悬挂式助力机械真空吸盘手抓的设计【原创含3张CAD图】
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悬挂式助力机械真空吸盘手抓的设计【含3张CAD图】
【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
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请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609悬挂式助力机械真空吸盘手抓的设计摘要工业机器人由操作机 (机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配、轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。本文的机械手用于搬运物料，在本文中介绍它的组成和分类、自由度和座标型式、气动技术的特点及国内外的发展状况，对机械手进行总体方案设计，确定机械手的座标型式和自由度，确定机械手的技术参数，设计机械手的手臂结构，设计出机械手的气动系统，绘制机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取合适的 PLC 型号，根据机械手的工作流程制定可编程序控制器的控制方案，画出机械手的工作时的顺序功能图和梯形图，并编制可编程序控制器的控制程序。关键词：机械手设计；物料搬运；气动；请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609AbstractThe industrial robot is composed of the operating machine (mechanical body), the controller, the servo drive system and the detection and sensing device. It is a kind of humanoid operation, automatic control, repeatable programming, and the mechanical and electrical integration automation production equipment that can complete various operations in the three-dimensional space. It is especially suitable for flexible production of multiple varieties and batches. It plays a very important role in stabilizing, improving product quality, improving production efficiency, improving labor conditions and upgrading products.The manipulator is becoming more and more widely used in mechanical processing, stamping, casting, forging, welding, heat treatment, electroplating, spray painting, assembly, light industry, transportation and transportation. In this paper, the manipulator is used to carry the material. In this paper, the composition and classification of the manipulator, the degree of freedom and coordinates, the characteristics of the pneumatic technology and the development status at home and abroad are introduced in this paper. The overall plan of the manipulator is designed, the coordinate type and the degree of freedom of the manipulator are determined, the technical parameters of the manipulator are determined and the hand of the manipulator is designed. The structure of manipulator is designed, and the pneumatic system of manipulator is designed, and the working principle of manipulator pneumatic system is plotted. The programmable controller is used to control the manipulator, select the appropriate PLC model, draw up the control scheme of the programmable controller according to the working process of the manipulator, draw the sequence function diagram and ladder diagram of the manipulator working, and compile the control program of the programmable controller.Key words: manipulator design; material handling; pneumatic;请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609目录摘要 .1Abstract.2第一章、绪论 .41.1 选题背景 .41.2 设计目的 .51.3 发展现状和趋势 .61.4 工作原理及组成 .61.5 机械手的应用与发展 .71.6 研究内容 .8第二章、总体设计 .92.1 技术参数 .92.2 工作原理分析 .92.3 助力机械手方案设计 .10第三章、真空吸盘的设计 .113.1 动力学分析 .113.2 真空吸盘的选取 .113.3 真空发生器设计 .123.4 其他元器件选用 .13第四章、助力机械手系统设计 .154.1 工作原理 .154.2 运动分析 .154.3 臂部设计 .164.3.1 结构的选择 .174.3.2 驱动力计算 .174.3.3 工作压力和结构的确定 .194.3.4 尺寸参数 .21第五章、PLC 简介 .225.1 PLC 简介 .225.2 PLC 发展趋势 .235.3 PLC 的结构和工作原理 .245.3.1 PLC 的组成 .245.3.2 PLC 程序的表达方式 .265.3.3 PLC 的工作方式 .27第六章、技术经济分析 .316.1 需求分析 .316.2 控制系统的经济特点 .31结论 .34致谢 .35请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609参考文献 .40第一章、绪论1.1 选题背景由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作已满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我把上下料机械手作为我研究的课题。