机床机械手控制系统.ppt
数控机床课件
第二节 数控机床概论
复习思考题
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第一节 金属切削机床
一、金属切削机床
金属切削机床通常是指用切削的方法将金属毛坯加工成 机器零件的一种机器。
二、金属切削机床的分类与编号
1.机床的分类 按照万能程度，机床又分为： （1）通用机床 （2）专门化机床 （3）专用机床 2.机床型号的编制方法 （1）型号表示方法。型号的构成如下：
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第二节 立式加工中心
一、立式加工中心基本布局结构形式
中型加工中心应用最普遍的形式是单柱水平刀库布局(图3 -2),它是立式加工中心的基本布局方式。
图3-2 单柱水平刀库布局 1-切屑箱 2-X轴伺服电机 3-Z轴伺服电机 4-主轴电动机 5-主轴箱 6-刀库 7-数据柜 8-操纵面板 9-驱动电柜 10-工作台 11-滑座
二、加工中心的分类
l.按加工范围分类 2.按机床结构分类 3.按数控系统分类 4.按精度分类
第一节 加工中心概述
三、加工中心的发展
1.高速化 (1)主轴转速的高速化 1)选用陶瓷轴承 2)主轴轴承采用预紧量可调装置 3)改进主轴轴承润滑、冷却方式 ①油气润滑方式 ②喷注润滑。这是近年开始采用的新型润滑方式，其原理 如图3-1所示。 (2)进给速度的高速化 (3)自动换刀的高速化 (4)自动托盘交换装置的高速化
2.1 数控车床的机械部分由哪几个主要部件组成？ 他们的各自作用是什么？
2.2 数控车床上有哪些运动传动是属于外传动链？ 哪些运动传动属于内传动链？
2.3 机床传动系统图有哪些作用? 2.4 在TND360机床上，当主轴转速为500r/min时， 主轴电动机的实际转速为多少？ 2.5 在TND360机床上，为什么安全联轴器能保护 进给系统的安全？
车床上下料机械手的设计
摘要对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式机械手。
重点针对机械手的立柱、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了详细的设计。
具体进行了机械手的总体设计，立柱结构的设计，机械手手臂结构的设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。
同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。
基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序，达到了设计的预期目标。
关键词：机械手,可编程控制器PLC,液压伺服定位,电液系统AbstractIntegratting the knowledge of the past four years of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator; design a kind of cylinderical coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end effector and the control system etc. including Total design, waist’s construction design, the arm’s construction design, the wrist’s constr uction design, the end effector’s construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and compute the hydraulic pressure system and control system. Deeply design the manipulator’s control system, which based on PLC. After a nalysis about the craft process and the requests of the manipulator, the hardware circuit and the control program of the manipulator then is designed. In a word, the design of the manipulator has come to the anticipant object.Keyways: Manipulator, Programmable Logic Controller, Hydraulic servo control, Electrohydraulic system目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 国内外研究现状和趋势 (2)1.4 设计原则 (4)2 工业机械手的总体设计方案 (5)2.1 工业机械手传动方案设计 (5)2.2 工业机械手运动方案设计 (5)3 机械手结构设计 (9)3.1各执行部件（液压缸）的类型选择 (9)3.2 各执行部件之间的联接和固定方式设计 (9)3.3 手部的结构设计、计算及选型 (9)3.4 小手臂的结构设计、计算及选型 (13)3.5 大手臂的结构设计、计算及选型 (18)3.6 回转缸的结构设计、计算及选型 (20)4 液压系统设计 (25)4.1 液压系统的组成 (25)4.2 液压系统的特点 (26)4.3 拟定液压系统 (26)4.4 液压系统控制元件的选型 (27)4.5 液压控制原理及过程说明 (29)4.6 油缸泄露问题与密封装置 (30)4.7 管路布置 (31)5 PLC控制系统设计 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 选题背景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。
机床数控原理及应用--绪论 ppt课件
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五、数控机床的分类
数控机床规格繁多，据不完全统计已有400多个品种规格。可 以按照多种原则来进行分类。但归纳起来，常见的是以下面4种 方法来分类的。
1. 按工艺用途分类 2. 按运动轨迹分类 3. 按伺服系统的控制方式分类 4. 按数控装置分类
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1. 按工艺用途分类
• 一般数控机床：车铣镗钻磨等，功能与通用机床相似；但是可以加工复杂形状的 零件。
滚动部件
刀库和机械手、数控机床的工作原理
数控机床加工零件,首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化 ,用规定的代码和程序格式编写加工程序,然后将所编写的程序指令输 入到机床的数控装置中.数控装置再将程序(代码)进行译码、运算，向 机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动 部件，控制所需要的运动，最后加工出合格零件。
