转运机械手设计说明书讲解

1、转运机械手设计说明说系部：自动化系专业班级：11电气302学生姓名：叶贵炳 39二O一三年六月前言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供 耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样 的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部 门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水 平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把 发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工业机械人是近儿十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。转运 机械手是工业机器人的一部分。它的特点是可通过编程来完成各种预期的 搬运

2、任务。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在 现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和 生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，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力大的特点，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。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器 技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动化 定位控制并可重

3、新编程序以变动的多功能机器，它有多自山度，可用来搬运物体 以完成在各个不同环境中工作。1目录一转运机械手1.1转运机械手基本介绍1二机械手气动系统基本部件2. 1执行元件22.2控制兀件32.3辅助元件42.4气动系统图4三机械手电气控制3. 1基本电气兀件53.2操作面板布置63.3PLC的选择73.4电气系统设计73. 4. 1 输入/输出编址表73.4.2 电气线路图83.5控制程序设计1010103. 5.1控制流程图 3.5.2程序梯形图四结论7一转运机械手1.1转运机械手基本介绍气动机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、 搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代

4、替人的繁重劳动以实现生产 的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用 于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手的机械结构由气 缸、气爪和连接件组成，可按预定轨迹运动，实现对工件的抓取、搬运和 卸载。气动部分的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的气动控制回 路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行 机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。气动机械手的特点：其驱动系统通常采用通常汽缸、气阀、气罐和空 压机组成。特点是气源方便，动作迅速，结构简单、造价较低、维修方便, 但难于进行速度控制，并因气压不能太高，固抓举能力较小

5、。伸缩气缸摆缸支架升降气缸气爪1二机械手气动系统基本部件2.1执行元件2. 1. 1 TR双轴气缸产品特性1、执行企业标准；2、埋入式本体安装固定形式，节省安装空间；3、具有一定的抗弯曲及抗扭装性能，能承受一定的侧向负载；4、固定板三面均有安装孔，便于多位置加载；5、本体前端防撞垫可调整气缸行程，并缓解冲击；6、本系列气缸标准配置为附磁型，无不附磁型可选。2. 1.2 气动手指HFZ16产品特性1、采用单活塞结构，夹持力矩大；2、自带可变节流阀，调节夹爪开闭 速度方便；3、合理的夹持角度，实际使用范围 宽广；4、精准的定位精度，夹取工件时更 加准确可靠；5、多种型式的安装方式，方便不同场合的使

6、用；6、所有系列均附磁石，便于控2. 1.3 旋转缸 HRQ10-A产品特性1、齿轮齿条结构、运转平稳；2、双气缸结构、能实现双倍出力;73、工作台加工精度高，负载安装方便、定位准确；4、工作台中间有通孔，可由此孔配管；5、气缸本体两面均有定位孔，安装使用方便；6、有调整螺丝固定缓冲及油压缓冲器两种缓冲方式可选，带油压缓冲器的最大 缓冲能量是调整螺丝固定缓冲的35倍，缓冲效果更佳。2.2控制元件2.2. 1气动电磁阀电磁阀4V230C-08电磁阀4V210C-08产品特性1、先导方式：外部与内部可选；2、滑柱式结构，密封性好，反应灵敬；3、三位置电磁阀有三种中央功能可供选择；4、双头二位置电磁

7、阀具有记忆功能；5、内孔采用特殊工艺加工，磨擦阻力小，启动气压低，使用寿命长;6、无需加油润滑；7、可与底座集成阀组，节省安装空间；8、附设手动装置，利于安装调试；9、有多种标准电压等级可供选用。亚德客电磁阀的主要特点：动作快递，功率微小，外形轻巧电磁阀响应时 间可以短至儿个毫秒，即使是先导式电磁阀也可以控制在儿十毫秒内。山于自成 回路，比之其它自控阀反应更灵敬。设讣得、“I的电磁阀线圈功率消耗很低 属节 能产品；还可做到只需触发动作，自动保持阀位，平时一点也不耗电。电磁阀外 形尺寸小，既节省空间，乂轻巧美观。2.3辅助元件2.3.1气动三联件、开关气动三联件是山过滤器、减压阀和油雾器三部分组

8、成，过滤器主要负责过滤 压缩空气中的杂质，减圧阀主要负责控制系统圧力，油雾器负责后端元件的给油 润滑。2.4气动系统图10气动机械手气动回路原理图三机械手电气控制3.1基本电气元件3. 1. 1选择开关SA3. 1.2按钮开关SB3. 1. 2磁性开关LS3. 1. 3指示灯HL可wC02i操作而板布置图3.2操作面板布置0电源指示灯HL自动HL1夹紧指示灯HL2启动SB1手动/自动SA停止SB2 3.3 PLC的选择估算I/O点数时应考虑适当的余量，通常保留10%20%的扩展余量，实际 选择时，还需结合各大公司PLC或输入/输出模块的特点及配置点数，最终确定 出该系统的I/O点数。该机械手控

