汽車玻璃自動裝配機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題 目： 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目： 汽車玻璃自

2、動裝配機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　一、基本任務(wù)及要求：</p><p>　　本課題要求設(shè)計(jì)6自由度裝配機(jī)械手，采用氣動驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z方向移動，繞X、Z方向轉(zhuǎn)動，進(jìn)行運(yùn)動仿真?；救蝿?wù)及要求： </p><p>

3、;　　1、分析汽車玻璃裝配機(jī)械手的工作原理及工藝過程，制定控制方案。 </p><p>　　2、根據(jù)實(shí)際環(huán)境與生產(chǎn)狀態(tài)，設(shè)計(jì)具有自動、半自動、回原點(diǎn)和手動運(yùn)行方式。 </p><p>　　3、制定PLC控制I/O分配表、硬件接線電路、電氣原理圖。 </p><p>　　4、進(jìn)行氣動系統(tǒng)設(shè)

4、計(jì)，電磁閥等元器件的選擇。設(shè)計(jì)控制過程順序功能圖及PLC程序， 調(diào)試通過多種工作方式程序。 </p><p>　　5、按要求完成文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告及1.5～2萬字畢業(yè)論文的撰寫。 </p><p>　　二、進(jìn)度安排及完成時間：</p><p

5、>　　1．2011年2月21日，布置課題，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)； </p><p>　　2．2月21日3月18日，查閱資料，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告； </p><p>　　3．3月18日，上交文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告； </

6、p><p>　　4．3月18日4月15日，繼續(xù)收集整理資料，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，開展畢業(yè)設(shè)計(jì)； </p><p>　　5．4月中，畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查； </p><p>　　6．4月15日5月24日，進(jìn)行軟件硬件設(shè)計(jì)，程序調(diào)試、圖紙繪制等； </p

7、><p>　　7．5月24日5月30日，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，交導(dǎo)師初閱； </p><p>　　8．5月30日6月7日，按格式和要求修改畢業(yè)論文，裝訂成冊，交導(dǎo)師評閱； </p><p>　　9．6月7日6月12日，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯； </

8、p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b>

9、</p><p>　　1.2 汽車玻璃發(fā)展前景1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義1</p><p>　　第2章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 基本設(shè)計(jì)思路及功能3</p><p>　　2.1.1 功能3</p><p>　　2.1.2基

10、本設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理4</p><p>　　2.3 機(jī)械手的主要參數(shù)6</p><p>　　2.4 工藝過程及組成7</p><p>　　第3章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　3.1 概述9</b></

11、p><p>　　3.2 I/O分配表及PLC硬件接線圖9</p><p>　　3.3 氣動機(jī)械手氣動控制回路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3 元器件選擇17</p><p>　　第4章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 多種工作方式面板設(shè)計(jì)25</p>&l

12、t;p>　　4.2 程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.3 公用程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.4 手動程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.5 自動程序設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.6回原點(diǎn)程序設(shè)計(jì)34</p><p><b>　　小結(jié)35</b></

13、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p>　　汽車玻璃自動裝配機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：汽車玻璃裝配是汽車生產(chǎn)制造過程中的一道必要工序，采用玻璃裝配機(jī)械手是企業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車玻璃裝配自動化與提高生產(chǎn)效率的必要途徑。設(shè)計(jì)了

14、基于PLC控制的氣動機(jī)械手可編程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了汽車玻璃裝配的自動化控制。它具有結(jié)構(gòu)簡單、簡潔、不污染環(huán)境、自動化程度高、可靠性好等特點(diǎn)，對提高汽車裝配自動化水平有借鑒作用。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。當(dāng)然汽車玻璃裝配行業(yè)的發(fā)展趨勢是客戶群越來越集中，使得汽車制造商逐漸合并趨勢越來越明顯。重點(diǎn)對汽車玻璃裝配機(jī)械手的各種原理圖的設(shè)計(jì)及各種元器件的選擇來滿足要求。</p><p>　　

15、關(guān)鍵詞：機(jī)械手；PLC；氣動；汽車玻璃</p><p>　　The Auto glass automatic assembly robot control system design </p><p>　　Abstract：Auto glass assembly is a necessary procedure of auto production manufacture process

16、. Using glass assembly manipulator is enterprises to realize the automobile glass assembly automation and improve production efficiency necessary avenue. Based on PLC control design of pneumatic manipulator programmable

17、control system, realized the automation of automobile glass assembly. It is simple in structure, concise, no pollution, a high degree of automation, reliability is good wait for a characte</p><p>　　Keywords：

18、Manipulator; PLC; pneumatic；Automobile glass</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　隨著人類社會的不斷發(fā)展，技術(shù)要求越累越高，自動化、高效率不斷在各種領(lǐng)域得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然汽車的發(fā)展更是飛速，中國汽

19、車工業(yè)從建國初期的一家整車生產(chǎn)廠發(fā)展到現(xiàn)在的幾十個整車生產(chǎn)企業(yè),走過了漫長的50多個春秋,2009年10月第1000萬輛整車下線又使我國進(jìn)入了年產(chǎn)千萬輛汽車生產(chǎn)大國的行列,從這里我們也看到了整車裝配技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。OE行業(yè)的發(fā)展趨勢是客戶群越來越集中，使得汽車制造商逐漸合并趨勢越來越明顯，對汽車各種要求越來越高，而自動化的要求也越高 [3] [9]。</p><p>　　1.2 汽車玻璃發(fā)展前景</p

20、><p>　　汽車玻璃裝配是汽車生產(chǎn)制造過程中的一道必要工序，采用玻璃裝配機(jī)械手是企業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車玻璃裝配自動化與提高生產(chǎn)效率的必要途徑?；赑LC控制的6自由度氣動機(jī)械手可編程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了汽車玻璃裝配的自動化。在汽車行業(yè)中機(jī)械手的應(yīng)用不斷得到改善。機(jī)械行業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平，是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。</p><p>

21、　　隨著人類近代文明的進(jìn)步，汽車已成為人類日常生活一種不可缺少的運(yùn)輸與代步工具。對汽車的各種要求也越來越多，其中汽車玻璃的裝配機(jī)械手控制系統(tǒng)中高效率、自動化要能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在汽車玻璃裝配機(jī)械手現(xiàn)狀能達(dá)到小型化、輕量化、高功率、高精度、多機(jī)能并行控制、復(fù)雜裝配工藝性等。近年來，在汽車行業(yè)中自動裝配得到了迅速發(fā)展，裝配機(jī)械手應(yīng)用日益增多，其中日本的裝配機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀特明顯，約占機(jī)械手的一半。裝配機(jī)械手中以數(shù)控機(jī)械手為最多，從結(jié)構(gòu)上看，直角坐標(biāo)式

