物料搬运机械手系统plc设计
物料搬运机械手系统 PLC 编程设计
课程名称：可编程控制器原理及应用 任课教师：冯治国老师 班级：机制102班 学号： 姓名：
一、设计题目及概述
(一)设计题目
如图1所示为一简易物料搬运机械手的工艺流程图。该机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台搬运到右工作台，由光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。
图1 简易物料搬运机械手
(二)设计概述
PLC控制系统的设计包括3个重要的环节，其一是通过控制任务的分析，确定控制系统的总体设计方案；其二是根据控制要求确定硬件构成方案；其三是设计出满足控制要求的应用程序。
二、对设计任务的深入调查研究
(一)机械手的工作方式
此系统需要具备多种工作方式，如既能自动的循环运行一个过程，也能进行手动操作运行一个工作步等。常见的工作方式有联系、单周期、单步和手动。
1.单周期方式
机械手在原位压左限位开关和上限位开关。按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左工位压动下限位开关后自停；接着机械手夹紧工件后开始上升，上升到原位压动上限位开关后自停；接着机械手开始右行直至压动右限位开关开关后自停；接着机械手下降，下降到右工位压动下限位开关（两个工位用一个下限位开关）后自停；接着机械手放松工件后开始上升直至压动上限位开关后自停（两个工位用一个上限位开关）；接着机械手开始左行直至压动左限位开关后自停。至此一个周期的动作结束，再按一次操作按钮则开始下一个周期的运行。
2.连续方式
启动后机械手反复运行上述每个周期的动作过程，即周期性连续运行。
3.单步方式
每按一次操作按钮，机械手完成一个工作步。例如，按一次操作按钮机械手开始下降，下降到左限位压动下限位开关自停，欲使之运行下一个工作步，必须再按一次操作按钮等。
以上三种工作方式属于自动控制方式。
4.手动方式
按下按钮则机械手开始一个动作，松开按钮则停止该动作。
(二)对机械手每工作步的控制要求
1.上升和下降
机械手上升和下降的动作都要到位，否则不能进行下一个工作步。本题使用上下限位开关进行控制，上升和下降的动作用一个双线圈的电磁阀控制。
2.放松和夹紧
机械手夹紧和放松的动作必须在两个下工位处进行，且夹紧和放松的动作都要到位。
为了确保夹紧和放松动作的可靠性，本例对夹紧和放松动作进行定时，并设置夹紧和放松指示。夹紧和放松动作由单线圈的电磁阀控制。
3.左行和右行
自动方式时，机械手的左、右运动必须在压动上限位开关后才能进行；机械手的左/右运动都必须到位，以确保在左工位取到工件并在右工位放下工件。本题利用上限位开关、左限位开关和右限位开关进行控制。左/右行的动作由双线圈的电磁阀控制。
(三)机械手工作流程
1.对于手动控制方式
按照点动的方式进行,手动控制按钮有"手动右移"、"手动左移"、"手动前进"、"手动后退"、"手动上升"、"手动下降"、"手动夹紧"和"手动松开",按下相应的按钮,机械手分别执行机械手臂X轴右移、X轴左移、Y轴前进、Y轴后退、Z轴上升、Z轴下降、手爪夹紧、手爪松开动作。另外还有"自动/手动"按钮,用以选择系统的控制方式,按下时为自动控制方式,未按下时为手动控制方式。
2.对于自动控制方式
按照时间推移具体动作顺序如下:
(1) 等待接收工件到位信号;
(2) 横轴移动至X1,竖轴下降至Z2,启动夹紧;
(3) 机械手从流水线将工件取下;
(4) 竖轴上升至Zl,横轴移动至X2,竖轴下降至Z2;
(5) 松开工件,机械手将工件放置到工作台上;
(6)竖轴上升,启动工作,机械手进行工作等待;
(7) 工作完成，信号置位;
(8) 竖轴下降,夹紧工件;
(9) 竖轴上升至Zl,横轴移动X3,纵轴移动Y3,竖轴下降至Z2,松开工件;
(10)竖轴上升,X回原点,Y回原点。
上述1-10为一个动作循环。
3.总结
在本文中用X轴表示横轴,Z轴表示竖轴;如此在X轴上有X1、X2、X3三个工位,在Y轴上有Yl、Y2、Y3三个工位,在Z轴上有Z1和Z2两个工位。
(四)机械手实现功能
基于上述的控制耍求,本机械手控制系统实现下述功能:
机械手按手动和自动两种方式动作:设计要求机械手可以通过手动和自动两种方式实现控制功能,在手动方式下,用点动的方式进行机械手的移动控制,对应的控制按钮在控制面板之上;在自动方式下,机械手根据编制的自动控制程序实现自动运行,完成工件的抓取。
三、确定系统整体设计方案
在进行程序的设计之前,先设计出应用程序的总体方案如图2,图中把整个程序分成两大块,即手动和自动两部分。
图2系统整体设计方案
四、确定输入/输出元件，选择PLC机型
本设计采用的PLC是三菱公司的FX2N系列。
PLC的硬件结构主要由CPU、存储器、I/O接口电路、通信接口、扩展接口和电源等部分组成。其中,CPU是PLC的核心,I/O接口电路是连接现场设备与CPU之间的桥梁,通信接口用于和外围设备进行连接,基本结构如图3所示。
图3 PLC基本结构
五、确定PLC的I/O分配
输入方面分为手动控制和自动控制。按照机械手的控制要求,系统需要以下输入点,具体分配为:X轴原点信号、Y轴原点信号、停止、手动/自动选择、手动左行、手动右行、手动前进、手动后退、手动上升、手动下降、手动夹紧、手动松开、XI位置、X2位置、X3位置、Y1位置、Y2位置、Y3位置、Z1位置、Z2位置、伺服X-READY、伺服Y-READY、工件到位信号、工作结束。系统需要输出点具体分配为:X脉冲输出、Y脉冲输出、X方向控制、Y方向控制、启动准备、伺服X报警、伺服Y报警、Z轴上升、Z轴下降、夹紧、工作启动、工作结束、机械手等待。
I/O分配如表1所示：
表1 I/O分配
六、设计应用程序
(一)回原点的操作
系统初始时刻,需要对机械手进行回原点操作。
在直线轨迹上选择其中一个点作为参考点,从而得到一构建坐标系,对于实现控制提供参考系。
在三菱的PLC中,由于FX2N系列没有专门的回原点指令,因此采用其PLSY 脉冲输出指令进行原点回归操作。输出端的Y2控制伺服电机转动的方向,通过试验,若通电时刻电机向原点的反方向运动,则换置Y2的值,保证上电时刻电机向着原点方向前进。
系统在初始化执行回原点程序后,机械手停在原点。
回原点控制程序的流程图如图4所示
图4 回原点的程序
(二)手动运行方式
1.运行流程
当选择手动控制方式时,"手动/自动"按钮不按下,此时系统的控制采用点动的方式进行,由各个对应的手动操作按钮来控制机械手的相应动作。当按钮被按下时,相应的执行元件动作,直到到达运动的终点碰到行程开关或者按钮松开。
