温州华友五金厂运料机械手控制系统设计.doc

电气自动化技术专业毕业设计 设计课题：温州华友五金厂运料机械手控制系统设计 学生姓名: 夏xx 学 号: xxxxxxxxxx 指导教师: 吴丽丽 专 业: 电气自动化技术 年 级: 10级 2013 年6 月 10日 摘要：本设计是为五金厂数控车床配套而设计的上下料气动机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。所以针对小型加工类生产线为提高其生产效率就设计一个应用plc技术来控制气压驱动系统的机械手。 关键词：机械手；气动；plc；生产自动化目 录 引言 1 1.机械手结构概论与选择 2 1.1机械手总体结构的类型 2 1.2机械手的组成 2 1.2.1机械手的手部 3 1.2.2机械手的手臂 3 1.2.3机械手立柱 3 2机械手驱动 4 2.1机械手的驱动方式： 4 2.1.1机械手的驱动方案设计： 4 2.2机械手的系统工作原理及组成 4 2.3气动机械手的控制要求 6 2.4气动机械手的气压传动系统 7 2.5系统的控制面板操作与工作方式 7 2.5.1操作面板操作 7 2.5.2气动机械手的工作方式 7 3．PLC控制系统设计 9 3.1可编程控制器的CPU选择 9 3.2气动机械手的I/O地址分配表 9 3.3PLC外部接线图 10 3.4气动机械手控制流程图 10 3.5程序设计梯形图 12 结论 17 致谢 18 参考文献 19 引言 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。而目前我国的工业机器人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。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,设计一个运料机械手控制程序，以提高劳动生产率。本机械手主要与像五金厂类的小型生产流水线组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、下料）的自动化、无人化。 1.机械手概论 1.1机械手系统工作原理及组成 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。 机械手的系统工作原理框图如图1.1所示。 图1.1系统工作原理框图 2.机械手执行机构的确定 执行机构：包括手部，手臂和立柱（腰部）等部件。本机械手设计是针对像五金厂加工流水线上下料所需，所以各部件选择都是为满足生产需要服务。 2.1机械手总体结构类型确定 机械手的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如（图2.1） 图2.1机械手总体结构类型图 由于本机械手在上下料时只具有手臂升降，回转运动，动作方式较为简单，直角坐标型和圆柱坐标型都可实现。直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。这种机器人构造比较简单，精度高，常用于搬运作业。因此，本设计采用圆柱座标型式。 2.2机械手的手部的选择 气动机械手抓取动作最终是由手抓来完成的。手抓主要有手指气缸和真空吸盘两种结构，在抓取异型、特殊工件时也有用膜片夹紧气缸、气囊来抓取工件的。 气动机械手在抓取物体时，究竟是选抓手，还是选真空吸盘，是没有严格规定的，一般根据具体工况而定。对于平板的抓取，通常较多使用真空吸盘，而对于长方形、圆形物体，既可采用抓手又可采用真空吸盘来完成。 由于本设计是服务于五金加工厂，加工流水线的物件规格大致如（图1.3）圆柱零件重