22、機(jī)械手居多，近年來，帶視覺傳感器的機(jī)械手增多 [12][15]。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?。?）分析汽車玻璃裝配機(jī)械手的工作原理及工藝過程，制定控制方案。</p><p>　　（2）根據(jù)實(shí)際環(huán)境與生產(chǎn)狀態(tài)，設(shè)計(jì)具有自動、半自動、回原

23、點(diǎn)和手動運(yùn)行</p><p>　　方式。 </p><p>　?。?）制定PLC控制I/O分配表、硬件接線電路、電氣原理圖。 </p><p>　?。?）進(jìn)行氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，元器件的選擇。設(shè)計(jì)控制過程順序功能圖及程序。</p><p><b>　　2、意義</b>

24、;</p><p>　　此課題主要是解決汽車玻璃裝配所存在的問題。通過采用PLC系統(tǒng)及機(jī)械手控制實(shí)現(xiàn)玻璃裝配的自動化控制?？梢院喕嚥Ａаb配設(shè)計(jì)，提高效率。同時通過此課題的設(shè)計(jì)培養(yǎng)我們利用PLC系統(tǒng)控制來設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的能力。再者，本課題研究采用了機(jī)械手來進(jìn)行控制，與傳統(tǒng)的控制方法相比，提高了生產(chǎn)效率，對項(xiàng)目的評估和產(chǎn)品的綜合性能提供了參考。</p><p>　　通過設(shè)計(jì)后的汽車玻璃裝配機(jī)械

25、手系統(tǒng)環(huán)保型、智能化、自動化、高工作性、高耐久性于一體的新高性能設(shè)備。</p><p>　　氣動技術(shù)的應(yīng)領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠：氣動機(jī)械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求。由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。隨著微電

26、子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，氣動技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，機(jī)械手應(yīng)用的越來越多。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手應(yīng)用的意義概括如下：</p><p>　　提高生產(chǎn)過程自動化程度，增強(qiáng)生產(chǎn)效率。</p><p>　?。?）改善勞動條件。</p><p>　?。?）

27、減少人力資源，便于節(jié)奏生產(chǎn)。機(jī)械手的應(yīng)用增強(qiáng)了自動化生產(chǎn)，會減少人力德爾使用。</p><p>　　綜上所述，機(jī)械手的合理利用是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1][13]。</p><p>　　第2章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 基本設(shè)計(jì)思路及功能</p><p><b>　　2.1.1 功能<

28、/b></p><p>　　汽車玻璃裝配機(jī)械手的功能是企業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車玻璃裝配自動化與提高生產(chǎn)效率的必要途徑。具有結(jié)構(gòu)簡單、清潔、不污染環(huán)境、自動化程度高、可靠性好等特點(diǎn)。以壓縮空氣為動力源，氣動閥為控制元件，氣缸為執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)各種需要的動作。要求機(jī)械手能從原位置沿一定的軌跡搬至要求的位置在進(jìn)行裝配。機(jī)械手需實(shí)現(xiàn)X、Y、Z方向的移動和繞X、Z方向的轉(zhuǎn)動，同時在抓取過程中應(yīng)完成機(jī)械手立柱的上升及下降，機(jī)械手手臂

29、的伸縮以及吸盤能吸放工件玻璃，在搬運(yùn)過程中能完成機(jī)械手立柱的旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手手腕的旋轉(zhuǎn)，結(jié)束玻璃的裝配后能完成機(jī)械手原位的返回：機(jī)械手立柱、X軸、Y軸、機(jī)械手手腕、機(jī)械手手臂、吸盤等返回[11]。</p><p>　　2.1.2基本設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在設(shè)計(jì)汽車玻璃自動裝配機(jī)械手可編程控制系統(tǒng)時，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)時，用到了真空吸取工件玻璃，所以使用了氣動機(jī)械手控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在汽車玻

30、璃裝配機(jī)械手現(xiàn)狀能達(dá)到小型化、輕量化、高功率、高精度、多機(jī)能并行控制、復(fù)雜裝配工藝性等。汽車玻璃裝配自動化通過對機(jī)械手的設(shè)計(jì)來達(dá)到要求。在X、Y軸滑臺的基礎(chǔ)上利用立柱的轉(zhuǎn)動以及升降來達(dá)到機(jī)械手的移動范圍；并且通過機(jī)械手手臂伸出與縮回來實(shí)現(xiàn)玻璃的移動位置；腕部的旋轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向的位置轉(zhuǎn)動；通過立柱、手臂、手腕等的旋轉(zhuǎn)或升降能將洗盤能達(dá)到要求的范圍內(nèi)移動。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)該要考慮機(jī)械手的各種動作的合理性以及能自由動作的要求，其中機(jī)械手的X軸

31、、Y軸滑臺的移動，要能夠?qū)崿F(xiàn)整個機(jī)械手在平面上的移動，實(shí)現(xiàn)汽車玻璃的裝配，機(jī)械手立柱、機(jī)械手手腕、機(jī)械手手臂等則要能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手在空間內(nèi)的移動及旋轉(zhuǎn)。吸盤則能夠?qū)崿F(xiàn)吸放玻璃的動作，在機(jī)械手設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下能夠滿足上序要求的前提下，在考慮如何能夠使機(jī)械手X軸、Y軸，機(jī)械手立柱升降、旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手手腕旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手手臂伸縮等能夠按照步驟一步一步實(shí)行動作，這樣則考慮用電磁閥的通電與否來進(jìn)行各動作的控制，當(dāng)相應(yīng)的電磁閥帶電時，則會有相應(yīng)的動</p&

32、gt;<p>　　2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理 </p><p>　　根據(jù)機(jī)械手的工作任務(wù)，以及機(jī)械手的特點(diǎn)，進(jìn)行機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用氣動機(jī)械手。其機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1—X、Y軸滑臺2—立柱 3—機(jī)械手腕 4—機(jī)械手臂 5—吸盤 </p>&

33、lt;p>　　機(jī)械手結(jié)構(gòu)由X軸、Y軸、立柱、手臂、手腕等組成。其中平面方向的移動由X軸、Y軸來實(shí)現(xiàn)，空間方向則由機(jī)械手立柱、機(jī)械手手腕、機(jī)械手手臂等共同來完成，吸盤則實(shí)現(xiàn)吸放玻璃動作。</p><p>　　機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)

