畢業(yè)設(shè)計(jì)--搬運(yùn)機(jī)械手工藝流程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨物裝卸調(diào)運(yùn), 可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。</p><p>　　本機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包

2、括由兩個(gè)電磁閥控制的液壓鋼來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升下降運(yùn)動(dòng)及夾緊工件的動(dòng)作，兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)兩線圈控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；其動(dòng)作轉(zhuǎn)換靠設(shè)置在各個(gè)不同部位的行程開(kāi)關(guān)(SQ1---SQ9)產(chǎn)生的通斷信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器，通過(guò)PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)外部線圈來(lái)控制電動(dòng)機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位；其動(dòng)作過(guò)程包括：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時(shí)、下降

3、、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)；來(lái)滿足生產(chǎn)中的各種操作要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：搬運(yùn)機(jī)械手，可編程控制器，液壓，電磁閥、行程開(kāi)關(guān)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言………………………………………………………………..14</p><

4、;p>　　一工藝過(guò)程及控制要求…………………………………………..15</p><p>　　1.1工藝過(guò)程.………………………………………………………..15</p><p>　　1.2控制要求…………………………………………………………15</p><p>　　二 可編程控制器選型……………………………………………16</p><p>

5、;　　2.1硬件配置………………………………………………………...16</p><p>　　2.2 I/O地址分配……………………………………………………..16</p><p>　　2.3其他地址分配……………………………………………………17</p><p>　　三 搬運(yùn)機(jī)械手程序設(shè)計(jì)……………………………………..…..17</p><p

6、>　　四 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………........25</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………..26</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　搬運(yùn)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。搬運(yùn)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)

7、、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。用機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)﹑重復(fù)或繁重的體力勞動(dòng)﹐實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化﹐代替人在有害環(huán)境下的手工操作﹐改善勞動(dòng)條件﹐保證人身安全。</p>

8、;<p>　　20世紀(jì)40年代后期﹐美國(guó)在原子能實(shí)驗(yàn)中﹐首先采用機(jī)械手搬運(yùn)放射性材料﹐人在安全室操縱機(jī)械手進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn)。50年代以后﹐機(jī)械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)﹐用于在高溫﹑污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料﹐也作為機(jī)床的輔助裝置在自動(dòng)機(jī)床﹑自動(dòng)生產(chǎn)線和加工中心中應(yīng)用﹐完成上下料或從刀庫(kù)中取放刀具并按固定程序更換刀具等操作。機(jī)械手主要由手部機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部機(jī)構(gòu)隨使用場(chǎng)合和操作對(duì)象而不同﹐常見(jiàn)的有夾持﹑托持和吸

9、附等類型。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般由液壓﹑氣動(dòng)﹑電氣裝置驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)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(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。</p><p>　　一、工藝過(guò)程及控制要求</p><p><b>　　1.1工藝過(guò)程</b></p>&l

10、t;p>　　如圖所示為一簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手的工藝流程圖。工藝過(guò)程為：廣電耦合器VLC檢測(cè)到做工作臺(tái)有工件，機(jī)械手開(kāi)始由原點(diǎn)下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)后，停止下降并接通夾緊電磁閥夾緊工件。為保證工件可靠夾緊。在該位置等待5S。夾緊后，上升電磁閥通電開(kāi)始上升，上升到頂，碰到上限位開(kāi)關(guān)，停止上升，改向右移動(dòng)，碰到右限位開(kāi)關(guān)后，停止右移。改為下降至碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降電磁閥斷電，停止下降，同時(shí)夾緊電磁閥斷電，機(jī)械手將工件松開(kāi)，放在右

11、工作臺(tái)上，為確保可靠松開(kāi)，在該位置停留5S，然后上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)后，改為左移。到原點(diǎn)是碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移電磁閥斷電，停止左移，至此，機(jī)械手搬運(yùn)一個(gè)工件的全過(guò)程結(jié)束。</p><p><b>　　1.2控制要求</b></p><p>　　機(jī)械手搬運(yùn)一個(gè)工件可分為8個(gè)部分，系統(tǒng)啟動(dòng)之前，機(jī)械手在原始位置，條件是機(jī)械手在高位 左位。</p><p

