文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 气动机械手控制系统设计

气动机械手控制系统设计

气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计

机电工程学院

课程设计说明书

设计题目: 气动机械手控制系统设计

学生姓名:

学号:

专业班级:

指导教师:王宗才

2011年12 月1日

内容摘要

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。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。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。气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下,能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置。在工业生产中,利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统,根据机械手的控制要求和所能实现的操作功能,设置动作流程,分配输入输出接点,按所需来选PLC的型号,接着进行梯形图的编辑,最后进行程序的编辑与调试,从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。

关键词:机械手;可编程控制器;PLC;控制设计

目录

第1章引言 (1)

1.1气动机械手的控制要求 (1)

1.2气动机械手的工作方式 (1)

1.3系统流程图 (2)

第2章 PLC控制系统的设计 (3)

2.1气动机械手的硬件系统设计 (3)

2.1.1气动机械手的硬件系统 (3)

2.1.2电器元件的选择 (3)

2.2气动机械手的软件结构设计 (4)

2.2.1 PLC的I/O地址分配 (4)

2.2.2 PLC的外部接线图 (5)

2.3程序设计及梯形图 (6)

2.3.1 程序设计说明 (6)

2.3.2 程序梯形图 (7)

结论 (16)

总结 (17)

谢辞 (18)

附录 (19)

参考文献 (24)

第1章引言

1.1气动机械手的控制要求

1、气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向德线圈才能反向运动。

2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV1、YV2;右行、左行的电磁阀线圈为YV

3、YV4;

3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现,线圈通电夹紧,断电松开;

4、机械手的夹钳的松开,夹紧通过延时1.7s实现;

5、机械手的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现;

1.2气动机械手的工作方式

系统设有手动、单周期、连续、单步和回原点五种工作方式(如图1-1)。

在手动工作方式下,用I0.5—I1.2对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左右行和夹紧松开。

在单周期的工作方式下,按下启动按钮I2.6后,从初始步M0.0开始,机械手按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后,返回并停留在初始步。

在单步工作方式下,从初始步开始,按一下启动按钮,系统转换到下一步,完成该步的任务后,自动停止工作并停留在该步,再按一下启动按钮,又往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。

单步

单周期回原位

连续

手动

夹紧SB7 右行SB5 下降SB3 启动SB1 负载电源

松开SB8 左行SB6 上升SB4 停止SB2 紧急停车SB9

图1-1 气动机械手的控制面板

1.3系统流程图

如图1-2所示:接通电源是系统启动开始扫描,扫描手动式判断手动按钮的是执行手动操作,扫描回原点开关,是执行回原点操作,扫描单步开关,是执行单步操作,扫描单周期开关,是检测是否在原点,是执行单周期操作,扫描连续操作,是检测是否在原点,是执行连续操作。除了连续操作以外,其他操作执行完以后自动重新扫描。

Y

Y

N

Y

N

Y

Y Y

N

N

Y

Y Y

N

N

Y

Y

Y

Y

N

N

Y

图1-2 气动机械手控制流程图

单周期

连续

是否在原点

检测等待

检测等待

连续操作

是否停止

系统启动 回原点

手动

单步

手动操作

回原点操作

单步操作 是否在原点 单周期操作

是否在原点 检测等待

第2章系统总体方案设计

2.1气动机械手的硬件系统设计

2.1.1气动机械手的硬件运行方式

机械手用来将工件从A点搬运到B点(如图2-1),输出Q0.1为1时工件被夹紧,为0时背松开。工作方式选择开关的5个位置分别对应于5种工作方式,操作面板左下部的6个按钮式手动按钮。为了保证在紧急情况下可靠地切断负载电源,设置了交流接触器KM。开始运行时按下“负载电源”按钮,使KM线圈得电并自锁,KM的主触点接通,给外部负载提供交流电源,出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。

左行SQ3

SQ4

右行

下降

夹紧上升SQ2

松开

SQ1

图2-1 气动机械手示意图

2.1.2可编程控制器的CPU选择

气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工,食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。现代汽车制造工厂的生产线,尤其是主要工艺的焊接生产线。基于PLC 控制的气动机械手系统。与同类系统相比,节省了大量的电气元件,大大降低了开发成本。适用性更强。