34、境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能</p><p>　　等部門。機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。吸盤是用來吸取工件的部件，根據(jù)被吸取玻璃的形狀、尺寸、重量、材料而有吸附型結(jié)構(gòu)形式。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位

35、的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)是通過對機(jī)械手每個自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。其中機(jī)械手手臂是目前在機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事以及太空探索等領(lǐng)域都能見到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它

36、們都有一個共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。機(jī)械手手腕具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；動作靈活、平穩(wěn)，定位精度高；強(qiáng)度、剛度高；合理設(shè)計(jì)與手臂和手腕的連接部位以及傳感器和驅(qū)動裝置的布局和安裝。手腕結(jié)構(gòu)比</p><p><b>　　機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　對氣動機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾放和搬運(yùn)物件，這

37、就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性，根據(jù)本課題的要求，機(jī)械手的自由度為6個自由度。設(shè)計(jì)氣動機(jī)械手的原則是：充分分析玻璃的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件；明確玻璃的基本要求，從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求；簡化設(shè)計(jì)制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。本課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手是氣動機(jī)械手，用來裝配汽車玻

38、璃，可以改變自動程序的自動搬運(yùn)或設(shè)備操作，用于比較差的工作環(huán)境。</p><p>　　本機(jī)械手在吸取玻璃時具有升降、伸縮及回轉(zhuǎn)動作，因此采用圓柱坐標(biāo)型式。因?yàn)楸菊n題的工件是玻璃屬于板料式，故采用真空吸盤?？紤]到機(jī)械手的通用性，同時由于被抓玻璃是水平放置的，因此手腕必須能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工件的要求，因此，手腕設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)氣缸[2][10]。</p><p&g

39、t;　　2、工作原理：氣源產(chǎn)生壓縮空氣，經(jīng)氣源調(diào)節(jié)裝置處理后，經(jīng)三位五通電磁閥和單向調(diào)速閥分別進(jìn)入X軸執(zhí)行缸，Y軸執(zhí)行缸，立柱升降執(zhí)行缸，立柱旋轉(zhuǎn)執(zhí)行缸，手臂伸縮執(zhí)行缸，手腕旋轉(zhuǎn)執(zhí)行缸等各元件，單向調(diào)速閥能夠調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)行速度，產(chǎn)生一定的背壓緩沖。真空吸盤吸取工件回路由真空吸盤、真空安全閥、壓力繼電器、分配器、三位三通電磁閥真空發(fā)生器、節(jié)流閥以及減壓閥等元件組成，完成吸附玻璃動作。吹脫工件時吹力的大小由減壓閥調(diào)定，流量由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。真空

40、吸盤吸取時則由壓力繼電器來控制，采用三分配器來設(shè)計(jì)三個真空吸盤，并且都必須要有真空安全閥，保證在一個吸盤失效后，仍能維持該系統(tǒng)的真空不變。氣動機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動作等優(yōu)點(diǎn)[7]。</p><p>　　2.3 機(jī)械手的主要參數(shù)</p><p>　　機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主要

41、參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的玻璃重量不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。.</p><p>　　2、基本參數(shù) 運(yùn)動速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮的速度、立柱的升降及轉(zhuǎn)動速度、X軸、Y軸的移動速度和手腕部分的轉(zhuǎn)動速度。該機(jī)械手最大移動速度設(shè)計(jì)為1.0m/s。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)

42、計(jì)為900/s。平均移動速度為0.8m/s。平均回轉(zhuǎn)速度為600/s。機(jī)械手動作時有啟動、停止過程的加、減速度存在，用速度-行程曲線來說明速度特性較為全面，因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動速度以外，手臂的設(shè)計(jì)還的基本參數(shù)有伸縮行程和工作半徑。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。達(dá)不到要吸取玻璃的要求。根據(jù)一般數(shù)據(jù)，該機(jī)械手手臂的伸縮行程為600mm，吸盤直徑50mm。立柱

43、升降行程定位1000mm,定位精度也是基本參數(shù)之一。其定位精度為±1mm。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　?。?）自由度數(shù)：6個自由度。 </p><p>　?。?）坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo)。 </p><p>　　（3）定位方式：行程開關(guān)。</p><

44、;p>　　（4）運(yùn)動參數(shù)：立柱升降行程1000 mm，立柱升降速度250mm/s。手臂伸縮</p><p>　　程600 mm, 手臂伸縮速度300mm/s。各回轉(zhuǎn)范圍0°-180°，各回轉(zhuǎn)速度60°/s。 </p><p>　?。?）玻璃尺寸：700mm×1200mm×10mm。</p><

45、;p>　?。?）驅(qū)動方式：氣壓傳動。 </p><p>　?。?）控制方式：PLC控制[17]。</p><p>　　2.4 工藝過程及組成</p><p>　　汽車玻璃裝配控制方法種類很多，最主要的是手動控制和機(jī)械手自動控制。汽車玻璃裝配通過實(shí)現(xiàn)對機(jī)械手的控制實(shí)現(xiàn)自動化。 其工藝過程如下圖2.2所示。</p><p>　　圖2

46、.2 工藝流程圖</p><p>　　根據(jù)氣缸順序控制要求，運(yùn)用FX2n系列PLC中的指令來實(shí)現(xiàn)。即要實(shí)現(xiàn)的動作如上的所示，確定各動作的先后順序和相互關(guān)系，得出機(jī)械手控制流程圖，PLC控制程序主要由手動操作和自動操作兩部分組成[8][11]。</p><p>　　機(jī)械手的形式是多樣的，但是基本的組成都是相似的，一般機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)等組成。</p><

47、;p><b>　　1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手腕、關(guān)節(jié)、手臂、立柱、吸盤、滑臺等組成，吸盤為抓取機(jī)構(gòu)，用于吸取玻璃。手腕時能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動的元件，關(guān)節(jié)起連接手腕與手臂的元件，手臂是能夠?qū)崿F(xiàn)伸出縮回的，使吸盤能夠上下移動，滑臺是水平方向X軸、Y軸方向的移動。立柱是既能夠升降又能夠旋轉(zhuǎn)的，并具有支撐作用。</p><p><b>　　

48、傳動機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　傳動機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用氣壓傳動。氣壓傳動以壓縮氣體為工作介質(zhì)，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而作功；傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng)。</p><p>　　氣壓傳動的特點(diǎn)

