畢業設計-plc控制氣動機械手設計-wenkub.com

　 　

【正文】 衷心的感謝他在這段時間對我的幫助和對我的教導。無論是教室里的如切如磋，餐桌旁的高談闊論。 首先，感謝我的父母。 通過這次畢業設計，使我得到了一次用專業知識、專業技能分析和解決問題的全面系 統的鍛煉。他嚴肅的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。 鑒于現在所學知識有限以及課程設計中的時間緊迫，在本文的設計過程中還存在思路不完善之處，在整個系統的設計上，做的還不夠細致，僅僅編寫了繼電器控制線路的控制電路和 PLC 控制線路的電路原理圖及梯形圖程序。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。使我再次熟悉了三菱 FX— 2N 系列 PLC 的基本組成和外部接線；熟悉了 GX— developer 編程軟件及其運行的環境，掌握其使用的方法；熟悉編程器的功能，掌握其他使用方法；熟悉三菱系列 PLC 的基本指令，掌握程序的寫入、編輯、監視和模擬運行方法。 44 圖 自動程序 45 圖 自動程序 46 圖 自動程序 47 在回原點工作方式（ X10 為 ON），按下回原位啟動按鈕 X15。 公用程序 （ 2）手動程序 手動程序比較簡單，用 X17 到 25 對應的按鈕控制機械手的動作，為保證系統的安全運行，在手動程序中設置了一些必要的連鎖與互鎖。當機械手處于原位是，在開始執行用戶程序（ M8002 為 ON），系統處于手動狀態或者回原位狀態（ X X10 為 42 ON），初始步 M0 被置位 ，為進入單步，單周期和連續工作方式做好準備。 5 . PLC 控制程序設計 總體結構 X 1 1 1 14 同時只能有一個處于 ON 狀態，必須使用轉換開關，以保證控制方式的單一性。伸出到 3QS2 處伸出停止；電磁線圈 3Y1 得電，手臂回縮，縮到 3QS1 是縮回停止；電磁線圈 2Y1 得電，手臂上升，直到 2QS1 時上升停止；電磁線圈 2Y2 得電，手臂下降，直到 2QS2 時下降停止，同理線圈 1Y1 得電手爪夾緊，失電則放松。 單周期運行：供首次檢驗用，當機械手在原點時按下啟動按鈕，機械手自動執行一個周期后 停止在原點位置 ④連續運行：正常使用，當機械手在原點并按下啟動按鈕時，機械手周而復始的執行各工步動作。 手動操作：供維修用，即用按鈕對機械手的每一步動作單獨控制。旋轉缸是兩個氣缸通過齒輪齒條的嚙合，通過雙電兩位四 通電磁閥控制兩氣缸同時動作，以實現機械手真反轉。軸承 1的軸頸直徑 d=35mm，軸承 2的軸頸直徑 d=30mm,要求軸承的使用壽命（即軸承預期壽命）為 10000h。根據軸的結構尺寸和當 33 量彎矩圖可知： aa 截面彎矩最大且截面尺寸也非最大，屬于危險截面； bb截面當量彎矩較大且截面尺寸最小，也屬于危險截面。155,300,360,6501 11? ????? ? ??? ????得 ，查表 （ 2）初步計算軸徑 選 C=110 mmmmnPCd 33m in ???? 考慮到軸端法蘭需開鍵槽，將其軸徑增加 5%，故取軸的最 細軸端直徑為 mmd 30min ? （ 3）軸的結構設計 軸工作要求，軸上所支承的零件主要有齒輪、軸端法蘭以及滑動軸承。 綜上所述，現設計機械手立柱軸。而齒條的速 度前面已經給定， sm /?齒條? 齒輪的分度圓直徑為 mmmzd 90303 ???? 則 30 srsr a dnsr a drr// 0 0??????????????? 而在機械手回轉帶動立柱回轉的過程中，工件、手指氣缸、水平無桿氣缸、垂直無桿氣缸的重心均沒有升高或降低，而是保持在原來的高度。 齒輪齒條缸與軸的連接可以通過鍵來實現，而借助一個法蘭，就能很好地將軸和垂直氣缸連接起來了。由于節流閥流通面積很小，環形腔室內的空氣背壓升高形成 28 氣墊作用，迫使 活塞迅速減速，最后停下來。 氣缸的緩沖裝置由緩沖柱塞、節流閥和緩沖腔室等構成，如圖 所示為氣缸緩沖裝置實現緩沖的工作原理圖。本方案選用的是后者。 ③活塞桿的密封 一般在缸蓋的溝槽里放置唇形密封圈和防塵圈，或防塵組合圈，保證活 塞桿往復運動的密封和防塵。本方案里選用的 O形密封圈安裝在缸蓋與缸筒配合的溝槽內。類似缸筒和缸蓋等固定部分所需的密封成為靜密封，至于活塞在缸筒里作往復運動及旋轉所需的密封成為動密封。而齒輪齒條缸則 圖 力矩及負載示意圖 提供的是 XY平面內的驅動力矩， 負載力矩在 XY平面內的分量為0。 m,M2=19N m,M2=一般氣缸缸筒壁厚與內徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算 : ][2/ ?? pDP? 式中 :6 缸筒壁厚， mm D 氣缸內徑， mm pP 實驗壓力，取 PPp ? , Pa 材料為 :ZL3,[? ]=3MPa 代入己知數據，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? )( )1032/(1066565mm? ????? 取 ?? ，則缸筒外徑為 : )( mmD ???? 21 二．水平無桿氣缸的計算及選型 無桿氣缸與普通氣缸的結構與工作原理并不相同。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3? 時，則 : 412 ??? gaK 所以 )( Np ????實際 所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅動力為 N3126 。對于平板的抓取，通常較多使用真空吸盤，而對于方形、圓形的物體，通常 使用手指氣缸來完成。 A. 水平方向的伸縮移動， 、下降移動 都可選擇普通型單活塞桿雙作用氣缸或無桿氣缸，但是考慮到無桿氣缸能夠節省安裝空間， 又適合于小缸徑長行程的場合，定位精度高，于是在本方案里選用無桿氣缸。到 +200176。到 +80176。圓盤真空吸盤一般用于吸取平整的工件，而波紋形真空吸盤吸取的工件表面允許有輕微不平、彎曲或傾斜。需要說明的是，這里提到的真空不是指由電動機、真空泵等一系列輔助設備所組成的真空系統，而是指有壓縮空氣進入真空發生器的噴嘴后，按照文 丘里原理在真空發生器內產生的負壓（最高可達 88KPa）。