冲压搬运机械手的设计【三自由度】【机电一体化】【10张图纸】【优秀】

冲压搬运机械手的设计

42页 14000字数+说明书+10张CAD图纸

下缸盖A3.dwg

冲压搬运机械手的设计说明书.doc

回转轴A3.dwg

手抓部装图A1.dwg

手指.dwg

摘要和目录.doc

旋转活塞A3.dwg

气压传动系统工作原理图.dwg

气缸前端盖A3.dwg

缸体A3.dwg

联接体A3.dwg

装配图A0.dwg

摘要

　　　本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。

关键词： 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（PLC）

　目   录

第一章  绪论    1.1机械手概述...1　

　　　1.2气动机械手的设计要求2

　　　1.3机械手的系统工作原理及组成..2

第二章 机械手的整体设计方案

　　　2.1机械手的座标型式与自由度 5

　　　2.2机械手的手部结构方案设计 7

　　　2.3机械手的手腕结构方案设计．7

　　　2.4机械手的手臂结构方案设计．7

　　　2.5机械手的驱动方案设计．7

　　　2.6机械手的控制方案设计．7

   2.7机械手的主要技术参数．8

第三章 手部结构设计

3.1夹持式手部结构．9 3.1.1手指的形状和分类

　　　　　3.1.2设计时考虑的几个问题

　　　　　3.1.3手部夹紧气缸的设计

第四章 手腕结构设计

　　　4.1手腕的自由度．14

　　　4.2手腕的驱动力矩的计算．14

　　　　　4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩

　　　　　4.2.2回转气缸的驱动力矩计算

　　　　　4.2.3回转气缸的驱动力矩计算校核

第五章 回转气缸的设计与校核

　　　5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．20

　　　　　5.1.1尺寸设计

　　　　　5.1.2尺寸校核

　　　　　5 .1 .3导向装置

　　　　　5 .1 .4平衡装置

　　　5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．21

　　　　　5.2.1尺寸设计

　　　　　5.2.2尺寸校核

　　　5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．22

　　　　　5.3.1尺寸设计

　　　　　5.3.2尺寸校核

第六章 气动系统设计

　　　6.1气压传动系统工作原理图及元器件的选择．24

第七章 机械手的PLC控制系统设计

　　　7.1可编程序控制器的选择及工作过程．26

　　　　　7.1.1可编程序控制器的选择

　　　　　7.1.2可编程序控制器的工作过程

　　　7.2可编程序控制器的使用步骤．27

　　　7.3机械手可编程序控制器控制方案．28

　　　    7.3.1控制系统的工作原理及控制要求

　　　    7.3.2 气动机械手的工作流程

　　　    7.3.3 I/0分配

　　　    7.3.4梯形图设计

第八章 结论．37

辞谢38

参考文献39

　1.2 气动机械手的设计要求

　　　　1.2.2 课题的设计要求

　　　　本课题将要完成的主要任务如下:

　　　　(1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。

　　　　(2)选取机械手的座标型式和自由度。

　　　(3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。

　　　　(4)气压传动系统的设计

　　　本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。

　　　　(5)机械手的控制系统的设计

　　　本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要选取PLC型号，根据机械手的工作流程编制出PLC程序，并画出梯形图。　  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.

　　(一)执行机构

　　包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

　　1、手部

　　　即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。

　　　用于自动输送线的上下料，实现生产线自动化装配。

　　　四．设计技术参数:

　　　1、抓重                                    1 kg

    2、自由度数                                3个自由度

　　　3、座标型式                                圆柱座标

　　　4、最大工作半径                            

    5、手臂最大中心高                          

    6、手臂运动参数

　　　                                            伸缩行程

　　　                                            伸缩速度

　　　                                            升降行程

　　　                                            升降速度

　　　                                            回转范围

　　　                                            回转速度

　　　7、手腕运动参数                            回转范围

                                               回转速度

　　　8、手指夹持范围                            工料: 100×50×40mm

　　　9、定位方式                                行程开关或可调机械挡块等

　　　10、定位精度                              

    11、驱动方式                               气压传动

　　　12、控制方式                               点位程序控制(采用PLC)