49、是:工作壓力低，氣體粘度小，管道阻力損失小，便于集中供氣和中距離輸送，使用安全，無爆炸和電擊危險，有過載保護(hù)能力；但氣壓傳動速度低，需要?dú)庠础鈮簜鲃佑蓺庠?、氣動?zhí)行元件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動工作部件，包括氣缸和氣動馬達(dá)。氣動控制閥用來調(diào)節(jié)氣流的方向、壓力和流量，相應(yīng)地分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲

50、的消聲器，管子聯(lián)接件等。在氣壓傳動中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動傳感器。</p><p>　　采用氣壓傳動是因?yàn)椋?lt;/p><p>　?。?）氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，它取之不盡用之不竭，用后的空氣可以排到大氣中去，不會污染環(huán)境。</p><p>　?。?）氣壓傳動的工作介質(zhì)粘度很低，所以流動阻力很小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。</p>

51、<p>　?。?）與液壓傳動相比，啟動動作迅速、反應(yīng)快、維修簡單、管路不易堵塞，且不從在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換等問題。</p><p>　?。?）工作環(huán)境適應(yīng)好，可安全可可靠地應(yīng)用于易燃易爆場所。</p><p>　?。?）氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護(hù)簡單，壓力等級低，固使用安全。</p><p>　?。?）空氣具有可壓縮性，氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保

52、護(hù)。</p><p><b>　　3、控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標(biāo)和功能的管理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機(jī)器、機(jī)構(gòu)或其他設(shè)備內(nèi)任何感興趣或可變化的量?？刂葡到y(tǒng)同時是為了使被控制對象達(dá)到預(yù)定的理想狀態(tài)而實(shí)施的。控制系統(tǒng)使被控制對象趨于某種需要的穩(wěn)定狀態(tài)。機(jī)械手按照制定的程

53、序，步驟，參數(shù)進(jìn)行動作完成該指定工作要依靠控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。簡單機(jī)械手通常情況下不使用專用的控制系統(tǒng)，只有動作復(fù)雜的機(jī)械手采用可編程控制器等控制進(jìn)行動作[5][14][18]。</p><p>　　第3章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　PLC主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)

54、的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而展起來的一種新型工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要，應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。</p><p>　　1、PLC的工作原理</p><p&

55、gt;　　掃描技術(shù) ：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。</p><p><b>　　2、PLC的選擇</b></p><p>　　在對本設(shè)計(jì)所需要的PLC進(jìn)行選擇時要考慮很多方面，主要是依據(jù)機(jī)械手控制系統(tǒng)工作過程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求，詳細(xì)分析工作過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)

56、和范圍，確定所需要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求確定輸入輸出點(diǎn)數(shù)，確定所需要存儲器的容量、PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性價比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　（1）輸入輸出點(diǎn)數(shù)。</p><p><b>　　（2）存儲器容量。</b></p><p>　?。?）PLC控制功能的選擇：PLC的控制功能有很多，包括

57、運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能等。</p><p>　?。?）可編程控制器機(jī)型的選擇：可編程控制器的種類繁多，型號各異，要選出合適本設(shè)計(jì)的PLC產(chǎn)品，就要通過對輸入和輸出點(diǎn)數(shù)的選擇、對存儲器容量的選擇以及負(fù)載情況等進(jìn)行分析。最后我決定使用三菱公司生產(chǎn)的FX系列的FX2N-64MR型號的可編程控制器作為機(jī)械手的控制器[16]。</p><p>　　3.2 I/O分配表及PL

58、C硬件接線圖</p><p>　　在進(jìn)行I/O分配表設(shè)計(jì)時，估算I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算出</p><p>　　輸入點(diǎn)數(shù)、所需存儲容量、控制功能的選擇和整個控制系統(tǒng)有比較合理的性比價，確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇較高性能價格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。根據(jù)估算的方法確定本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為

59、輸入29點(diǎn)，輸出14點(diǎn)。I/O分配表下圖表3.1所示。</p><p>　　表3.1 I/O分配表</p><p>　　圖3.1 PLC硬件接線圖</p><p>　　在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先確定控制方案，下一步就是PLC設(shè)計(jì)選型，工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。根據(jù)要求，本課題的設(shè)計(jì)可選用PLC型號為三菱FX2N-64MR-001，其中有32個輸

60、入點(diǎn)數(shù)，32個輸出點(diǎn)數(shù)，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　氣動機(jī)械手在設(shè)計(jì)外部硬件接線圖時，要求設(shè)計(jì)各種工作方式，有手動方式、單周期方式、連續(xù)方式、回原點(diǎn)等方式。所以為了實(shí)現(xiàn)各種工作方式應(yīng)連接多個輸入口。為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時）能可靠的切斷PLC的負(fù)載帶能源，設(shè)置了交流接觸器KM，這樣在PLC開始運(yùn)行時按下“負(fù)載電源”按鈕，KM線圈得電并實(shí)現(xiàn)自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，能改外部負(fù)載提供交流電源，

61、出現(xiàn)緊急情況下時用“緊急停車”按鈕斷開負(fù)載帶能源[16][19]。PLC硬件接線圖如圖3.1所示。</p><p>　　3.3 氣動機(jī)械手氣動控制回路設(shè)計(jì)</p><p>　　1、氣動機(jī)械手控制回路原理</p><p>　　氣源球閥的供氣壓力為1.0至2.5MPa。電磁氣閥均選用24VDC供電，可直接與PLC輸出端口連接使用。</p><p>

62、;　　系統(tǒng)配置11個電感式限位開關(guān)SQ,以獲取氣缸及相關(guān)工部件工作位置的信息。</p><p>　　機(jī)械臂伸出縮回缸配用氣閥選用3位氣閥，雙電磁鐵驅(qū)動，因?yàn)闄C(jī)械臂伸出縮回缸需要3工作位置。機(jī)械手臂伸出縮回缸的路徑上 配備2個限位開關(guān)SQ9～SQ10，分別與所需工作位置相對應(yīng)：手臂伸出、手臂縮回及中間位置。其中SQ10的信號標(biāo)志手臂縮回是否到位。</p><p>　　手碗旋轉(zhuǎn)缸配用氣閥選用3