因此,本设计应采用PLC进行控制:由控制要求可知,系统共需要输入端口18个,输出端口5个。西门子S7-200系列PLC硬件配置灵活,既可以用一个单独的S7-200 CPU 构成一个简单的数字量控制系统,也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量I/O 模块或智能接口模块的扩展,构成较复杂的中等规模控制系统。西门子S7-200 CUP226/AC/DC/RLY有输入端口24个,输出端口16个,符合要求;为使控制系统的结构更简单,可靠性更高,故本次设计采用西门子S7-200CUP226/AC/DC/RLY完成PLC硬件结构配置。

2.2气动机械手的软件结构设计

2.2.1 气动机械手的I/O地址分配

由上硬件系统的选择可知控制系统由一个CPU226分配地址如表2-1

表2-1 I/0地址分配表

控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码

输入信号

下降停止下限位开关SQ1 I0.1 上升停止上限为开关SQ2 I0.2 右行停止右限位开关SQ3 I0.3 左行停止左限位开关SQ4 I0.4 下降下降按钮SB3 I0.5 上升上升按钮SB4 I0.6 右行右行按钮SB5 I0.7 左行左行按钮SB6 I1.0 夹紧夹紧按钮SB7 I1.1 松开松开按钮SB8 I1.2 手动操作手动开关I2.0 回原点操作回原点开关I2.1 单步操作单步开关I2.2 单周期操作单周期开关I2.3 连续操作连续开关I2.4 急停急停按钮SB9 I2.5 启动启动按钮SB1 I2.6 停止停止按钮SB2 I2.7

输出信号夹松夹松电磁阀YV5 Q0.0 下降下降电磁阀YV1 Q0.1 上升上升电磁阀YV2 Q0.2 右行右行电磁阀YV3 Q0.3 左行左行电磁阀YV4 Q0.4

2.2.2 PLC外部接线图

PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。气动机械手控制外部接线图如图2-2所示。

图2-2 cpu226外部接线图

2.4 程序设计及梯形图

2.4.1程序设计说明

SM0.0的常开触点一直闭合,公用程序是无条件执行的。在手动工作方式下,I2.0为ON,执行手动子程序。在自动回原点方式下,I2.1为ON,执行回原点子程序,在其他3种工作方式下执行自动子程序。由于S7-200PLC的顺控指令不支持直接输出的双线圈操作,所以要用中间继电器逻辑过度一下,如本次设计的机械手下降,上行,夹紧、松开、左行、右行等都需要用中间继电器过渡。

公用程序见下图用于处理各种工作方式都要执行的任务,以及处理不同工作方式之间的转换。左限位开关I0.4、上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松开的M4.5的常闭触点的串联电路接通时,原点条件M0.5变为ON。当机械手处于原点位置状态,在开始执行用户程序、系统处于手动或者自动回原点状态,初始步对应的M0.0将被置位,进入单步、单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M0.5为OFF状态,M0.0将被抚慰,初始步为不活动步,按下启动按钮也不能进入步M2.0,系统将不能在单步,单周期,和连续工作方式下工作。

当系统处于手动工作方式时,必须将初始步以外的各部队赢得存储器位(M2.0-M2.7)复位,否则系统从自动工作方式切换到手动工作方式,然后返回自动工作方式时。为了保证安全运行,在手动程序中设置了一些必要的连锁。设置上升与下降之间,左行与右行之间的互锁,以防止功能相反的两个输出同时为ON.有限位开关限制机械手移动的范围。用限位开关I0.1--I0.4限制机械手移动的范围。用上限位开关I0.2的常开触点与控制左,右行的M3.6和左行的M4.4的继电器串联,机械手升到最高位置才能左右移动,以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。

单周期、连续和单步这三种工作方式主要是“连续”标志M0.7和“转换允许”标志M0.6来区分的。

1)单步与非单步的区别

M0.6的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的启动电路中,他们断开时禁止步的活动状态的转换,如果系统处于单步工作方式,I2.2为1状态,常开触点断开,“转换允许”存储器位M0.6在一般情况下为0状态,不允许步与步之间的转换。当某一步的工作结束后,转换条件满足,如果没有按启动按钮I2.6,则M0.6处于0状态,起保停电路的启动电路处于断开状态,不会转换到下一步。一直要等到按下启动按钮I2.6,M0.6在I2.6的上升沿ON一个扫描周期,M0.6的常开触点接通,系统才会转换到下一步。