手动的按钮有"X轴左移"、"X轴右移"、"Y轴前进"、"Y轴后退"、"Z轴上升"、"Z轴下降"、"手动吸附"和"手动松开"。为保证系统的安全运行,在手动程序中设置了必要的软件联锁,以避免误动作手动。如机械手只有在Z轴的上限位Z1处才能执行X轴的左右移动和Y轴的前后移动。因此在设计程序中加入了竖梁的上限位开关的常开触点作为联锁,防止机械手在较低位置时移动与别的物体发生碰撞,即当Z1置位时,伺服电机才可以驱动X、Y轴进行移动。
机械手的吸附放松动作由一个电磁阀控制,手动吸附按钮按下时,PLC的Y11输出口置位,使得控制吸附动作的电磁阔CY2-1得电,完成吸附动作;按下手动松开按钮时,PLC的Y11输出口复位,对应的电磁阔CY2-1失电,机械手气动吸盘松开。
手动控制程序的流程图如图5所示：
图5 手动控制程序流程图
根据上述流程图的原则,设计手动操作程序。
当对X轴进行移动操作时,按下控制面板上的"手动左移"或者"手动右移"按钮,机械手臂执行左右移动动作。
图6为X轴手动控制的梯形图。
图6 X轴手动控制的梯形图
对于X轴移动,对应的辅助继电器M3置位,执行在回原点程序中已用到的PLSY指令。如图7所示：
图7X轴的PLSY指令
对于Y轴的前进和后退,其基本原理与X轴的移动相似,只是脉冲输出口变为Yl,方向控制输出为Y3。对应的数据寄存器变为D10和D11,方向Y3置位时为后退方向,复位时为前进方向,手动前进的程序如图8所示。
图8 Y轴手动移动程序
在执行Y轴的移动时,同样需要执行在Y轴回原点过程中用到的PLSY指令,如图9所示。
图9 X轴的PLSY指令
对于Z轴气缸的上升和下降控制,程序如图10所示。
图10 Z轴手动移动程序
5.夹紧和松开控制
手动夹紧和松开的程序如图11。
图11 吸附和放松手动控制程序
按照上述的手动操作,可以按动相应的按钮,以点动的方式对机械手进行相应的操作,完成手动控制功能。
(三)自动运行方式
1.误操作的禁止
自动方式（连续、单周期、单步）时，按一次操作按钮自动运行方式开始，此后再按操作按钮属于错误操作，程序对错误操作不予响应。
另外，当机械手到达右工位上方时，下一个工作步就是下降。为了确保在右工位没有工件时才能开始下降，应在右工位设置有无工件检测装置。本题使用光耦合器VLC来检测工作台上有没有工件。
根据上述控制要求，操作盘上要设置：一个PLC的电源开关（不占输入点）；一个工作方式选择开关和一个动作方式选择开关，通过这两个开关选择工作方式和动作方式；操作按钮和停车按钮各一个。
2.运行流程
自动操作程序是指系统从初始步开始按照周期反复地连续工作。
根据机械手的动作要求,先确定自动控制的顺序功能图,再根据顺序功能图进行程序的设计。
自动控制程序的详细动作时序图如下所示:
(1)机械手停原点,等待流水线工件到位信号;
(2)工件到位信号上升沿;
(3)X轴移动至XI, Y轴移动至Yl, Z轴下降至Z2;
(4)吸附工件,延时2S,工件在流水线上被抓取；
(5)Z轴上升至Zl, X轴移动至X2, Y轴移动至Y2;
(6)Z轴下降至Z2,释放工件,延时2S,工件放于抛光机之上;
(7)抛光启动;
(8)抛光等待;
(9)抛光完成信号上升沿;
(10)Z轴下降至Z2,吸附工件,延时2S;
(11)Z轴上升至Zl, X轴移动到X3, Y轴移动到Y3;
(12)Z轴下降至Z2,释放工件,延时2S,工件放亍装箱机之上;
(13)Z轴上升至Zl, X轴回原点、Y轴回原点;
(14)等待流水线工件到位信号。
以上1-14形成一个循环,为自动控制程序的一个周期,在自动化生产线上,按照此种方式周而复始地进行工件的抛光和装箱动作,直到PLC停机或者按下停止按钮。
图12所示为自动程序的流程图。
按照此程序流程图,设计机械手的自动操作程序,可实现机械手按照自动方式运行。
在每收到光电信号的输入时,程序将需要移动的数值放入数据寄存器中,在对应的子程序中,实现寄存器的加减运算,达到伺服电机的控制效果。
图11 自动控制流程图
七、调试应用程序
对编好的程序，可以先利用模拟实验板模拟现场信号进行初步的调试。经反复调试修改后，使程序基本满足控制要求。
八、制作电气控制柜和控制盘
在系统硬件构成方案确定之后，可以考虑电气控制柜及控制盘（或称操作盘）的设计和制作。在动手制作之前，要画出电气控制主电路电路图。在控制主回路时，要全面地考虑各种保护和连锁等问题。在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号，同时注意防尘、防静电、防雷电等问题。
九、联机调试程序
联机调试可以发现程序存在的实际问题和不足，通过调试和修改后，使程序完全符合控制要求。调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了应该发现的问题。另外，程序调试完毕必须经过一定时间运行实践的考验，才能确定程序是否达到控制要求。
十、编写技术文件
这部分工作包括整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，绘制电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制程序系统说明书等。
总结
本文对PLC控制的物料机械手的控制系统进行了设计。以 PLC 为主控制器实现了机械手的自动化操作。
但是由于时间和其他客观条件的限制，仍存在一些不足。本次设计更多的是理论层次的研究,设计的任务之一是针对机械手换向回路编写PLC控制程序,由于对PLC指令系统不熟悉和梯形图程序的编写也不是很熟练,编写程序的过程中遇到很大困难,也做了很多的参考，比如之前参照设计了几套程序,后来都一一被否定。
今后应加大PLC控制系统的学习和加强实践环节,这样才能使设计的PLC和触摸屏程序更加完善和可靠。
PLC机械手(课程设计)
河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：《PLC技术与工程应用》 课题名称：机械手电气控制系统设计 系部名称：自动控制系 专业班级：生产过程自 姓名： 学号：121 2014年06月26日
设计任务书 设计任务书 设计目的： 1、学习PLC电气控制系统的开发过程和系统设计思路； 2、锻炼实际应用程序开发能力； 3、提高电气制图、流程图绘制及办公文档编辑能力。 设计要求： 1、设置机械手复位按钮 机械手每次的工件输送过程，都应该从初始位置开始。定义右转到位、上行到位、退回到位及手指张开到位同时满足时为机械手初始位置。开机运行时，机械手应该首先自动回到初始位置；若遇到特殊情况，机械手停在非初始位置，按下复位按钮即可实现复位。 2、设置单步/连续切换开关 a.在单步模式下按下启动按钮(若机械手处于初始位置，则开始运行；否则，按下复位键，使机械手复位)→伸出→下行→手指夹紧→上行→左转→下行→手指张开→上行→退回→右转→停止 b.在连续模式下按下启动按钮，上述动作依次发生，但回到初始位置之后，继续下一个工件的传输过程。连续模式下，按下停止按钮，待本次工件传输工作结束后，停止运行。