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三、数控机床的组成
常用的伺服元件
步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机
常用的检测元件
编码盘 光栅
磁珊
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三、数控机床的组成
4、机床 早期采用通用车床，现在采用了新的加强刚性、减小热变形、
提高精度等方面的技术使其发生了很大的变化。 目前已模块化生产，分为六大块
数控系统
主轴单元
数控刀架和转台
• 软件控制数控机床（CNC） 主要功能由软件实现，软件模块
扩展
化，便于
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六、数控机床的特点及优势
（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构
1. 设得计到特简化点，传动链较短；
（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高 的 动 态刚度及耐磨性，热变形小；
-机械手电气控制系统设计
机械手电气控制系统设计目录一、机械手设计任务书………………………………。
11机械手结构、动作与控制要求 (1)2设计任务 (1)二、电器控制部分…………………………………。
..。
21.电器元件目录表……………………………………。
22.机械手主电路接线图 (3)3。
继电器控制电路 (4)4.接线图 (4)5.电器板元件布置图 (5)6。
控制面板...。
....................................。
(5)三、PLC控制部分 (6)1.PLC的选型..........................。
.. (6)2.PLC I/O图 (6)3。
状态转移图……………………。
……………………。
74.梯形图.................................。
. (7)5。
指令表 (10)四、参考文献 (14)一、机械手设计任务书1机械手结构、动作与控制要求机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作,以实现生产的自动化。
本设计中的机械手采用关节式结构。
各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。
动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，动作时间需要可调。
以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是:由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架,等待料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。
设计要求1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。
1。
2各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定)1.3机械手各部分应单独动作，以便调整及维修。
1.4液压泵电动机（Y100L2—4.3KW）及各电磁阀运行状态应有指示。
1。
5应有必要的电气保护与联锁环节。
2设计任务:2。
1绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。
2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种：电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图.2。
机械手PLC控制系统设计
编号：119050244098本科毕业设计题目：机械手PLC控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化年级：11电子1班姓名：徐睿昀指导教师：张德荣老师完成日期：2014年5月27日机械手PLC控制系统设计摘要：本文介绍了机械手的发展和应用概况，提出了可控制系统的概念和应用，以及对机械手的控制编程。
本文介绍的机械手采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，气压驱动作为驱动机构，根据机械手的动作流程和输入输出要求来选PLC的型号并确定I/O接口，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手完成最后的装夹任务。
本论文拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC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。
关键词：工业机器人；机械手；可编程序控制器(PLC)The Design Of The Manipulator PLC Control SystemAbstract:This article describes the development and application of robotic overview of concepts and applications of control systems and robot control programming. This article describes the robot by the three-way PLC output pulse, respectively, to drive the horizontal axis, vertical axis inverter to control the robot horizontal axis and vertical axis precise positioning, micro switch position signal to the PLC host; the feedback of the position signal from proximity switch for PLC, AC motor reversing control the robot gripper and close them in order to achieve the precise motion of the robot's function. This thesis is to develop the material handling robot can pick and place objects in space, flexible action, can replace the manual to operate at high temperatures and dangerous area of operations, are subject to change parameters and in accordance with the requirements of the changes and movement of the workpiece flow. Programmable logic controller to control the robot, select the appropriate PLC model to develop a control program of the programmable logic controller, according to the robot's workflow.Keywords: Industrial robots; manipulator; programmable logic controller (PLC)目录1. 