2)单周期与连续的区分

在连续工作方式下,I2.4为1状态。初始步为活动步时按下启动按钮I2.6,M2.0

变为1状态,机械手下降。于4此同时,控制连续工作的M0.7的线圈通电并自保持。

当机械手在步,M2.7返回最左边时,I0.4为1状态,因为连续标志位M0.7为1状态,转换条件M0.7-I0.4满足,系统将返回步M2.0,反复连续的工作下去。

按下停止按钮I2.7后,M0.7变为0状态,但是机械手不会立即停止工作,在完成当前工作周期的全部操作后,机械手返回最左边,左限位开关I0.4为1状态,转换条件满足系统才能从M2.7返回并停留在初始步。

在单周期工作方式,M0.7一直处于0状态。当机械手在最后一步,M2.7返回最左边时,左限位开关I0.4为1状态,转换条件满足,系统返回并停留在初始步,按一次启动按钮,系统只工作一个周期。

2.4.2 程序梯形图

结论

气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现,电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,需驱动反向德线圈才能反向运动。线圈通电夹紧,断电松开;机械手的夹钳的松开,夹紧通过延时1.7s实现;机械手的限位由四个行程开关来实现。

总结

在本次课程设计中,不仅使我对机电传动控制这门课进行了更加深入的了解。在绘制I/O接线图和编写课程设计说明书的过程中也让我对AUTO CAD和OFFICE办公软件的使用更加熟练。通过此次气动机械手的PLC的设计使我对于电路的控制有了更加具体的了解,对于现代工厂自动化生产有了更深层次的认识。在这次的课程设计中,我更加深刻地了解到我的不足之处,以后要加倍努力尽可能牢固地掌握PLC的相关知识,并将所学知识更好的用于自己今后的工作当中。

物料分拣机械手自动化控制系统设计

物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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,因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上,结合机械手方面的设计,对机械手技术进行了系统的分析,提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想,充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动,控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手;可编程控制器;自动化控制;物料分拣

目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)

气动机械手控制系统设计

机电控制课程 课程设计说明书 课程名称:机电控制PLC设计 设计题目:气动机械手控制系统设计 专业:机械设计制造及其自动化 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间:2010 12 10

内容摘要 机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置,多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。由于气动技术是以压缩空气为介质,以气源为动力的能源传递技术,其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染,所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。气动机械手作为机械手的一种,它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。因此,对气动机械手的研究具有重要的实际价值。 关键词:机械手 PLC 自动控制气动技术

目录 第一章引言 (3) 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 (3) 2.2 可编程控制器的概念 (4) 2.3 PLC基本结构和工作原理 (5) 第三章气动机械手控制系统设计 3.1 I/o地址分配表 (7) 3.2 PLC系统选择 (7) 3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7) 3.4系统控制方案流程图 (9) 3.5程序设计和梯形图 (10) 第四章总结 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)

第一章引言 引言 PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。它与数控技术,工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。据预测,在90年代,美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果,发展十分迅速,使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域,远远超出逻辑控制的范畴,在从单机自动化到整条生产线自动化,乃至整个工厂的生产自动化;从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的要求,以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势,提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置,为此,特拟定了十项公开招标的技术要求,即: 1)编程简单方便,可在现场修改程序; 2)硬件维护方便,最好是插件式结构; 3)可靠性要高于继电器控制装置; 4)体积小于继电器控制装置; 5)可将数据直接送入管理计算机; 6)成本上可与继电器柜竞争; 7)输入可以是交流115V; 8)输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀; 9)扩展时,原有系统只需做很小的改动; 10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。 根据招标要求,1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC (PDP—14型),并在通用汽车公司自动装配线上试用,获得了成功,从而开创了工业控制新时期。 PLC问世以来,其发展极为迅速。由最初的1位机发展为8位机,现在的大型PLC已采用了32位微处理器,可同时进行多任务操作,其技术已经相当成熟。