《PLC技术与工程应用》课程设计报告书 目录 目录 ......................................................................................................... I 1 设计思路或方案选择 ............................................................. - 1 -1.1 机械手简述 ............................................................................. - 1 - 1.1.1 设计功能及硬件组成 ............................................................ - 1 -1.2 系统组成 ................................................................................. - 2 - 1.2.1 输出驱动单元......................................................................... - 2 - 1.2.2 输入检测单元......................................................................... - 3 - 1.3 PLC工作原理 .......................................................................... - 3 - 2 硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -2.1 输入输出接口电路介绍 ......................................................... - 4 - 2.1.1 输入电路板............................................................................ - 4 - 2.1.2 输出板电路............................................................................ - 5 - 2.1.3 驱动电路 ............................................................................... - 5 - 2.1.4 控制电路原理图 ..................................................................... - 6 -2.2 I/O分配表 .............................................................................. - 6 - 2.2.1 输入信号 ............................................................................... - 6 - 2.2.2 输出信号 ............................................................................... - 7 - 2.3 机械手运动示意图 ................................................................. - 7 - 3 软件设计......................................................................................... - 8 -3.1 总流程图及说明 ..................................................................... - 8 -3.2 重要程序及说明 ..................................................................... - 9 -
物料搬运机械手毕业设计
摘要 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，本次毕业设计拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。用于分捡大小球的机械装置。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。PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。本次毕业设计着重在系统设计和程序设计。 关键词：机械手 PLC 大小球分拣系统
ABSTRACT The positive role of the robot is increasingly being recognized, first, it can partially replace human labor and to achieve the production requirements, follow certain procedures, time and location of the workpiece to complete the transfer. Because it can greatly improve the working conditions of workers, industrial production to accelerate the pace of mechanization and automation. Therefore, the attention from all the advanced units and put a lot