63、位氣閥，雙電磁鐵驅(qū)動，因?yàn)闄C(jī)械臂手腕旋轉(zhuǎn)缸需要3工作位置。手碗旋轉(zhuǎn)缸的路徑上也配備2個限位開關(guān)SQ7～SQ8，分別和3個工作位置相對應(yīng)：手腕順轉(zhuǎn)、手腕逆轉(zhuǎn)及中間位置。其中SQ8的信號標(biāo)志手腕逆轉(zhuǎn)是否到位。</p><p>　　立柱升降缸配用氣閥選用3位氣閥。雙電磁鐵驅(qū)動，因?yàn)闄C(jī)械手立柱升降缸需要3工作位置。立柱升降缸的路徑上也配備2個限位開關(guān)SQ1～SQ2，分別與所需工作位置相對應(yīng)：立柱下降、立柱上升及中間位置。

64、其中限位開關(guān)SQ1的信號標(biāo)志立柱上升是否到最高位置。</p><p>　　立柱X、Y軸聯(lián)動缸配用氣閥選用3位氣閥。雙電磁鐵驅(qū)動，因?yàn)闄C(jī)械手立柱X、Y軸聯(lián)動缸需要3工作位置。立柱X、Y軸聯(lián)動缸的路徑上也配備2個限位開關(guān)SQ5～SQ6，分別與所需工作位置相對應(yīng)：立柱X正、Y負(fù)聯(lián)動和：立柱X負(fù)、Y正聯(lián)動及中間位置。其中SQ6的信號標(biāo)志立柱X負(fù)、Y正聯(lián)動是否到位。</p><p>　　立柱旋轉(zhuǎn)缸配

65、用氣閥選用3位氣閥。雙電磁鐵驅(qū)動，因?yàn)闄C(jī)械手立柱旋轉(zhuǎn)缸需要3工作位置。立柱旋轉(zhuǎn)缸的路徑上也配備2個限位開關(guān)SQ3～SQ4，分別與所需工作位置相對應(yīng)：立柱順轉(zhuǎn)、立柱逆轉(zhuǎn)及中間位置。其中SQ4的信號標(biāo)志立柱逆轉(zhuǎn)是否到位。</p><p>　　吸盤配用氣閥選用3位氣閥。雙電磁鐵驅(qū)動。吸盤缸的路徑上也配備1個限位開關(guān)SQ11，由壓力繼電器的壓力大小所控制。其中SQ11的信號標(biāo)吸盤是否松開[5][7]][20]。其時序圖如

66、圖3.2所示；氣動控制回路原理圖如圖3.3所示。</p><p><b>　　圖3.2 時序圖</b></p><p>　　圖3.3 氣動機(jī)械手氣動控制回路原理圖</p><p>　　1—?dú)庠辞蜷y 2—?dú)庠凑{(diào)節(jié)裝置 3—三位五通電磁閥 4—單向調(diào)速閥 5—減壓閥</p><p>　　6-兩位五通電磁閥

67、 7—分配器 8—真空發(fā)生器</p><p>　　9—真空安全閥 10—壓力繼電器 11—真空吸盤 </p><p>　　12—三位三通電磁閥</p><p><b>　　2、控制過程</b></p><p>　　氣動系統(tǒng)的氣源開關(guān)閥由電池鐵線圈YV0控制，YV0通電時，氣動系統(tǒng)的機(jī)

68、械手的6個動作氣路供氣，機(jī)械手可以根據(jù)其指令進(jìn)行操作。YV0失電時，機(jī)械手的氣路處于排氣狀態(tài)，不能動作。YV0的通電由手動按鈕SB1控制，作為系統(tǒng)的啟動按鈕；YV0的斷電由手動按鈕SB2控制，作為系統(tǒng)的停止按鈕，系統(tǒng)的機(jī)械手的6個動作缸處于原始狀態(tài)。4YV通電時，機(jī)械手的吸盤氣路處于松開狀態(tài)，吸盤沒有吸附能力，不能動作，如圖2所示，此時氣動機(jī)械手的六個動作缸處于原始狀態(tài)，SQ1、SQ4、SQ6、SQ8、SQ10、等接通。</p&g

69、t;<p>　　第一步，2YV通電時（1YV不得通電）時，機(jī)械手立柱立柱升降缸活塞下降，機(jī)械手立柱下降。</p><p>　　第二步，3YV通電（4YV不得通電）時，吸盤真空吸取玻璃。</p><p>　　第三步，1YV通電（2YV不得通電）時，機(jī)械手立柱升降缸活塞上升，機(jī)械手立柱上升，在機(jī)械手立柱上升過程中，1YV與2YV都斷電時，機(jī)械手立柱停在中間位置，1YV恢復(fù)通電時，

70、機(jī)械手立柱再繼續(xù)上升。</p><p>　　第四步，6YV、7YV通電（5YV、8YV不得通電）時，立柱X軸、Y軸移動缸活塞移動，立柱X軸正向、Y軸負(fù)向進(jìn)行工進(jìn)聯(lián)動，5YV、6YV、7YV、8YV都不得通電時，立柱X軸、Y軸停在中間位置，6YV、7YV恢復(fù)通電時，立柱X軸正向、Y軸負(fù)向繼續(xù)進(jìn)行工進(jìn)聯(lián)動。</p><p>　　第五步，9YV通電（10YV不得通電）時，機(jī)械手立柱旋轉(zhuǎn)缸活塞縮回

71、，機(jī)械手立柱順時針轉(zhuǎn)動，機(jī)械手立柱旋轉(zhuǎn)過程中，9YV通電與10YV都斷電時，機(jī)械手立柱停止在中間位置，9YV恢復(fù)通電時，機(jī)械手立柱再繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動。</p><p>　　第六步，11YV通電(12YV不得通電)時，機(jī)械手手腕旋轉(zhuǎn)缸活塞縮回，機(jī)械手手腕進(jìn)行順時針轉(zhuǎn)動，機(jī)械手手腕旋轉(zhuǎn)過程中，11YV通電與12YV都斷電時，機(jī)械手手腕停在中間位置，11YV恢復(fù)通電時，機(jī)械手手腕再繼續(xù)進(jìn)行順時針轉(zhuǎn)動。</p>

72、<p>　　第七步，13YV通電（14YV不得通電）時，機(jī)械手手臂伸出縮回缸活塞移動，機(jī)械手手臂伸出，13YV與14YV都不通電時，機(jī)械手手臂停在中間位置，13YV恢復(fù)通電時，機(jī)械手手臂再繼續(xù)伸出。</p><p>　　第八步，4YV通電（3YV不得通電）時，吸盤吹脫工件。</p><p>　　第九步，14YV通電（13YV不得通電）時，機(jī)械手手臂伸出縮回缸活塞移動，機(jī)械手手