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

前言 随着我国工业生产的飞跃发展,自动化程度的迅速提高,实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化,已愈来愈引起人们的重视。 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。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。 机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。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,生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。 本文将通过西门子PLC控制机械手,PLC是可编程控制器(Programmable Logic Controller)的简称,是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,PLC的功能也越来越强大,更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC,在步进电机驱动下,完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制,并对非正常情况实行自动报警和自动保护,实现企业的机电一体化,提高企业的生产效率。

小型气动机械手的设计

小型气动机械手的设计 摘要:本文主要进行了气动机械手的总体结构设计和气动设计。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。气动机械手作为机械手的一种, 它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。 关键词:气动机械手;气缸;控制阀;回路;设计 Design of Small Pneumatic Manipulator Abstract:This article mainly has carried on the overall structural design and aerodynamic design of pneumatic manipulator. Robot mechanical structure is composed of a cylinder, a pneumatic claw and a connecting piece, according to a predetermined trajectory, on a workpiece gripping, conveying and unloading. Pneumatic main part of the design is to choose appropriate control valve, the rational design of pneumatic control circuit, the control and regulation of each cylinder of compressed air pressure, flow and direction to the pneumatic actuator to obtain the necessary force, speed of action and change the direction of movement, and according to the prescribed procedures work.Pneumatic machinery as a manipulator, which has the advantages of simple structure, light weight, quick action, stable, reliable, energy saving and no pollution to environment has been widely used. Key words: Pneumatic manipulator; cylinder; control valve; Circuit; the design 1 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

多用途气动机器人结构设计说明书

第一章引言 1.1 工业机械手概述 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。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 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(一般不卜浇塞仅为油路的千分之 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。传统观点认为:由于气体具有可压缩性,因此,在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下,似乎更难想象)。此外气源工作压力较低,抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受,而且对于不太复杂的机械手,用气动元件组成的控制系统己被接受,但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够,因此在工业自动化领域里,对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 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。

气动机械手毕业设计论文(DOC)

[机电一体化]论文

目录 第一章绪论............................................... 3 1.1 气动机械手概述.......................................... 3 1.2 机械手的组成和分类...................................... 3 1.2.1机械手的组成........................................ 3 1.2.2机械手的分类........................................ 5 1.3 国内外发展状况.......................................... 7 1.4课题的提出及主要任务..................................... 8 1.4.1课题的提出.......................................... 8 1.4.2课题的主要任务...................................... 9第二章机械手的设计方案................................. 10 2.1机械手的坐标型式与自由度............................... 10 2.2 机械手的手部结构方案设计.............................. 11 2.3 机械手的手腕结构方案设计.............................. 11 2.4 机械手的手臂结构方案设计.............................. 11 2.5 机械手的驱动方案设计.................................. 11 2.6 机械手的控制方案设计.................................. 12 2.7 机械手的主要参数...................................... 12第三章气动系统设计...................................... 133.1 气压传动系统工作原理图............................... 13第四章机械手的PLC控制设计.............................. 14 4.1可编程序控器的简介..................................... 14

示教机械手控制系统设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识,其一,它能部分地代替人的劳动并能达到 生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为,它能大大地 改善工人的劳动条件,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此,受到各先进单 位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的 场合,应用得更为广泛。在我国,近代几年来也有较快的发展,并取得一定的成果,受 到各工业部门的重视。在生产过程中,经常要对流水线上的产品进行分捡,本课题拟开 发物料搬运机械手,采用的德 结束语 目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型 端子分配图 3 PLC 程序设计 设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明 参考文献

国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编 程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言,它的发展大体上经历了成组拖动,单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动,就是一台电动机拖动一根天轴,再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械,这种生产方式效率低,劳动条件差,一旦电动机放生故障,将造成成组机械的停车;所谓但电动机的拖动,就是用一台电动机拖动一台生产机械,它虽然较成组拖动前进了一步,但当一台生产机械的运动部件较多时,机械传动机构复杂;多电动机拖动,即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动,这种拖动的方式不仅大大的简化了生产 机械的传动机构,而且控制灵活,为生产机械的自动化提供了有利的条件。 、1课程设计的任务和要求 课程设计的任务 1)示教机械手控制系统设计 2)示教机械手系统示意图如下图所示