绪论 (1)1.1 机械手应用发展的必要性 (1)1.2国内外机械手的发展概况 (1)1.3论文研究的内容及意义 (2)1.3.1研究目的 (2)1.3.2研究内容 (2)2.机械手控制系统控制要求与特性 (3)2.1系统控制要求： (3)2.2 机械手PLC控制系统的特性 (3)2.3 控制的系统基本构成 (3)3.系统硬件选型与防干扰措施 (4)3.1硬件控制系统选型 (4)3.1.1中央控制单元 (4)3.1.2 I/O点数估算 (4)3.1.3 选择PLC的类型 (4)3.1.4 气动机械手控制外部接线图 (6)3.2硬件抗干扰措施 (7)3.2.1电磁干扰造成的危害 (7)3.2.2现场干扰源 (7)3.2.3 PLC抗干扰措施 (7)4.机械手控制系统软件设计 (8)4.1 气动机械手控制流程图 (8)4.2程序设计梯形图 (9)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)内蒙古民族大学学士学位论文机械手PLC控制系统设计1. 绪论1.1 机械手应用发展的必要性据了解，美国生产工业零件中，四分之三是小批量生产；金属加工批量生产中75%在50件以内，零件在机床上的加工时间仅占总生产时间的5％。
自动上下料机械手.精品PPT课件
机械手系统工作流程
气动回路图
机械手的手指、手腕、手臂的运动示意图
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
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谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
设计构思
• 选取机械手的座标形式和自由度 • 设计机械手的各执行机构，包括手部、手
腕、手臂等部件的设计。 • 设计出机械手气压传动系统，包括气动元
件的选取，气动回路的设计，并绘出气动 原理图和电子—控制图。
机械手的标型式与自由度
• 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型 式可分为直角标型式、圆柱标型式，球标型式和关节标 型式。由于本机械手在上下料时具有升降、收缩及回转 运动，因此，采用圆柱标型式。相应的机械手具有三个 自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂 摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。
• 1、介质提取和处理方便。 • 2、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。 • 3、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可以建
立起所需要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。
• 4、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅 件材料和加工精度要求，制造容易，成本较低。
手臂结构设计
• 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度，即手臂 的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降式通 过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手 臂的各种动作由气缸实现。
机械手臂的控制设计
目录1 引言 (1)2 机械手概述 (2)2.1 机械手的概念和分类 (2)2.2机械手的总体结构 (2)2.3机械手工作原理 (2)2.4机械手的操作方式 (3)3 机械手的工作方式 (4)3.1手动工作方式 (5)3.2自动程序 (6)3.2.1单周期工作方式 (7)3.2.2单步工作方式 (7)3.2.3连续工作方式 (7)3.3 自动回原点 (8)4 PLC的I/O分配 (10)5 PLC的外部接线图 (11)6 结束语 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 引言工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染性的场合，应用的最为广泛。
在我国，近几年也有较快发展，并取得一定成果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
机械手也称自动手。
机械手主要由手部、运动机构、控制系统三大部分组成。
手部用来抓持工件的部件，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。
运动机构，使手部完成各种转动，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和方位的物体，需要6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般机械手有2~3个自由度。
机械手的种类，按驱动方式分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续的轨迹控制机械手。
2 机械手概述2.1 机械手的概念和分类它是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手电气控制系统设计说明
机械手电气控制系统设计摘要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。
机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
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。
广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。
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。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器 (PLQ 控制功能。
使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。