73、臂縮回。</p><p>　　第十步，12YV通電（11YV不得通電）時，機(jī)械手手腕旋轉(zhuǎn)缸活塞伸出，機(jī)械手手腕逆時針旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　第十一步，10YV通電（9YV不得通電）時，機(jī)械手立柱旋轉(zhuǎn)缸活塞伸出，機(jī)械手立柱逆時針旋轉(zhuǎn)；</p><p>　　第十二步，5YV、8YV通電（6YV、7YV不得通電）時，立柱X軸、Y軸移動缸活塞移動，立柱X軸負(fù)向、Y軸正向

74、進(jìn)行工退聯(lián)動。</p><p>　　如上所序，機(jī)械手的各種動作完成[5][7]。氣動機(jī)械手電磁鐵的各個動作順序表如下表2所示 </p><p>　　表3.2 氣動機(jī)械手電磁鐵動作順序表</p><p><b>　　3.3 元器件選擇</b></p><p>　　汽車玻璃以前擋風(fēng)玻璃為主。鋼化玻璃是指將普通玻璃淬

75、火使內(nèi)部組織形成一定的內(nèi)應(yīng)力，從而使玻璃的強(qiáng)度得到加強(qiáng)，在受到?jīng)_擊破碎時，玻璃會分裂成帶鈍邊的小碎塊，對乘員不易造成傷害。而區(qū)域鋼化玻璃是鋼化玻璃的一種新品種，它經(jīng)過特殊處理，能夠在受到?jīng)_擊破裂時，其玻璃的裂紋仍可以保持一定的清晰度，保證駕駛者的視野區(qū)域不受影響。目前汽車前擋風(fēng)玻璃以夾層鋼化玻璃和夾層區(qū)域鋼化玻璃為主，能承受較強(qiáng)的沖擊力。</p><p>　　圖3.4 汽車前擋風(fēng)玻璃</p><

76、;p><b>　　基本值計(jì)算：</b></p><p>　　吸盤的有效面積為: </p><p>　　玻璃的重量 </p><p>　　重量估算為56公斤。</p><p>　　用吸盤面積和使用該吸盤時可產(chǎn)生的真空度求力實(shí)際吸力：</p><p>　　式中，W—理論吸力（Kg）

77、；</p><p>　　P—真空度（），真空度取最大值的90%左右；</p><p>　　f—安全系數(shù)，根據(jù)實(shí)際要求取值為0.25；</p><p>　　C—吸盤的有效吸附面積，一般取吸盤面積的80%，m；</p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　則有 <

78、;/p><p>　　則 </p><p>　　設(shè)計(jì)了兩個真空吸盤，考慮到泄氣的問題，必須留有余量，所以氣源的壓力必須大于1MPa，則選用氣源球閥。</p><p><b>　　1、氣源球閥 </b></p><p>　　是指產(chǎn)生壓縮空氣，能達(dá)壓力范圍為1.0-2.5MPa的器件，選用型號為。</p

79、><p><b>　　圖3.5 氣源球閥</b></p><p><b>　　2、氣源調(diào)節(jié)裝置</b></p><p>　　圖3.6 氣源調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　是指空氣過濾器、減壓閥和油霧器。其中減壓閥可對氣源進(jìn)行穩(wěn)壓，使氣源處于恒定狀況，可減小因氣源大氣的壓力突變時對閥門或者執(zhí)行器等硬件的損傷

80、。過濾器用于對氣源的清潔，可過濾壓縮空氣中的水份，避免水份隨氣體步入裝置。油霧器可對機(jī)體運(yùn)動部件進(jìn)行潤滑，可以對不方便加潤滑的部件進(jìn)行潤滑，大大延長機(jī)體的施用壽命。選用型號為AFR/L-02 。</p><p><b>　　3、三位五通電磁閥</b></p><p>　　三個工作位置，五個口。三個位置是指電磁閥的閥芯有三個位置。三位電磁閥都是有兩個線圈的。五通是指五個

81、口，一個進(jìn)氣口，兩個氣缸口，兩個排氣口。選用美國生產(chǎn)的型號為WT8551A001MS。</p><p><b>　　4、單向調(diào)速閥</b></p><p>　　單項(xiàng)調(diào)速閥是由單向閥與調(diào)速閥組成的。其中調(diào)速閥是由定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成的組合閥，節(jié)流閥前、后的壓力分別引到減壓閥閥芯右、左兩端，當(dāng)負(fù)載壓力增大，于是作用在減壓閥芯左端的壓力增大，閥芯右移，減壓口加大，壓降

82、減小，從而使節(jié)流閥的壓差保持不變；反之亦然。單向閥控制只能向一個方向流動、反向截止或有控制的方向移動。能夠調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)行速度，產(chǎn)生一定的背壓緩沖。選用REXROTH單向調(diào)速閥系列德國生產(chǎn)的型號為M-SR52KE05-1X 。</p><p><b>　　5、減壓閥</b></p><p>　　減壓閥是氣動調(diào)節(jié)閥的一個必備配件，主要是將氣源的壓力減壓并穩(wěn)定到一個定值，以

83、便于調(diào)節(jié)閥能夠獲得穩(wěn)定的氣源動力用于調(diào)節(jié)控制。減壓閥是通過調(diào)節(jié)，將進(jìn)口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看，減壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到減壓的目的。然后依靠控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定。選用永嘉良科閥門制造有限公司生產(chǎn)的型號為YK4

84、3X/F的減壓閥。</p><p><b>　　圖3.7 減壓閥</b></p><p><b>　　6、兩位五通電磁閥</b></p><p>　　SMC兩位五通單電控電磁閥通常與雙作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用，兩位是兩個位置可控（開-關(guān)），五通是有五個通道通氣，一般情況下1個通道與氣源連接，兩個與雙作用氣缸的外部氣室的進(jìn)出

85、氣口連接，兩個與內(nèi)部氣室的進(jìn)出氣口連接。紐曼蒂克NUMATICS系列的L23BA452BG0061。</p><p><b>　　7、分配器</b></p><p><b>　　圖3.8 分配器</b></p><p>　　它的功能是將一路輸入信號均等地分成幾路輸出，采用二分配。 有線電視網(wǎng)的頻率不斷提升，功能不斷加強(qiáng)，因

