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1、精品学习资源毕业设计报告课题：机械手的 PLC 掌握系 部：机 电 系专 业：电气自动化班 级：电气 1332 姓 名：王琪学 号： 2021321026指导老师：贾君贤2021-6欢迎下载精品学习资源摘 要机械手是工业自动化系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一；机械手的机械结构采纳滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有沟通电机、传感器、等电子器件组成；该装置涵盖了可编程掌握技术，位置掌握技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一；本文介绍的机械手是由 PLC 输出三路脉冲，掌握机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给 PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC
2、主机，通过沟通电机的正反转来掌握机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能；本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作敏捷多样，可代替人工在高温顺危急的作业区进行作业，并可依据工件的变化及运动流程的要求随时更换相关参数；关键词： 机械手 PLC沟通电机目录欢迎下载精品学习资源摘要 1引言 2第一章机械手机械结构31 1 传动机构 31. 2 机械手夹持器和机座的结构5其次章机械手PLC 及电机的应用 82. 1 PLC 简介 82 2 PLC 内部原理 102 3 机械手 PLC 挑选及参数 122. 4 机械手电机的选用13第三章机械手PLC 掌握系统设计 143. 1 机械手的
3、工艺过程 143 2 PLC 掌握系统 16致答谢词 22参考文献 23引 言在现代工业中，随着工业现代化的进一步进展, 自动化已经成为现代企欢迎下载精品学习资源业中的重要支柱 , 无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见；同时， 现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作；工业机械手是近代自动掌握领域中显现的一项新的技术，是现代掌握理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以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；特别
4、在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛；在我国，近几年来也有较快的进展，并取得肯定的成效，受到机械工业和铁路工业部门的重视；本课题拟开发物料搬运机械手，采纳日本三菱公司的 FX2N系列 PLC， 对机械手的上下、左右以及抓取运动进行掌握；该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等；电气方面由沟通电机、操作台等部件组成；我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，掌握机械手完成各种动作；由于时间仓促和个人水平限制，我的设计存在着很多仍没来得及解决的问题，期望广大老师、同学能够赐予批判指正并予以解决；第一章 机械手机械结构1 1 传动机构1.1.1 螺旋机构欢迎下载精品学习
5、资源螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成，其主要功能是将转动变换为直线运动，并同时传递运动和动力，按螺旋副中的摩擦性质，螺旋机构可以分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构两种类型；按用途可以分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型；螺旋机构具有结构简洁，制造便利，传动平稳，无噪声易于自锁等优点；1.1.2 滑动螺旋机构螺旋副内为滑动摩擦的的螺旋机构，称为滑动螺旋机构；滑动螺旋机构所用的螺纹为传动性能好，效率高的矩形、梯形和锯齿形螺纹；滑动螺旋机构由螺母和螺杆组成；依据机构的组成及运动方式，滑动螺旋机构又分为以下两种；（ 1）由螺母和螺杆组成的滑动螺旋机构，螺母与机架固联，螺杆转动并移动（如图 1-1b 所示