of manpower and resources to research and application. Especially in the high-temperature, high pressure, dust and noise of the occasion, applied more widely. In China, the modern years have rapid development, and achieved certain results, the importance attached by the various industrial sectors. In the production process, often the product of the sorting line, this graduation design is planned to develop material handling robot, using Siemens S7-200 series PLC, the mechanical hand up and down, left and right, and grab control of movement. The size of the ball for the sorting machinery. We use programmable technology, combined with the appropriate hardware devices, control the mechanical hand to complete a variety of actions. PLC application system design including hardware design, software design, construction design and installation and so on. This course emphasizes the system design and programming. Key word:manipulator PLC size of zhe ball sorting system
气动机械手的PLC控制系统的设计
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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
机械手的PLC控制 PLC课程设计
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主要符号表 N F 手指夹紧力 N D 弹簧中径 mm 1D 弹簧内径 mm 2D 弹簧外径 mm C 弹簧旋绕比 n 弹簧有效圈数 M 转动缸的回转力矩 N m ? ρ 偏重力臂 mm M 偏 偏重力矩 N m ? t 螺钉间距 mm 0Q F 螺钉承受的拉力 N Q F 工作载荷 N ' s Q F 预紧力 N φ启 转动缸起动角 度 ω 转动缸转动角速度 rad s
1 绪论 1.1前言格式错误重新排版 机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，用于再现人手的的功能的技术装置称为[]1 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。在工业生产中应用工业机械手。 的机械手被称为[]2 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定 重视。 的效果，受到机械工业的[]3 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。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。 1.2 工业机械手的简史 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应 产品。 产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化[]4 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
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目录 前言 第一章机械手简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1．1 机械手概念 1．2 机械手总体结构 第二章PLC介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 2．1 PLC发展史 2．2 PLC应用 2．3 PLC特点 第三章汽缸简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3．1汽缸概念与汽缸分类 3．2汽缸结构与工作原理 第四章相关元气件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 4．1电磁阀介绍 4．2传感器介绍 第五章项目的实施. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 5．1机械手的控制要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .11 5．2机械手总体设计方案. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .11
课程设计PLC机械手设计
课程设计任务书 一、设计任务： PLC机械手控制的实现 二、设计要求： 1.阐述机械手的工作原理 2.如何实现PLC对机械手的控制 3.机械手控制程序设计 三、设计期限 年月日至年月日
目录 第一节机械手的工作原理 1.1 机械手的概述 (1) 1.2 机械手的工作方式 (2) 第二节机械手控制程序设计 2.1 输入和输出点分配表及原理接线图 (3) 2.2 控制程序 (4) 第三节梯形图及指令表 3.1 梯形图 (8) 3.2 指令表 (9) 总结与评价 (10) 参考文献 (11)
