基于PLC控制的机械手设计毕业论文.docVIP

1、概述 1.1 课题背景工业机械手的广泛应用机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。宇宙及海洋的开发，军事工程及生物医学方面的研究和试验。1.2 课题的提出 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手所代替。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，往往移动货物这一工序还需要人工操作，既费时费力，又影响效率。为此，我们把机械手的PLC自动控制作为我们研究的课题。 1.3 课题的主要任务 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手； (2)机械手基本原理的设计； (3)机械手的控制系统的设计； (4)本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要求选取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。 2、机械手的设计2.1 机械手的概述 工业机器手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人手操作，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。 机器手并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 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。 2.2 机械手移动物体的基本构造 2.2.1 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。机械手各部分组成列表2-1。各部分结构如图2-2所示。 表2-1 机械手个部分组成表 执行机构 手部 手腕 手臂 立柱 行走机构 机座 驱动系统 动力源 控制调节装置 辅助装置 控制系统 程序控制系统 定位控制系统 位置检测装置 (1)机座 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 (2)立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立往通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。 (3)手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。 (4)手腕 手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽等导向型式。 (5)手部 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部。夹持式手部由手指