9、制系统选择三菱FX2N32MR PLC。3.4电气系统设计电气控制系统设计的主要任务是根据选定PLC、低压电器和现场布局，设计 相应的电气图和安装图。对于本项目，需要设计的图纸为主电路图、输入回路图、 输出回路图、面板元件布局图。3. 4. 1输入/输岀编址表输入编地表序号输入编址名称元件1X16摆缸左摆到位磁感应开关LSO2X17摆缸右摆到位磁感应开关LSI3X14伸缩气缸伸出到位磁感应开关LS24X15伸缩气缸缩回到位磁感应开关LS35X13升降气缸下降到位磁感应开关LS46X12升降气缸上升到位磁感应开关LS57X10气爪夹紧到位磁感应开关LS68XII气爪松开到位磁感应开关LS79X3

10、自动/手动旋钮SA10X2（手动/自动）启动按钮SB111X0停止按钮SB2输出编地表序号输出编址名称元件1Y5摆缸左摆双电控电磁阀YV12Y4摆缸右摆双电控电磁阀YV23Y7伸缩气缸伸出双电控电磁阀YV34Y6伸缩气缸缩回双电控电磁阀YV45YU升降气缸下降双电控电磁阀YV56Y10升降气缸上升双电控电磁阀YV67Y12气爪加紧单电控电磁阀YV78Y0自动运行指示灯HL19Y1气爪夹紧指示灯HL23.4.2电气线路图电气线路图为PLC与电源、开关按钮、磁性开关、电磁阀、指示灯等其他硬 件的连接图。电气线路图手绘或另外打印3.5控制程序设计PLC程序是PLC控制系统的核心，想要机械手按照某种路

11、线运动就得通过编 写PLC程序来实现，所以PLC程序对用PLC控制的机械手来说至关重要。3. 5.1控制流程图流程图表示的是一台设备的动作过程，通过流程图我们可以清楚的知道该转 运机械手是怎样去动作，怎样完成对一个工件的转运过程。有了流程图，我们编 写程序的时候会更加方便。下面是转运机械手的动作流程图：（初始位置时旋转 缸到达右限位，伸缩缸后限位，升降缸高限位，气爪张开）时间间隔均为2S （手 动时山手动启动按钮决定）o|初始位|启动二l伸占下降夹紧上升aL伸回|_左转伸出J 下降I一A放松初始位（右转,伸回，上升）说明：手动操作时机械手动作和自动相同，均可以完成工件的 转运任务。3. 5.2

12、程序梯形图程序是让机械手动作的核心，通过将程序写入PLC来达到对机械部分的控 制。具体程序如下：懈002IHsoIsnFSIIsflS2 IsnS4IsrLFX011Tl-X002xauX013卄X010卄S5XG12X012IPX012卄X015T卜X017JPX003JPSET SO1C mu 3C )06 3C 试iio set si-set$21 $Erwoo2SETS2Z 询07F0K20SEr S3C 和11-SETS4-SEF仙2-SETW01roK20-SETS5F1K20SET S60372224-2730374044.4?505457606412S6TstU88IsflFS

13、9TstUX015-PF-X015roX016X016X014XOUroX013-V(-n$10TsnjS11TsnJS21IsflF$22Tsnj$23IsnFrosetSET-SETS10J-R$rYWJ-rstWO1J-setS11Jso RETX002-II-XOUXOUX002卄X013X013X002卄$etS22 W07SET W11SET$24&77074.778084.S?SO34971001041071101141181211221261291J3136824IstlFSETX010825IstlF$26IstlFS27 |STL828IstlFIstlF$30IstlFX

14、012X012X015X016-W-wigX014*xouX013xoyX002-II-X002卄X002卄X002卄LSErwoi_SETS25C W10；SErS26:C YDOG；SErS27zC YD05jSEIS28C W07；SErS29X002卄SETRSTrTS30W12TO01X002卄$etS11 fiErSErso-EzrstsiS11-CzRsrS21S30-TzRsrVD01TO121431471501541571611641651711751781821851831902084结论本文所设计的气动机械手结构比较简单，功能比较简单，设计比较合 理，能够满足部分工件的转移、夹取、安放等功能，方便快捷。其设计主 要考虑以下儿个方面：（1）机械手气动回路设计选用合适的气动元件，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流 量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并 按规定的程序工作。（2）末端执行器的设计末端执行