械手PLC控制.doc

机械手PLC控制设计题目：机械手的PLC控制机械手及其应用总体方案选择驱动系统方案选择控制方式选择驱动系统设计PLC控制系统设计参考文献及设计心得设计：指导：班级：09机电一班时间：2011.82011.9一、设计题目1、任务：机械手抓取工件，提高300mm，右转180度，伸出300mm放下工件，左转180度，回到原位置，然后循环做上述动作。2、工件尺寸：40mm×40mm×40mm工件重量：0.5Kg工作空间：8000mm×800mm×800mm3、动力源：220V5A24V气压源4、控制：PLC，电磁阀，光电传感器图.1二、机械手及其应用机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机器人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。机械手的特点：（1）对环境的适应性强能代替人从事危险，有害的工作。在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响，只要根据工作环境进行合理的设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温，异常压力和有害气体，粉尘，放射线作用下，以及冲压，灭等危险环境中胜任工作。（2）机械手能持久，耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。（3）由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可以避免人为的操作错误。（4）机械手特点是通过用工业机械手的通用性，灵活性好，能很好的适应产品的不断变化，以满足柔性生产的需要。因此采用机械手最明显的特点是提高劳动生产率和降低成本。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。三、总体方案要执行的详细的动作为：（1）定位（2）下降（3）夹紧（4）上升（5）右转180°（6）下降（7）松开（8）上升（9）左转180°（10）原点，完成一个工作循环。本机械手用于生产线上工件的自动搬运，其结构如上图所示。由1、2两个气缸缸完成工件的加紧和提升的动作。1号气缸通过一个单线圈的二位电磁阀控制工件的夹紧、放松，2号气缸通过一个双线圈的二位电磁阀控制工件的上升、下降，由底盘电动机带动底盘旋转。当工件在传送带A上运行时，并且到传送带A的端部的时候，光电开关检测到有物体存在的时候，传送带A停止,2气缸活塞缩回，带动竖轴下降，下降到行程开关SQ3，1气缸的驱使手爪夹紧工件，延时2秒后。2气缸活塞伸出，带动竖轴上升，3气缸活塞缩回，带动横轴缩回，同时底盘电动机带动底盘旋转。当底盘步进电机旋转180°后，其到达B传送带的上方时，3气缸活塞伸出，带动横轴前伸，同时2气缸活塞缩回，带动竖轴下降，下降到行程开关SQ3，1气缸的驱使手爪放松工件，延时2秒后。2气缸活塞伸出，带动竖轴上升，3气缸活塞缩回，带动横轴缩回，同时底盘电动机带动底盘旋转。当底盘步进电机旋转180°后，其到达A传送带的上方时一次的搬运过程就完成。图.2四、驱动系统方案选择一般情况下机器人驱动系统的选择大致按照如下原则进行选择：原点下降夹紧上升右移下降松开上升左移1）物料搬运用有限点位控制的程序控制机器人，重负载用液压驱动，中等载荷可选用电动驱动系统，轻载荷可选用气动驱动系统。冲压机器人多用气动驱动系统。2）用于点焊和弧焊及喷涂作业的机械手，要求具有任意点位和轨迹控制功能，需采用伺服驱动系统，需采用液压驱动或电动驱动系统方能满足要求。按照动力源分为液压、气压和电动三大类，根据需要，也可以将这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。液压驱动液压技术比较成熟，具有动力大、力惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点，适用于承载能力大、惯量大以及在防爆环境中工作的机械手。气压驱动具有速度快、系统结构简单、维修方便价格低等特点，适用于中小负载的系统中。难于实现伺服控制，多用于程序控制的机械手中，在上下料和冲压机械手中应用较多。电动驱动随着低惯量、直流伺服电机及配套的伺服驱动器的广泛采用，这种驱动系统被大量选用。目前广泛采用的驱动系统的比较如下表：特性输出功率和使用范围控制性能和安全性结构性能安装和维护要求效率和制造成本气压驱动气压较低，输出功率小，当输出功率增大时，结构尺寸将过大只适用于小型，快速驱动压缩性大，对速度、位置精确控制困难。阻尼效果差。低速不易控制，排气有噪音结构体积较大，结构易于标准化。易实现直接驱动，密封问题不突出安装要求不高，能在恶劣环境种工作，维护方便效率低，（为0.150.2）气源方便，结构简单，成本低液压驱动油压高，可获得较大的输出功率，适用于重型，低速驱动器液体不可压缩，压力、流量易控制，反应灵敏，可无级调速、能实现速度、位置的精确控制，传动结构较气动要小，易于标准化，易实现直接驱动，密封问题显得重要安装要求高（防泄漏），要配置液压元设备，安装面积大，维护要求较高效率中等为0.30.6，管路结构较复杂，成本高平稳，泄漏对环境污染交直流普通电动机适用于抓其重量较大而速度低的中、重型机器人的驱动输出力较大控制性能差，惯性大，不易精确定位对环境无影响电动机驱动以实现标准化，需减速装置，传动体积较大安装维修方便成本低效率为0.5左右步进、伺服电动机步进电动机输出力较小、伺服电机可大一些适用于运动控制要求严格的中、小型机器人控制性能好，控制灵活性强，可实现速度、位置的精确控制，对环境无影响体积小，需减速装置维修使用较复杂成本较高效率为0.5左右表.1综合考虑以上驱动系统的优缺点以及工作要求，选择气动驱动跟步进电机系统混合作为驱动方式。气动机械手装置如图1所示，主要由机械手抓紧放松夹紧装置、上下气动移行装置、底座及各电气、气动元件和传感器等组成。工作过程如下,从图1所示的原始位置开始,升降气缸1向下移动气动夹紧机构3并夹紧A处之物料块,然后向上移动。到位后,气动夹紧机构连同升降气缸向右移动,升降气缸2向下移动气缸,最后夹紧机构3放松即将物料块放到B处,然后沿相反方向使机械手处于原始位置。为下一个工作周期准备,以实现循环。此装置能够实现物料在一个平面内的搬运。上下移动气缸2行程为710mm,为了防止工件偏移,上下移动气缸2的缸体上各安装了两个磁性开关用于上下极限位置的检测；在传送带A这边安装了光电感应开关用于有无工件(物料块)检测。1）气源压缩机的设计原理，气源装置的组成和布置示意图，如图9图3