86、此對分配器的要求不斷提高。在接口設(shè)備上分配器是將音視頻信號分配至多個顯示設(shè)備或投影顯示系統(tǒng)上的一種控制設(shè)備。它是專門分配信號的接口形式的設(shè)備。分配器具有一個顯著的特點(diǎn)就是，可以將高清AV信號通過普通的同軸電纜線延長到200米左右，能徹底解決工程中因信號信號源1個而顯示設(shè)備有多個種類與數(shù)量而造成的問題。江都市浦頭鳳市電信器材廠的松樂品牌的型號為SL-C05。</p><p><b>　　8、真空發(fā)生器&l

87、t;/b></p><p>　　圖3.9 真空發(fā)生器</p><p>　　圖3.10 真空發(fā)生器內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　1-進(jìn)氣口 2-真空口 3-排氣口</p><p>　　圖3.11 真空輸送裝置</p><p>　　真空發(fā)生器的供氣有內(nèi)置的電磁閥控制，當(dāng)三位三通電磁閥3YV通電時，內(nèi)置電磁閥通電，

88、此時電磁閥驅(qū)動，壓縮空氣從進(jìn)氣口1流向3，根據(jù)噴射原理在2產(chǎn)生真空。其中真空發(fā)生器噴射原理：壓縮空氣吹入裝置內(nèi)的同心環(huán)狀空腔，以極高的速度流向主管道的中心，形成低壓效果，從而在裝置內(nèi)產(chǎn)生真空，并且吸引大量空氣從排氣口排出，通過改變壓縮空氣的壓力改變真空度。當(dāng)三位三通電磁閥4YV通電（3YV不通電）時，內(nèi)置電磁閥斷電，吸氣停止，集成的消音器能把排氣噪音降至最低。真空輸送裝置則無法產(chǎn)生真空度。吸盤就會吹脫玻璃。真空發(fā)生器的工作原理是利用噴管

89、高速噴射壓縮空氣,在噴管出口形成射流,產(chǎn)生卷吸流動.在卷吸作用下,使得噴管出口周圍的空氣不斷地被抽吸走,使吸附腔內(nèi)的壓力降至大氣壓以下,形成一定真空度。每一個真空發(fā)生器控制一個真空吸盤，同理，真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空壓力必須大于0.4MPa，留有一定的余量。真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)壓的一種新型,高效,清潔,經(jīng)濟(jì),小型的真空元器件,這使得在有壓縮空氣的地方,或在一個氣動系統(tǒng)中同時需要正負(fù)壓的地方獲得負(fù)壓變得十分容易和方便.選用VADM

90、型號的真空發(fā)生器，能達(dá)到的真空度為70</p><p><b>　　9、真空安全閥</b></p><p>　　真空安全閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體排入大氣，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。安全閥又稱溢流閥。安全閥是一種由進(jìn)口靜壓開啟的自動泄壓防護(hù)裝置,它是壓力容器最為重要的安全附件之一

91、,它的功能是：當(dāng)容器內(nèi)壓力超過某一定值時,依靠介質(zhì)自身的壓力自動開啟閥門,迅速排出一定數(shù)量的介質(zhì)。當(dāng)容器內(nèi)的壓力降到允許值時,閥又自動關(guān)閉,使容器內(nèi)壓力始終低于允許壓力的上限,自動防止因超壓而可能出現(xiàn)的事故,所以安全閥又被稱為壓力容器的最終保護(hù)裝置。選用FESTO真空安全閥型號:ISV-1/4VASB-100-1/4-PUR-33970。</p><p>　　10、壓力繼電器 </p><p

92、>　　圖3.12 壓力繼電器 </p><p>　　壓力繼電器是利用氣體的壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時，發(fā)出電信號，使電氣元件動作，使氣路卸壓、換向，執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動作，或關(guān)閉電動機(jī)使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。因?yàn)檎婵瘴P的真空度必須達(dá)到0.4MPa，所以選取的壓力繼電器開關(guān)只有大于0.4MPa，壓力繼電器開關(guān)才會打開，真空吸盤才能吸取。選用廣東佛山生產(chǎn)的

93、SER系列的型號為JCS-02N AC220V-3A。</p><p><b>　　11、真空吸盤</b></p><p>　　圖3.13 真空吸盤</p><p>　　吸盤的吸取直徑為Φ50mm,真空吸盤的實(shí)際吸力必須大于玻璃的重量。首先將真空吸盤通過接管與真空設(shè)備(如真空發(fā)生器等,接通,然后與待提升物如玻璃接觸,起動真空設(shè)備抽吸,使吸盤內(nèi)產(chǎn)

94、生負(fù)氣壓,從而將待提升物吸牢,即可開始搬送待提升物。當(dāng)待提升物搬送到目的地時,平穩(wěn)地充氣進(jìn)真空吸盤內(nèi),使真空吸盤內(nèi)由負(fù)氣壓變成零氣壓或稍為正的氣壓,真空吸盤就脫離待提升物,從而完成了提升搬送重物的任務(wù)。選用S-001型號真空吸盤的。</p><p>　　12、三位三通電磁閥</p><p>　　三個工作位置，三個口。三個位置是指電磁閥的閥芯有三個位置。三位電磁閥都是有兩個線圈的。三通是指三

95、個口，一個進(jìn)氣口，一個氣缸口，一個排氣口。廣州奧村閥門有限公司生產(chǎn)的型號為Q33XD。</p><p><b>　　13 、轉(zhuǎn)換開關(guān)</b></p><p>　　圖3.14 轉(zhuǎn)換開關(guān)</p><p>　　轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種可供兩路或兩路以上電源或負(fù)載轉(zhuǎn)換用的開關(guān)電器。轉(zhuǎn)換開關(guān)由接觸系統(tǒng)、定位機(jī)構(gòu)、手柄等主要部件組成。這些部件通過螺栓緊固為一個整體。

96、轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，與刀開關(guān)的操作不同，它是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作。轉(zhuǎn)換開關(guān)具有多觸點(diǎn)、多位置、體積小、性能可靠、操作方便、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)換開關(guān)同樣也有單極、雙極和三極。轉(zhuǎn)換開關(guān)的接觸系統(tǒng)是由數(shù)個裝嵌在絕緣殼體內(nèi)的靜觸頭座和可動支架中的動觸頭構(gòu)成。動觸頭是雙斷點(diǎn)對接式的觸橋， 在附有手柄的轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸旋至不同位置使電路接通或斷開。萬能開關(guān)LW系列的LW5-16。</p><p><b>　　14 、

97、限位開關(guān)　</b></p><p>　　圖3.15 限位開關(guān)</p><p>　　限位開關(guān)又稱行程開關(guān)，可以安裝在相對靜止的物體（如固定架、門框等，簡稱靜物）上或者運(yùn)動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當(dāng)動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)。日本歐姆龍品牌系列型號為 HL-5030。 </