手指主要有手指氣缸和 真空吸盤兩種結構，在抓取異型、特殊工件時也有用膜片夾緊氣缸、氣囊來抓取工件的。 ⑤適宜于惡劣環境使用，具有防火、防爆，耐潮濕、粉塵及振動的優點。控制進氣流量，就能調整馬達的功率和轉速。目前在礦山機械及風動工具中應用普遍。 (2)氣馬達 氣馬達的分類及特點 氣馬達是利用壓縮空氣的能量實現旋轉運動的機械。為了便于調節，角度標尺安裝在背面。 270176。采用這種雙活塞桿結構的擺動氣缸，結構簡單，能同時分別實現直線和擺動 運動。 沖擊氣缸的用途廣泛，可用于鍛造、沖壓、鉚接、下料、壓配、破碎等多種作業。沖擊氣缸有缸筒、中蓋、活塞和活 塞桿等主要零件組成。其膜片有盤形膜片和平膜片兩種，多數采用夾織物橡膠材料。這種氣缸最大的有點是節省了安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。該運動通過缸筒槽的傳動舌片被傳遞到承受負載的導架上。拉制而成鋁氣缸筒沿軸向方向開槽，為防 止內部壓縮空氣泄露和外部雜物侵入，槽被內部抗壓密封件和外部防塵密封件密封。活塞與活塞桿相連，活塞上裝有密封圈、導向環及磁性環。下面簡單介紹幾種典型氣缸的結構與特點。它包括氣缸和氣馬達。左上的伸縮氣缸是機械手手臂的伸縮缸，用以實現手臂的伸長與縮回。 ⑤抓手夾緊、松開工件的時間都 是 。 (2)擬解決的問題 解決機械手的機械結構的設計問題，要求機械手結構簡單、經濟并具 具體有：氣缸的計算及選型，氣動控制， PLC 程序的設計與編寫。最后根據考慮的技術方案確定機械手的總體結構、功能和預期完成的動作。我國對氣動技術和氣動機械手的研究與應用都比較晚，但隨著投入力度和研發力度的加大，我國自主研制的許多氣動機械手已經在汽車等行業為國家的發展進步發揮著重要作用。我國的氣動行業起步較晚，但發展較快。 80 年代以來，氣動技術的運用領域快速擴展，特別是在各種自動化生產線上得 8 到廣泛應用。 90年代以后，隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術等的快速發展，機械手技術也得到飛速的多元化發展。如尤尼曼特 (Unimate)機械手即屬于這種類型。目前國內外對發展這一新技術都很重視，幾十年來，這項技術的研究和發展一直比較活躍，設計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應用領域也在不斷地擴大。 綜上所述，有效地應用機械手是發展機械工業的必然趨勢。而應用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業，大大地改善了工人的勞動條件。 本課題是設計一個氣動機械手裝置，用以搬運體積大，重量大，溫度高，有輻射等工業生產原材料或成品。 3 ABSTRACT In modern industry, the production process mechanization and automation has bee a prominent theme. With the further development of industrial modernization, automation has bee an important pillar of the modern enterprise, no shop, no production lines, etc., have been everywhere. Meanwhile, modern production, there are a variety of production environments, such as high temperature, radiation, toxic gases, harmful gases and underwater operations, and other occasions, the harsh production environment is not conducive to manual operation. Modern industrial robots are appearing in the field of automatic control of a new technology, modern control theory and practice of industrial automation product of the bination, and to bee a modern machinery manufacturing production systems is an important ponent. Industrial manipulator is to improve the production process automation, improve working conditions, improve product quality and production efficiency of the effective means. Especially in the hightemperature, high pressure, dust, noise and pollution with radioactive and occasions, more widely applied. In China, recent years have The robot is a pressed air pressure drive the pressure to drive the robot actuator movement. Its main features are: the media is very convenient source, the output force is small, pneumatic and prompt action, simple structure and low cost. However, because air has pressible ch