第一节机械手的工作原理 1.1机械手的概述 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，例如： (1)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。 (2)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。 (3)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。（4）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。(5）宇宙及海洋的开发。 (6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
1 1.2 机械手的工作方式 机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。以下是设计该机械手控制程序的步骤和方法。 1、机械手传送工件系统示意图，如图1所示。 图1 机械手传送示意及操作面板图
曲轴加工搬运机械手毕业设计(圆柱坐标)
第1章绪论 1.1工业机械手概况 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。它是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。 而机械手臂的研究，开发和设计是从二十世纪中叶开始的。我国的工业机械手是从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”，“八五”科技攻关，目前已经基本掌握了机械手的设计制造技术，控制系统硬件及软件设计技术，运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，弧焊，点焊，装配，搬运等机器人.其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已经应用在汽车制造企业的焊装生产线上。但总的来看，我国的工业机械手技术及其工程应用水平和国外比还有一定得距离，如：可靠性低于国外产品;机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.8%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占保有量百分比为23.4%-53%，年产每万量汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度
(整理)PLC课程设计题目及要求.
1.电动机顺序的控制 要求：按下启动按钮后，电动机M1运转10S, 停止5S, 电动机M2与M1相反，即M1停止时M2运行，M2运行时M1停止，如此循环往复，直至按下停车按钮。 2.喷泉的控制 要求：有A、B、C、三组喷头，启动后：A组先喷5S;然后B、C同时喷，A停；5S后B 停；再5S后C停，而A、B又喷；再2S,C也喷；持续5S后全部停喷。再过3S重复前述过程 3.压力机控制 要求：压力机冲头停在上方原始位置，行程开关SQ1被压下，其常开触点闭合。按下启动按钮，其常开触点通电一次，液压电磁阀YV1接通，冲头下行。当冲头接触工件后压力迅速升高，压力继电器SP压力值达到预定值后，其常开触点闭合。保压5S,接通电磁阀YV2。冲头上升，返回原始位置再压住行程开关SQ1,冲头停止上升，按上述控制要求设计。 4．液压滑台自动循环运动控制 要求：液压滑台循环工作过程为预备、快进、工进、停留和快退五个工步，分别利用1000～1005作为各步的工进继电器，各工步转换条件由外设SB、SQ1、SQ2、SQ3和压力继电器SP提供，对应各步的动作作为驱动电磁阀YV1、YV2和YV3的线圈。 5.* 物料传送系统的控制 在自动物流生产线上，一般通过加工、检侧、包装等工位的传送带来运送加工的工作。 每套传送系统由不同电机控制，为节能运行，没有工件的传送暂不运行，检测到工件则启动传送带，工件到达传送带的尾端，启动下条传送带，如果前条传送带没有工件则停止运行。 动作要求：按启动按钮后加工工位的传送带开始运行，有工件运行到传送带的尾部时传感器动作，启动检测工位的传送带，再传送到尾部时传感器动作，启动包装工位传送带，该传送带启动2S后，前条传送带没有工件则停止运行。传感器检测到工件到位置3S后，若前条传送带没有工件停止运行。 6. 工业自动清洗机的控制 在工业现场有一种自动清洗机，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前行到另一位置B,然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 动作要求：该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制，酸性洗料的碱性洗料通过两个泵分别注入，通过打开电磁阀排放洗料，再这里洗料的注入和放出都通过时间控制，实际的清洗也可以用液位开关控制。 7．升降控制系统 有一个升降控制系统。在自动控制时，要求上升10S，停5S，下降10S，停10S，往复循环10次后停止运行。 8．车库自动门的控制系统 汽车到达车库门前，超声波开关接收到来车的信号，门电动机正传，门上升，当门上升到顶点碰到上限开关时，停止上升，汽车驶入车库后，光电开关发出信号，门电动机反转，门下降，当下降到下限开关后门电动机停止。
搬运机械手设计说明书
机械与装备工程学院 课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期） 课程名称：机械设计课程设计 题目：搬运机械手的设计 专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学号： 130200216 指导教师： 设计周数： 2周 设计成绩： 2016年 12月 31日