气动机械手的PLC控制系统的设计

毕业设计报告 课题:气动机械手PLC控制系统的设计 系部:电气工程系 专业:机电一体化技术 班级:机电092 姓名:XXX 学号:XXXXXXX 指导老师:XXXX 2011.3

江苏信息职业技术学院毕业设计报告 目录 摘要 (3) 第一章机械手的简介 (4) 1.1 概述 (4) 1.2 机械手的组成 (4) 1.3 机械手的应用 (4) 1.4 机械手应用 (4) 第二章机械手机械设计 (5) 2.1 机械手总体结构设计 (5) 2.2 机械手的工作原理 (6) 2.3 机构模块化设计 (7) 2.4 手部结构设计 (8) 第三章机械手机械控制设计 (10) 3.1 工作过程与控制要求 (10) 3.2 气动驱动设计的简述 (11) 3.3 PLC控制系统设计 (12) 结束语 (20) 谢辞 (21) 参考文献 (22)

气动机械手PLC控制系统的设计 气动机械手PLC控制系统的设计 摘要:气动技术具有一系列显著优点,在工业生产中得到越来越广泛的应用,己成为自动化不可缺少的重要手段。进入 90 年代后,气动技术更突破传统死区,经历着飞跃性进展。再者,冲压自动化是解决冲压生产成本及安全问题、提高冲压生产企业效益的必然选择,而冲压机械手是冲压自动化的重要组成部分。但是,目前冲压机械手高昂的价格却使国内众多的中小冲压企业望而却步。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器,作为一种通用的工业控制器,其可靠性高、抗干扰能力强;PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性,此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息;PLC采用光电隔离和滤波技术技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响,此外PLC还可在强、通用性好;开发周期短,功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 关键词:意义,应用,原理,plc,机械手,气动控制技术

气动机械手控制系统设计

机电控制课程课程设计说明书 课程名称:机电控制PLC设计 设计题目:气动机械手控制系统设计专业:机械设计制造及其自动化班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间:2010 12 10

内容摘要 机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置,多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。由于气动技术是以压缩空气为介质,以气源为动力的能源传递技术,其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染,所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。气动机械手作为机械手的一种,它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。因此,对气动机械手的研究具有重要的实际价值。 关键词:机械手 PLC 自动控制气动技术

目录 第一章引言 (3) 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 (3) 2.2 可编程控制器的概念 (4) 2.3 PLC基本结构和工作原理 (5) 第三章气动机械手控制系统设计 3.1 I/o地址分配表 (7) 3.2 PLC系统选择 (7) 3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7) 3.4系统控制方案流程图 (9) 3.5程序设计和梯形图 (10) 第四章总结 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)

第一章引言 引言 PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。它与数控技术,工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。据预测,在90年代,美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果,发展十分迅速,使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域,远远超出逻辑控制的范畴,在从单机自动化到整条生产线自动化,乃至整个工厂的生产自动化;从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。 第二章 PLC的发展 2.1 PLC的由来和发展 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的要求,以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势,提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置,为此,特拟定了十项公开招标的技术要求,即: 1)编程简单方便,可在现场修改程序; 2)硬件维护方便,最好是插件式结构; 3)可靠性要高于继电器控制装置; 4)体积小于继电器控制装置; 5)可将数据直接送入管理计算机; 6)成本上可与继电器柜竞争; 7)输入可以是交流115V; 8)输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀; 9)扩展时,原有系统只需做很小的改动; 10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。 根据招标要求,1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC (PDP—14型),并在通用汽车公司自动装配线上试用,获得了成功,从而开创了工业控制新时期。 PLC问世以来,其发展极为迅速。由最初的1位机发展为8位机,现在的大型PLC已采用了32位微处理器,可同时进行多任务操作,其技术已经相当成熟。

