(jìn)行調(diào)試。二、自動(dòng)運(yùn)行控制過(guò)程在進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行前先檢查PLC控制程序，確定無(wú)誤后，啟動(dòng)機(jī)械手，回零準(zhǔn)備自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)控制過(guò)程中需要完成的的動(dòng)作過(guò)程是：自動(dòng)抓取A處的物體放到B處。PLC需要實(shí)現(xiàn)：大臂上升、手臂伸出、吸盤(pán)吸緊、手臂縮回、大臂下降、吸盤(pán)松開(kāi)全過(guò)程的自動(dòng)運(yùn)行控制。上述動(dòng)作如果能實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行功能正常，反之則需對(duì)不能正常完成的部分進(jìn)行分析可能的原因然后進(jìn)行調(diào)試調(diào)試?？?結(jié)在畢業(yè)論

39、文即將完成之際，對(duì)我制作的過(guò)程做一個(gè)總結(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的給產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及CAD等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這都是我希望看到的也正是我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目之所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種設(shè)計(jì)合理的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種產(chǎn)品的加工方法，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)