12、>　　1：機(jī)械手下降 當(dāng)光電耦合器VLC檢測(cè)到工作臺(tái)上有工件，機(jī)械手開(kāi)始下降。下降到低位時(shí)碰到下限位開(kāi)關(guān)，機(jī)械手停止下降。</p><p>　　2：夾緊工件 機(jī)械手在最低位開(kāi)始夾緊工件延時(shí)5秒抓緊。</p><p>　　3：機(jī)械手上升 機(jī)械手上升到高位時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，停止上升。</p><p>　　4：機(jī)械手右移 機(jī)械手右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，停止右移

13、。</p><p>　　5：機(jī)械手下降 當(dāng)機(jī)械手下降到位時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，停止下降。</p><p>　　6：放開(kāi)工件 機(jī)械手在低位時(shí)放松工件延時(shí)5S。</p><p>　　7：機(jī)械手上升 機(jī)械手上升到高位時(shí)碰到上限位開(kāi)關(guān)，停止上升</p><p>　　8：機(jī)械手左移 機(jī)械手在高位開(kāi)始左移，碰到左限位開(kāi)關(guān)，停止左移 </p>

14、<p>　　二、 可編程控制器選型</p><p><b>　　2．1硬件配置</b></p><p>　　從控制流程中可以看出，在控制方式選擇上需要三個(gè)起動(dòng)按鈕，分別完成自動(dòng)方式，單動(dòng)方式和手動(dòng)方式的起動(dòng)，還需要一個(gè)停止按鈕用來(lái)處理在任何情況下的停止運(yùn)行。機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的限位開(kāi)關(guān)有4個(gè)，高限位開(kāi)關(guān)，低限位開(kāi)關(guān)，左限位開(kāi)關(guān)，右限位開(kāi)關(guān)。手動(dòng)輸入信號(hào)有5個(gè)按鈕組成

15、下降按鈕，上升按鈕，夾緊按鈕，左移按鈕，右移按鈕。工作臺(tái)上有工件檢測(cè)光電耦合器VLC的輸入信號(hào)。共有14個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)。</p><p>　　輸出信號(hào)有機(jī)械手下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)，上升驅(qū)動(dòng)信號(hào)，右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)，左移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾緊信號(hào)，共5個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)</p><p>　　2．2I/O地址分配</p><p>　　將輸入信號(hào)14個(gè)輸出信號(hào)5個(gè)按各自功能類型，并與PL

16、C的I/O端一一對(duì)應(yīng)。編排好地址。列出外部I/O信號(hào)與PLCI/O端地址編號(hào)對(duì)照表。</p><p><b>　　2．3其他地址分配</b></p><p>　　1：夾緊定時(shí)器T1，定時(shí)5S；</p><p>　　2：放松定時(shí)器T2，定時(shí)5S;</p><p>　　3；自動(dòng)方式標(biāo)志 M0.0；</p>&l

17、t;p>　　4：?jiǎn)蝿?dòng)方式標(biāo)志 M0.1:；</p><p>　　5：手動(dòng)方式標(biāo)志 M0.2；</p><p>　　6：結(jié)束標(biāo)志 M0.5,。</p><p><b>　　三、機(jī)械手程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（1．）基礎(chǔ)功能塊</b></p><p>

18、　　基礎(chǔ)功能塊包括兩個(gè)部分：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制和手動(dòng)方式控制。其具體程序如下： </p><p>　　1：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制（FC10）</p><p>　　Network1 起動(dòng)機(jī)械手下降。</p><p>　　Network2 機(jī)械手下降到位，停止下降并起動(dòng)夾緊控制。</p><p>　　Network3 機(jī)械手夾緊并