机械手控制系统设计(完整版).doc

机械手控制系统设计 摘要 在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。自从机械手问世以来,相应的各种难题迎刃而解。 本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图,对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC(可编程控制器)用户程序的设计。设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。该系列PLC具有功能强大,编程方便,故障率低,性价比高等多种优点。机械手的开关量信号直接输入PLC,使用CPU 226来完成全部的控制功能,包括:手动/自动控制切换,循环次数设定,状态指示,手动完全操控等功能。机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。通过模拟调试,有序的控制物料从生产流水线上安全搬离,提高搬运工作的准确性、安全性,实现一套完整的柔性生产线,使制造过程变的更有效率。 通过本次毕业设计,对PLC控制系统的设计建立基本的思想:能提出自己的应用心得;可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识,进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力,进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力,从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。 关键词:机械手;PLC(可编程控制器);CPU;梯形图

II The Design of Manipulator Control System ABSTRACT In industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved. The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient. The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training. Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram

气动机械手设计说明书

目录 气动机械手及继电器控制系统设计 (2) 第一章绪论 (2) 1.1 气动机械手概述 (2) 1.2 机械手的组成和分类 (3) 1.2.1 机械手的组成 (3) 1.2.2 机械手的分类 (3) 1.3课题的提出及主要任务 (5) 第 2 章继电器硬件系统设计 (6) 2.1 系统分析 (6) 2.2方案确定 (7) 2.3元器件介绍 (7) 第三章软件系统设计 (12) 3.1控制方案的确定 (12) 3.2 工作过程 (14) 第四章调试过程 (17) 第五章设计总结 (21) 第六章附图 (23) 6.1 三维零件图: (23) 6.2 三维装配图: (24) 第七章参考文献 (26)

气动机械手及继电器控制系统设计 第一章绪论 1.1 气动机械手概述 气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、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。机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率: 可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产; 尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用. 机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随看工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手

气动机械手设计内含计算步骤及尺寸装配图等等

气动机械手设计-内含计算步骤及尺寸装配图等等

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

毕业设计(论文) 课题名称:气动机械手的设计 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 201 年月

目录 摘要.......................................................... 4 第一章前言? 1.1机械手概述...............................................5 1.2机械手的组成和分类.............................. (5) 1.2.1机械手的组成....................................... 4 1.2.2机械手的分类.......................................6第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度..............................8 2.2机械手的手部结构方案设计.............................. 8 2.3机械手的手腕结构方案设计.............................. 9 2.4机械手的手臂结构方案设计...............................9 2.5机械手的驱动方案设计...................................9 2.6机械手的控制方案设计...................................9 2.7机械手的主要参数.......................................9 2.8机械手的技术参数列表...................................9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构.........................................11 3.1.1手指的形状和分类.................................11 3.1.2设计时考虑的几个问题.............................14 3.1.3手部夹紧气缸的设计...............................14 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度....................................... (19) 4.2手腕的驱动力矩的计算..................................19 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩........................ 20 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算...........................22第五章手臂伸缩,升降,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.............................23 5.1.1尺寸设计.........................................23 5.1.2尺寸校核...................................... (2) 4 5 .1 .3导向装置.......................................25 5 .1 .4平衡装置.......................................25 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核.............................265.2.1尺寸设计.........................................26. 5.2.2尺寸校核...................................... (26)

机械手及控制系统设计

河北工程大学 课程设计指导说明书 课程题目: 机械手及控制系统设计 专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向 班级: 机制11班 姓名: 唐科 学号 110070118 指导老师: 杨玉敏 目录 第一章绪论 1、1 题目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、2 题目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、3 气动机械手。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、4 气动机械手的发展趋势。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、5 课题的现实意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第二章气动机械手的操作要求及功能 2、1 机械手移动动作示意图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2、2 机械手操作面板图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2、3 机械手的输入\输出信号定义图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2、4 机械手顺序动作的要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 第三章机械部分设计 3、1 气动搬运机械手的结构。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3、2 机械手的主要部件及运动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3、3 驱动机构的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、4 机械手的技术参数列表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、5 气动回路的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、6 末端执行器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3、7 升降手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3、8 平移手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 第四章机械手控制设计

气动机械手设计说明书

气动机械手-设计说明书

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: ?