98、p><p><b>　　15、氣缸</b></p><p>　　屬于氣動執(zhí)行元件，是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。由缸筒，前后缸蓋，活塞，活塞桿，密封件和緊固件組成。采用單活塞式氣缸，活塞與活塞桿相連，活塞上裝有密封圈、導(dǎo)向環(huán)及磁性環(huán)，防止漏氣和外部灰塵的侵入，磁性環(huán)用來產(chǎn)生磁場，使活塞接近磁性開關(guān)時發(fā)生信號，使活塞桿進(jìn)行動作。日本SMC型氣缸。 </

99、p><p><b>　　16、交流接觸器 </b></p><p>　　圖3.16 交流接觸器</p><p>　　接觸器(Contactor)是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。其原理是當(dāng)接觸器的電磁線圈通電后，會產(chǎn)生很強(qiáng)的

100、磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作：常閉觸頭斷開；常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原：常閉觸頭閉合；常開觸頭斷開。德國進(jìn)口西門子交流接觸器價格西門子品牌型號為3TB42。</p><p><b>　　17、按鈕SB</b></p><p><b>　　圖3.17 按鈕</b&g

101、t;</p><p>　　按鈕是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很小），從而達(dá)到控制電動機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。對于常開觸頭在按鈕未被按下前,電路是斷開的,按下按鈕后,常開觸頭被連通,電路也被接通；對于常閉觸頭在按鈕未被按下前，觸頭是閉合的，按下按鈕后，觸頭被斷開，電路也被分?jǐn)?。LAY39系列按鈕。</p><p>　　表3.3 元器件明細(xì)表&l

102、t;/p><p>　　第4章 汽車玻璃自動裝配機(jī)械手系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 多種工作方式面板設(shè)計(jì)</p><p>　　本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括連續(xù)、手動、回原點(diǎn)、單周期4種工作方式，設(shè)置為一個換擋旋鈕，另外還有執(zhí)行手動程序的按鈕開關(guān)，以及啟動、停止、負(fù)載電源和急停[16][19]。操作面板如下圖</p><p><b>　

103、　圖4.1 操作面板</b></p><p>　　4.2 程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)主要包括面板按鈕的布置排列，總體程序設(shè)計(jì)、自動程序、手動程序、回原點(diǎn)程序設(shè)計(jì)，采用多種工作方式控制。工作方式選擇開關(guān)的4個位置分別對應(yīng)于連續(xù)、手動、回原點(diǎn)、單周期4種工作方式。選擇手動工作方式時，手動開關(guān)為ON，將執(zhí)行公用程序和調(diào)用手動子程序，選擇自動動工作方式時，手動開關(guān)為

104、ON，將執(zhí)行公用程序和調(diào)用自動子程序。手動程序較簡單，一般用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)。復(fù)雜的自動程序一般根據(jù)系統(tǒng)順序功能圖用順序控制法設(shè)計(jì)，</p><p>　　其中自動程序還有單周期與連續(xù)程序。在該結(jié)構(gòu)圖中，當(dāng)操作方式選擇開關(guān)置于“手動”時，輸入點(diǎn)X4接通，其輸入繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動操作程序。當(dāng)操作開關(guān)置于“單周期”或“連續(xù)”時，其對應(yīng)的輸入點(diǎn)X3、X1接通，進(jìn)行相應(yīng)程序[16][19]?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖4.2所示&l

105、t;/p><p>　　圖4.2 程序的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.3 公用程序設(shè)計(jì)</p><p>　　公用程序用于自動程序和手動程序相互切換的處理。機(jī)械手立柱上升限位開關(guān)X11、立柱X負(fù)、Y正工退限位開關(guān)X22、手臂縮回限位開關(guān)X34的常開觸點(diǎn)和表示吸盤夾緊裝置松開的Y2的常閉觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路接通時，“原點(diǎn)條件”輔助繼電器M5變?yōu)镺N[16][19]。公用程

106、序的梯形圖如下圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 公用程序梯形圖</p><p>　　4.4 手動程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在手動操作方式下，各種動作都是用按鈕操作來實(shí)現(xiàn)的，其控制程序可以獨(dú)立于自動程序而另行設(shè)計(jì)。手動操作控制很簡單，可以很方便地按一般繼電器控制線路來設(shè)計(jì)，按相應(yīng)的控制按鈕，就會有相應(yīng)的動作進(jìn)行，但在設(shè)計(jì)時，一定要注意立柱上升下降是要

107、互鎖的，立柱和手腕的順轉(zhuǎn)與逆轉(zhuǎn)互鎖，手臂伸縮也是相互互鎖的[16][19]。其梯形圖如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 手動程序梯形圖</p><p>　　4.5 自動程序設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.5a 機(jī)械手控制系統(tǒng)順序功能圖</p><p>　　1、連續(xù)程序與單周期程序</p><p><

108、;b>　?。?）連續(xù)操作</b></p><p>　　當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時，第一步，按下啟動按鈕，接通狀態(tài)M20，其接點(diǎn)接通Y0，執(zhí)行立柱下降動作。</p><p>　　第二步，當(dāng)碰到立柱下降限位開關(guān)時X12接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，又接通下一個狀態(tài)M21，接著執(zhí)行吸取玻璃動作。</p><p>　　第三步，當(dāng)真空吸盤吸緊玻璃時，計(jì)時器計(jì)時結(jié)束

109、，計(jì)時器的常開觸點(diǎn)閉合，接通M22，執(zhí)行立柱上升動作。</p><p>　　第四步，當(dāng)碰到立柱上升限位時，X11接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接通下一個動作M23，執(zhí)行立柱X正、Y負(fù)工進(jìn)聯(lián)動。</p><p>　　第五步，當(dāng)碰到立柱X正、Y負(fù)工進(jìn)限位時，X21接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，又接通下一個動作M24，執(zhí)行立柱順轉(zhuǎn)。</p><p>　　第六步，當(dāng)

110、碰到立柱順轉(zhuǎn)限位時，X15接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接通下一個動作M25，執(zhí)行手腕順轉(zhuǎn)。</p><p>　　第七步，當(dāng)碰到手腕順轉(zhuǎn)限位時，X27接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接通下一個動作M26，執(zhí)行手臂伸出。</p><p>　　第八步，當(dāng)碰到手臂伸出限位時，X33接通，其輸入繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接通下一個動作M27，執(zhí)行吹脫工件玻璃。</p><p&