19、起動(dòng)夾緊定時(shí)器，定時(shí)5S</p><p>　　Network4 定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)，起動(dòng)上升。</p><p>　　Network5 機(jī)械手上升到位，停止上升并起動(dòng)右移控制。</p><p>　　Network6 機(jī)械手右移到位，停止右移并起動(dòng)下降控制。</p><p>　　Network7 機(jī)械手下降到位，停止

20、下降并起動(dòng)松開(kāi)控制。</p><p>　　Network8 機(jī)械手松開(kāi)并起動(dòng)松開(kāi)定時(shí)器，定時(shí)5S</p><p>　　Network9 定時(shí)時(shí)間到，并且機(jī)械手沒(méi)有下降時(shí)起動(dòng)上升控制。</p><p>　　Network10 機(jī)械手上升到位，停止上升并起動(dòng)左移控制。</p><p>　　Network11 機(jī)械手左移到位停止，M0.

21、3=0，以阻止單動(dòng)方式下的自動(dòng)啟動(dòng)。</p><p>　　2：手動(dòng)方式控制（F011） </p><p>　　Network1 手動(dòng)下降。</p><p>　　Network2 手動(dòng)夾緊，采用置位和復(fù)位方式夾緊后補(bǔ)允許松開(kāi)。</p><p>　　Network3 手動(dòng)上升。</p><p>　　Netwo

22、rk4 手動(dòng)右移。</p><p>　　Network5 手動(dòng)下降。</p><p>　　Network6 手動(dòng)放松。</p><p>　　Network7 手動(dòng)左移。</p><p><b>　?。?）主程序</b></p><p>　　主程序是設(shè)定機(jī)械手起動(dòng)方式，主要負(fù)責(zé)功能塊

23、或子程序的調(diào)用，是自動(dòng)運(yùn)行還是單動(dòng)運(yùn)行，以及系統(tǒng)的循環(huán)掃描、故障診斷和輸出刷新。如下圖</p><p>　　Network1 自動(dòng)方式起動(dòng) M0.0=1有自鎖。</p><p>　　Network2 單動(dòng)方式起動(dòng) M0.1=1有自鎖。</p><p>　　Network3 自動(dòng)方式或單動(dòng)方式均調(diào)子程序FC10。</p><p>　

24、　Network4 手動(dòng)方式起動(dòng) M0.2=1有自鎖。</p><p>　　Network5 手動(dòng)方式調(diào)子程序FC11。</p><p>　　Network6 停止處理。</p><p>　　Network7 錯(cuò)誤操作處理。</p><p>　　四、結(jié)束語(yǔ)

25、 </p><p>　　在這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。為了弄懂

26、相關(guān)的知識(shí)，掌握相關(guān)技術(shù)，我翻閱了大量的書(shū)籍和資料，并積極利用互聯(lián)網(wǎng)豐富的資源找取答案，從中的收獲是非常豐富的。從這次設(shè)計(jì)中我有了很深的體會(huì)，任何事情都不是一蹴而就的，都需要付出很艱辛的努力,同時(shí)我認(rèn)識(shí)到了自己在學(xué)習(xí)中的不足之處。</p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)，也讓自己積累了豐富的知識(shí)，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的解決能力，摸索出一套解決綜合問(wèn)題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另一方

27、面也加強(qiáng)了我和老師的交流，認(rèn)識(shí)到知識(shí)的淵博度，使我受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫平.電氣控制與PLC.[M]北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[2] 王炳實(shí). 機(jī)床電氣控制.第三版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年：146-162</p><p&g

28、t;　　[3] 王本軼. 機(jī)床設(shè)備控制基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年：283-288</p><p>　　[4] 丁樹(shù)模. 液壓傳動(dòng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年</p><p>　　[5] 林平勇. 高崇. 電工電子技術(shù).第二版：北京：高等教育出版社，2004年</p><p>　　[6] 熊幸明. 曹才開(kāi). 一種工業(yè)機(jī)械手的PLC控制.微計(jì)算機(jī)信