目录 第一章绪论 (1) 1.1 机械手的应用现状 (1) 1.2 机械手研究的目的、意义 (1) 1.3 设计时要解决的几个问题 (1) 第二章机械手总体方案的设计 (3) 2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3) 2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3) 第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5) 3.1 坐标形式和自由度选择 (5) 3.2 执行机构 (5) 3.3 驱动系统 (6) 3.4 控制系统 (7) 第四章结构设计及优化 (8) 4.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.2 确定气缸直径 (9) 4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9) 4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10) 4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10) 4.2手臂结构优化设计 (10) 4.2.1问题描述 (10) 4.2.2设计分析 (10) 4.2.3建立数学模型 (12) 4.2.4优化计算 (13) 4.2.5优化结果分析 (16) 第五章 Adams运动仿真 (17) 总结与展望 (20)
摘要 机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，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，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。 本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。 本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。 用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。 关键词:机械手，气动，优化设计，仿真
搬运机械手的设计论文(完整版)
摘要 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。 搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，在本设计中，通过对机械手手部结构的设计，臂部结构的设计，以及液压系统的设计，实现四自由度的运动，完成了搬运机械手的系统结构设计。 关键词：搬运机械手；结构设计；液压系统；四自由度
ABSTRACT With the popularization and development of industrial automation, control demand increased year by year, carrying manipulator application also gradually popular, mainly in the automotive, electronics, machinery, food, medicine and other fields of production lines or cargo transport, can be better to save energy and improve the efficiency of transport equipment or products, in order to reduce other handling the limitation and inadequacy, meet the needs of modern economic development. Manipulator is a kind of automatic positioning control and can be programmed to change the multi-function machines, In this design, through the mechanical hand arm structure design, structure design, and the design of the hydraulic system, to achieve four degrees of freedom movement,completed the manipulator system structure design. Key words：manipulator；structure design ；hydraulic system ；four degrees of freedom movement
plc机械手课程设计
p l c机械手课程设计Last revision on 21 December 2020
目录 1 2 (4) 3 (4) 4 PLC及机械手的选择和论证 (6) PLC的结构及基本配置 (6) PLC的选择及论证. (7) 6 软件电路设计及描述 1引言
在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且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。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置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。 2 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养plc设计能力； 2、扩展知识结构； 3、培养综合运用能力； 4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。 主要内容 1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模
自动搬运机械手总体机构设计 毕业设计
自动搬运机械手总体机构设计毕业设计
摘要 本文对自动搬运机械手进行了总体机构设计，能够完成机械手整体的旋转，机械手手臂的升降和伸缩，根据机械手的技术参数分别设计了机械手的夹持式手部结构计算出了夹持物料时手抓气缸缩需要的驱动力，设计了手臂伸缩、升降用的气缸的所需驱动力和机械手回转时电机的功率选择。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用PLC对机械手进行控制，选取了合适的PLC的型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：机身回转机构，机身升降机构，手臂伸缩机构，气动，可编程序控制器(PLC)