一、设计要求 为卸码垛机械手臂配制造附件,即夹持工件的手指机构。机构应根据工件的形状、尺寸、工件质量大小、表面性质等因素专门设计。本设计拟搬运宽度尺寸90~110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件,手指机构带水平转盘。设计手指机构的机械结构,机构自身重量控制在10kg以内,手指的动力驱动方式自选。 二、具体设计方案 本次机械手的主要设计构思来源于实验室的机械手模型,通过对实验室机械手的一系列观察研究,开始了如下方案的设计。 首先,我们选择了气动的方式来驱动机械手的运动,而对于气缸的选择,因为在这方面的学习还不够,而且对于我们所设计的机械手结构在气缸方面的要求不高,故在此不作进一步研究。 根据实验室的机械手模型,我们仿照其结构把机械手设计为平行式夹持手爪,接下来是对一些重要尺寸的确定做一较为详细的介绍。 2.1机械手手爪伸缩运动的设计 通过查阅相关资料,对于夹持型手爪进行受力分析如图所示,两个手指总夹持力2μF必须大于夹持工件的重力mg 故应满足2μF>mg,即F>mg/2μ 式中μ为摩擦系数,本次设计的手指夹持处设有辅助件,材料取为硬质橡胶,一般令μ=0.65; 另外已知m为5kg; 由此可得 F>mg/2μ=5×9.8/(2×0.65)=38N

机械手的结构图如下: 此部分为机械手的夹持部分,由图中可知,此结构主要是以齿轮齿条的啮合运动来实现手指的夹紧与放松,而通过两个类似于单缸气缸的腔体充气和放气产生推动力。因此根据公式可得: D=(4F/(πPη))? 其中η为负载率,一般取0.4。代入相关数据可得:D=0.017m 又知腔体中受压缩气体作用的面积为一圆环,即 s=π*(R2-r2)=π*D2/4 (其中R为腔体外半径,r为轴半径) 只要圆环面积s大于π*D2/4即可,现取D=0.02m=20mm r=10mm R=20mm 则s的面积足够大,能提供足够的推力来满足运动。 之后根据所夹持件尺寸的要求是90至110mm,则按照90mm来计算(最小的工件尺寸),若能夹到的话,则110mm的也一定能夹到,然后通过一系列的尺寸推导运算(该部分是通过先初步设计尺寸,然后在建模过程中不断修改所得),即可设计出如上所示的机械手结构。其中最主要的就是齿轮齿条的行程大小确定,它是根据所要夹持工件的尺寸要求来设计的。

气动机械手的设计

吉林工业职业技术学院 毕业论文 题目:气动机械手的设计 系部:化工机械系 专业:焊接技术及自动化 学生姓名:任冬雪 学号: 9 班级:焊接3102 指导教师:金妍 2013 年 04 月 15 日 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成.......................................4 1.2.2机械手的分类.......................................6

第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度.............................. 8 2.2机械手的手部结构方案设计.............................. 8 2.3机械手的手腕结构方案设计.............................. 9 2.4机械手的手臂结构方案设计...............................9 2.5机械手的驱动方案设计...................................9 2.6机械手的控制方案设计...................................9 2.7机械手的主要参数.......................................9 2.8机械手的技术参数列表...................................9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构.........................................11 3.1.1手指的形状和分类.................................11 3.1.2设计时考虑的几个问题.............................14 3.1.3手部夹紧气缸的设计...............................14 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度.......................................... 19 4.2手腕的驱动力矩的计算.................................. 19 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩........................ 20 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算...........................22 第五章手臂伸缩,升降,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.............................23 5.1.1尺寸设计.........................................23 5.1.2尺寸校核.........................................24 5 .1 .3导向装置.......................................25 5 .1 .4平衡装置.......................................25 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核.............................26 5.2.1尺寸设计.........................................26. 5.2.2尺寸校核.........................................26 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核.............................27 5.3.1尺寸设计.........................................27 5.3.2尺寸校核.........................................27 第六章机械手的PLC控制设计...................................27 6.1可编程序控制器的选择及工作过程.........................27 6.1.1可编程序控制器的选择.............................27 6.1.2可编程序控制器的工作过程.........................27 6.2可编程序控制器的使用步骤...............................23 第七章结论....................................................24 致谢...........................................................29 参考文献.......................................................30 专业相关的资料.................................................31

相关文档
相关文档 最新文档