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1、陕西航空职业技术学院毕业设计I陕西航空职业技术学院毕业设计陕西航空职业技术学院毕业设计毕业论文（设计）毕业论文（设计）题题 目目 搬运机械手搬运机械手 PLCPLC 控制系统控制系统 姓姓 名名 李楠李楠 学学 号号 10321-1510321-15 专业年级专业年级 电气自动化电气自动化 指导教师指导教师 杜润宏杜润宏 2012 年 9 月 24 日陕西航空职业技术学院毕业设计I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
2、搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1-SQ9)产生的通断信号传输到 PLC 控制器，通过 PLC 内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满
3、足生产中的各种操作要求。关键词关键词：搬运机械手 可编程控制器（PLC） 液压 电磁阀陕西航空职业技术学院毕业设计II目目 录录 摘摘 要要 .I I 目目 录录 .IIIIII 引引 言言 .1 1 第一章第一章 机械手概况机械手概况 .2 2 1.1 搬运机械手的应用简况 .2 1.2 机械手的应用意义 .3 1.3 机械手的发展概况 .3 1.4 机械手的发展趋势 .4 1.5 PLC 概况及在机械手中的应用 .5 第二章第二章 搬运机械手总体设计方案搬运机械手总体设计方案 .8 8 2.1 搬运机械手结构及其动作 .8 2.2 机械手的控制过程 .8 2.3 机械手的控制要求 .9 第
4、三章第三章 搬运机械手硬件系统设计搬运机械手硬件系统设计 .1010 3.1 机械手的结构 .10 3.2 电气控制的设计 .10 3.3 操作面板及动作说明 .11 3.4 I/O 分配 .12 第四章第四章 搬运机械手的软件系统设计搬运机械手的软件系统设计 .1515 4.1 梯形图的总体设计 .15 4.2 各部分梯形图的设计 .16 结结 论论 .2424 谢谢 辞辞 .2525 参考文献参考文献 .2626 附：语句表附：语句表 梯形图梯形图 I/OI/O 接线图接线图陕西航空职业技术学院毕业设计1引 言机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand能模仿
5、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。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。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、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 23 个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、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轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳
7、动条件。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。陕西航空职业技术学院毕业设计2第一章 机械手概况1.1 搬运机械手的应用简况在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。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办法，程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效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在 50 件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件
8、生产时间的5。从这里可看出，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产生的。机械手可在空间抓放物体，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。国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：1.热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。2.冷加工方面的应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机
9、床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。3.拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。陕西航空职业技术学院毕业设计3近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。1.2 机械手的应用意义在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下：1.可以提高生产过程的自动化程度应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。2.可以改善劳动条件、避免人身事故