气动技术有以下优点:(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题.（2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 0.02s-0.3s 即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。(4) 能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。(5) 工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。(6) 成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。1.2 设计目的目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。1.3 发展现状和趋势目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：（1）机械结构向模块化、可重构化发展。（2）工业机械手控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。（3）机械手中的传感器作用日益重要，使其向智能化方向发展。（4）关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发； （5）焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器，多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。 1.4 工作原理及组成机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。 图 1-1 机械手的组成方框图请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609(一)执行机构机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在 PLC 程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。1.5 机械手的应用与发展机械手臂在产业自动化的应用已经相当广泛，因为各个国家产业分布的不同，以及各产业对于机械手臂的需求量也有差异。主要是使用于人工无法进行或者会耗费较多时间来做的工作，机械手臂在精度与耐用性上可以减少许人为的不可预知问题。自从第一台产业用机器人发明以来，机械手臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制程等相关产业，更拓展到农业、医疗、服务业等等。多轴机械手臂研发方面，多轴式机械手臂广泛应用于汽车制造商、汽车零组件与电子相关产业。机械手臂可以提升产品技术与品质，而这些初期工作大多可以借由机械手臂来完成。机械手臂的精准、零误差，对于产品的品质掌握自然拥有其优势，减少品管所花费的时间与人力。 工业应用上，以装配、加工、熔接、切削、加压、货物搬运、检测等，全球目前产业使用量是以汽车、汽车零组件、化工、橡胶和塑料等最大。现在，ROBOT 的应用已越来越多元化，依据国际机器人协会（IFR）的统计，至 2007 年底机械手臂除了工业以外，最多应用于救援、保全与野地（田野、牧场等） ，近年来，各先进国家为了提升台机器人的技术水平，都会推广机器人产业与创立相关联盟，并且特别针对工业以外的领域进行推广，例如：医疗、服务、生活方面等。以医疗为例，有许多大型医学中心使用以手动操控方式之机械手臂，结合显微影像显示系统所结合的手术型机器人。 机械手臂的研发也朝向节省人力、减少人类暴露在危险的工作环境、甚至进行更加精密的工作或是辅助操作。机械手臂的技术发展都是为了让人类在工作与生活中更加便利。请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196091.6 研究内容本助力机械手需对软体包装物（硫酸亚铁）进行上下料，对真空吸盘的工作原理进行了解，收集相关工程设计和实际使用的相关文献；查阅真空吸盘相关知识产权，掌握相关专利的关键技术点，使本设计方案中提出的关键技术要点不与已有的技术要点相重叠。对抓取物料进行分析，设计真空吸盘、动力管路的总体方案，计算相关力学性能。绘制平衡气缸、真空吸盘配管图一张（A3） ，气缸模式下的助力机械手三维仿真 1 份，撰写设计计算说明书一份，通过毕业答辨。请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609第二章、总体设计2.1 技术参数设计一套助力机械手，利用桁架式悬挂助力机械手，可实现多向全方位搬运，可达范围广，适合本项目搬运工作。利用助力机械手辅助搬运，达到节省人工及提高工作效率的目的。结构类似图 1.1图 1.1 机械手方案图2.2 工作原理分析助力机械手功能原理如图 1.2 所示图 2.1 功能原理图真空吸盘工作原理：真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609真空来提供。前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。真空发生器的原理是：压缩空气通过收缩的喷嘴后，从喷嘴喷射出的高速气流卷吸周围的静止流体和它一起向前流动，从而在接受室形成负压，诱导二次真空。这样的真空系统，尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。用真空吸盘来抓取物体，可以根据物体的不同形状来实现任意角度的传递。以下将从两种特殊位置，即水平和垂直两个方向，对真空吸盘的受力进行动态分析。2.3 助力机械手方案设计对于真空吸盘式气动的机械手，其工件的运动只需较少的自由度就能完成。气液联合控制和电液联合控制则使系统和结构上很复杂，故采取气压传动方式。本机械手是专用自动机械手，选择智能控制方式中的 PLC 程序控制方式，这样可以使机械手的结构更加紧凑和完美。本机械手的执行系统是手部机构。手部机构形式多样，但综合其总体构型，可分为：气吸式、电磁式和钳爪式 3 种。根据本组合机床加工工件的特征，选择气吸式（真空吸盘式）手部结构。常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下 4 种: 直角坐标型机械手、圆柱坐标型机械手、球坐标(极坐标)型机械手、多关节型机机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小，且根据本机械手坐标形式分析分析本机械手臂的运动形式及其组合情况，采用圆柱坐标形式。因此方案确定机械手采用气压传动方式，PLC 控制，真空吸盘式手部结构，圆柱坐标形式。悬挂式助力机械真空吸盘手抓的设计摘要工业机器人由操作机 (机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配、轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。本文的机械手用于搬运物料，在本文中介绍它的组成和分类、自由度和座标型式、气动技术的特点及国内外的发展状况，对机械手进行总体方案设计，确定机械手的座标型式和自由度，确定机械手的技术参数，设计机械手的手臂结构，设计出机械手的气动系统，绘制机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取合适的 PLC 型号，根据机械手的工作流程制定可编程序控制器的控制方案，画出机械手的工作时的顺序功能图和梯形图，并编制可编程序控制器的控制程序。