关键字：机械手；自动化装备；可编程控制器；PLC摘要前言 (2)第1章设计目的及主要内容 (3)1.1 设计目的 (3)1.2.主要内容 (3)第2章机械手的操作要求及功能 (4)2.1.操作要求 (4)2.2操作功能 (5)第3章PLC及机械手的选择和论证 (6)3.1PLC (6)3.1.1 PLC 简介 (6)3.1.2 PLC的结构及基本配置 (6)3.1.3 PLC 的选择 (7)3.2机械手 (7)3.2.1机械手简介 (7)3.2.2机械手的选择 (8)第4章硬件电路设计及描述 (8)4.1操作方式 (10)4.2输入与输出分配表及I/O分配接线 (10)第5章软件电路设计及描述 (12)5.1机械手的操作系统程序 (12)5.2回原位程序 (12)5.3手动单步操作程序 (13)5.4自动操作程序 (14)5.5机械臂传送系统梯形图 (14)5.6指令语句表 (16)18第6章总结 (17)参考文献大二的学习即将结束，课程设计是其中一个重要环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
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。2020年11月10日星期二2020/11/102020/11/102020/11/10
15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月2020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020/11/102020/11/10November 10, 2020
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/10
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PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
项目实现:I/O（输入/输出）分配表
实验模块
SB1
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SB2
YV1
YV2
主机模块
X00
X01
X02
X03
X04
X05
Y00
Y01
实验模块 主机模块
YV4
YV5
HL
V+
Y03
Y04
Y05
+24V
COM GND与COM、COM1、COM2短接
编号 S0～S9 S10～S19 S20～S499
断电保持状态继电器 S500～S899 报警用状态继电器 S900～S999
数量 10 10 480
400
100
备注
供初始化使用
供返回原点使用
没有断电保持功能，但是 可以用程序将它们设定为
有断电保持功能
具有停电保持功能，断电 再起动后，可继续执行
用于故障诊断和报警
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
GND
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
知识进阶:栈操作指令在STL图中的使用
MPS MRD MPP
PLC顺序控制设计法的应用
项目4 机床机械手控制系统
知识进阶:OUT指令在STL区内的使用
STL S20 OUT Y001 LD X001 SET S21 LD X002 OUT S30
第3章 顺序控制设计法的应用
第四周
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
实验目的：
用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。LAD与SFC 语言对比
PLC顺序控制设计法的应用
项目4 机床机械手控制系统
项目控制要求:
图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的 执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一 直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降， 即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通 电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电 执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、 右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：
(a)
(b)
PLC顺序控制设计法的应用
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(a)
.
.
.
S20
Y000
M2800
S21
Y001
M2800
S22
(b)
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/11/102020/11/10Tuesday, November 10, 2020
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
机械手动作的模拟实验面板图：
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
机械手动作的模拟实验面板图：
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
项目预备知识: 编程元件S
类型 初始状态继电器 回零状态继电器 通用状态继电器
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020 11:00:51 AM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/11/102020/11/102020/11/10Nov-2010-Nov-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/11/102020/11/102020/11/10Tuesday, November 10, 2020 13、志不立，天下无可成之事。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/1011/10/2020
项目预备知识:步进顺控指令的单序列结构的编程方法
M002
S0 驱动处理
X000
S20
Y000
X001
转换条件
S21
Y001
X002
转换目标
LD M8002 SET S0 STL S0 LD X000 SET S20 STL S20 OUT Y000 LD X001 SET S21 STL S21 OUT Y001 LD X002 OUT S0 RET END
PLC顺序控制设计法的应用 项目4 机床机械手控制系统
项目预备知识:基本指令（STL、RET）
STL：步进开始指令，与母线直接相连，表示步进顺控 开始。STL是步进顺控指令或步进梯形指令的简称。
RET：步进结束指令，表示步进顺控结束，用于状态流 程结束返回主程序。
PLC顺序控制设计法的应用
项目4 机床机械手控制系统