ABSTRACT This article conducted the overall institution design of mandrel handling robot, the robot is able to complete the robot overall rotation, the robotic arm can move and stretch, according to the manipulator specifications, I designed the manipulator gripping type hand structure ,and calculated out of the driving force when the clutch cylinder shrink clamping mandrel material, also designed a telescopic arm, the required driving force of the lift cylinder and the manipulator rotation when the motor power options. I designed the robot's pneumatic system, draw the working schematic of the pressure system of the https://www.360docs.net/doc/973980830.html,ing PLC to control the robot, select the PLC model, developed a control program of the programmable logic controller according to the workflow of the robot, to draw the robot work timing diagram and ladder, and prepared a program to control device control program. KEY WORDS:body rotation institutions, body lifting mechanism, featuresair, pressure drive, the Telescopic mechanism of the arm, Programmable Logic Controller
机械手自动操作控制的PLC程序的设计说明
中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：数控技术课程设计 ——机械手自动操作控制的PLC程序设计 指导教师：职称: 职称: 2016年12月5日
中北大学 信息商务学院 课程设计任务书 2016/2017 学年第 1 学期 所在系：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：学号： 课程设计题目：数控技术课程设计 —机械手自动操作控制的PLC程序设计起迄日期： 2016年12月5日～2016年12月9日课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师： 系主任：暴建岗 下达任务书日期: 2016 年12月 5日
课程设计任务书 1．设计目的： 通过对机械手自动操作控制的PLC程序设计，使学生在熟练机械手的动作顺序与原理的基础上，学会应用PLC。 2．设计容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 机械手将工件从A工作台搬到B工作台。机械手的工作过程由8个动作完成一个循环，如图所示。取放工件的上升/下降和左移/右移分别用YV1、YV3、YV4和YV5控制，夹具的夹紧和放松由电磁阀YV2控制。当工件搬到B工作台返回时，用光电开关SQ7发出无工件信号。 （1）采用部移位寄存器M100~ M117逐位输出方式实现顺序控制，移位条件是对各限位开关（SQ1~SQ6）的状态检测来决定。 （2）夹紧或放松动作，分别用定时器T450、T451延时控制。 （3）采用具有保持功能的辅助继电器M202驱动夹紧阀。 通过本课程设计,完成 ①输入输出信号分析与PLC I/O分配图 ②PLC选型 ③主要元器件型号的选择 ④主接线图设计 ⑤完成梯形图设计并完成相应指令。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： 要求独立完成机械手自动操作控制的PLC程序设计，包括程序的编制和调试，并根据规定格式完成课程设计说明书的撰写。
物料搬运机械手的建模与仿真
齐鲁工业大学硕士学位论文 目录 摘要 ....................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................. I 第1章绪论 (1) 1.1机械手概述 (1) 1.2 机械手的发展历程及现状 (4) 1.3机械手的发展趋势 (6) 1.4研究的意义及主要完成工作 (6) 1.5 本章小结 (7) 第2章物料搬运机械手的总体设计 (9) 2.1机械手总体分析 (9) 2.2机械手总体设计方案 (9) 2.2.1机械手设计特点 (9) 2.2.2与机械手有关的概念 (10) 2.2.3机械手设计方案描述 (11) 2.2.4驱动方案设计 (13) 2.2.5传动方案设计 (14) 2.3机械手分部参数的选择和计算 (15) 2.3.1电机型号的选择 (15) 2.3.2轴的参数计算 (14) 2.3.3齿轮的参数计算 (15) 2.3.4夹紧气缸的选择 (21) 2.4本章小结 (21) 第3章物料搬运机械手的建模 (23) 3.1三维建模软件简介 (23) 3.2建模过程 (26) 3.3本章小结 (30) 第4章机械手典型零件静力学分析 (31)
目录 4.1静力学分析软件介绍 (31) 4.2机械手传动轴静力分析 (32) 4.2.1静力分析过程 (32) 4.2.2传动轴疲劳分析过程 (34) 4.3本章小结 (36) 第5章物料搬运机械手的动力学分析 (37) 5.1动力学分析概述 (37) 5.2虚拟样机技术介绍 (38) 5.3动力学仿真软件介绍 (40) 5.3.1 ANSYS简介 (41) 5.3.2 ADAMS简介 (42) 5.4动力学仿真 (43) 5.4.1机械手动力学仿真的意义 (43) 5.4.2机械手动力学仿真的过程 (43) 5.4.2.1柔性体-大臂的仿真 (43) 5.4.2.2机械手整体动力学的仿真 (44) 5.5本章小结 (50) 第6章结论与展望 (51) 参考文献 (53) 致谢 (55)