关键词：机械手设计；物料搬运；气动；AbstractThe industrial robot is composed of the operating machine (mechanical body), the controller, the servo drive system and the detection and sensing device. It is a kind of humanoid operation, automatic control, repeatable programming, and the mechanical and electrical integration automation production equipment that can complete various operations in the three-dimensional space. It is especially suitable for flexible production of multiple varieties and batches. It plays a very important role in stabilizing, improving product quality, improving production efficiency, improving labor conditions and upgrading products.The manipulator is becoming more and more widely used in mechanical processing, stamping, casting, forging, welding, heat treatment, electroplating, spray painting, assembly, light industry, transportation and transportation. In this paper, the manipulator is used to carry the material. In this paper, the composition and classification of the manipulator, the degree of freedom and coordinates, the characteristics of the pneumatic technology and the development status at home and abroad are introduced in this paper. The overall plan of the manipulator is designed, the coordinate type and the degree of freedom of the manipulator are determined, the technical parameters of the manipulator are determined and the hand of the manipulator is designed. The structure of manipulator is designed, and the pneumatic system of manipulator is designed, and the working principle of manipulator pneumatic system is plotted. The programmable controller is used to control the manipulator, select the appropriate PLC model, draw up the control scheme of the programmable controller according to the working process of the manipulator, draw the sequence function diagram and ladder diagram of the manipulator working, and compile the control program of the programmable controller.Key words: manipulator design; material handling; pneumatic;目录摘要 .1Abstract.2第一章、绪论 .41.1 选题背景 .41.2 设计目的 .51.3 发展现状和趋势 .61.4 工作原理及组成 .61.5 机械手的应用与发展 .71.6 研究内容 .8第二章、总体设计 .92.1 技术参数 .92.2 工作原理分析 .92.3 助力机械手方案设计 .10第三章、真空吸盘的设计 .113.1 动力学分析 .113.2 真空吸盘的选取 .113.3 真空发生器设计 .123.4 其他元器件选用 .13第四章、助力机械手系统设计 .154.1 工作原理 .154.2 运动分析 .154.3 臂部设计 .164.3.1 结构的选择 .174.3.2 驱动力计算 .174.3.3 工作压力和结构的确定 .194.3.4 尺寸参数 .21第五章、PLC 简介 .225.1 PLC 简介 .225.2 PLC 发展趋势 .235.3 PLC 的结构和工作原理 .245.3.1 PLC 的组成 .245.3.2 PLC 程序的表达方式 .265.3.3 PLC 的工作方式 .27第六章、技术经济分析 .316.1 需求分析 .316.2 控制系统的经济特点 .31结论 .34致谢 .35参考文献 .40第一章、绪论1.1 选题背景由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作已满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我把上下料机械手作为我研究的课题。气动技术有以下优点:(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题.（2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 0.02s-0.3s 即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。(4) 能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。(5) 工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。(6) 成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。1.2 设计目的目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。1.3 发展现状和趋势目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：（1）机械结构向模块化、可重构化发展。（2）工业机械手控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。（3）机械手中的传感器作用日益重要，使其向智能化方向发展。（4）关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发； （5）焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器，多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，
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