6、），这种螺旋机构以传递动力为主，故又称传力螺旋机构；一般要求用较小的转矩产生较大的轴向力，多用在工作时间短，速度较低的场合；（ 2）由螺母、螺杆和机架组成的滑动螺旋机构，如图1-1a所示，螺杆转动，螺母移动，这种螺旋机构以传递运动为主，故又称为传导螺旋机构；本文所介绍的机械手的竖轴就是用的传导螺旋机构；这种传动形式结构紧凑， 刚度较大，传动效率高，精度高；（a）螺杆转动，螺母移动b螺母固定，螺杆转动并移动图 1-11.1.3 滚动螺旋机构欢迎下载精品学习资源螺旋副内为滚动摩擦的螺旋机构，称为滚动螺旋机构或滚珠丝杠；其机构特点是在螺杆和螺母之间设有封闭循环滚道，并在其间放如刚球，当螺杆转动时，刚
7、球沿螺旋滚道滚动并带动螺母作直线运动；按循环方式的不同，分为外循环和内循环两种形式；滚珠始终在循环过程中始终与螺杆保持接触的 循环叫内循环；滚珠在返回时与螺杆脱离接触 的循环叫外循环（如图1-2 所示）；外循环螺母只需设置一个反向器，当滚珠进入反向器时，就被阻挡而转弯，从返回通道回到滚道的另一端，形成一个循环回路；机械手的横向运动采纳的便是滚动螺旋传动；滚动螺旋机构摩擦阻力小，动作灵敏度高，传动效率高，可达 90%以上；用调整的方法可排除间隙，传动精度高；图 1-21. 2 机械手夹持器和机座的结构1.2.1 机械手夹持器机械手的机械夹持器多为双指手抓式，按其手抓的运动方式可分为平移型和回转型
8、；回转型手抓有可分为单支点和双支点回转型，按夹持方式可以分为外夹式和内撑式；按驱动方式可以电动、液压和气动三种；欢迎下载精品学习资源回转型夹持器结构较简洁，但当所夹持的工件直径有变动时，将引起工件轴心的偏移；对平移型夹持器，工件直径的变化不影响其轴心的位置；但其机械机构纷杂，体积大，制造精度要求高；所以当设计机械手夹持器的时 候，在满意工件的定位精度要求的条件下，尽可能的采纳结构比较简洁回转型夹持器；本文设计的机械手采纳的是楔槽杠杆式回 转型夹持器；如右图所示，装在杆上端的滚子3 和楔块之间为滚动接触；当电机带动连杆前进时，通过楔块 4 的斜面和杠杆 1，使两个手抓产生加紧动作和加紧力；当楔块
9、后移时，靠弹簧的拉力使手指松开；这种末端执行器由于楔块和滚子之间为滚动接触，摩擦力小，活动敏捷，且机构简洁；1.2.2 机座机座是机械手的支撑部件，机座承担机械手的全部重量和工作载荷，所以机座应有足够的强度、刚度和承载才能；另外机座仍要求有足够大的安装基面，以保证机械手工作时的稳固行；欢迎下载精品学习资源如图 1-3所示，机械手采纳一般轴承作为支撑元件的机座支撑结构；这种结构有制造简洁、成本低、安装调整便利等优点；图中电动机3 经减速器4、主动小齿轮 5、中间齿轮 6、大齿轮 7 驱动丝杆 2 旋转，从而驱动升降台上下运动；整个机座安装在基座 8 上；欢迎下载精品学习资源其次章 机械手 PLC
10、 及电机的应用2. 1 PLC 简介自二十世纪六十岁月美国推出可编程规律掌握器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器掌握装置以来， PLC 得到了快速进展，在世界各地得到了广泛应用；同时，PLC 的功能也不断完善；随着运算机技术、信号处理技术、掌握技术网络技术的不断进展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动掌握等功能；今日的PLC 不再局限于规律掌握，在运动掌握、过程掌握等领域也发挥着非常重要的作用；作为离散控的制的首选产品， PLC 在二十世纪八十岁月至九十岁月得到了快速进展，世界范畴内的 PLC年增长率保持为
11、20% 30%；随着工厂自动化程度的不断提高和 PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓；但是，在中国等进展中国家PLC 的增长非常快速；综合相关资料， 2004 年全球 PLC的销售收入为 100 亿美元左右，在自动化领域占据着非常重要的位置；PLC 是由摸仿原继电器掌握原理进展起来的，二十世纪七十岁月的PLC 只有开关量规律掌握，第一应用的是汽车制造行业；它以储备执行规律运算、次序掌握、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操 作，来掌握各类机械或生产过程；用户编制的掌握程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序储备器中；运行时按
12、储备程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作； PLC 的 CPU内有指示程序步储备地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算； PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期；不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间； PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K 规律程序不到 1 毫秒；它把全部的输入都当成开关量来处理， 16 位（也有 32 位的）为一个模拟量；大型PLC使用另外一个 CPU来完成模拟量的运算；把运算结果
13、送给PLC的掌握器；相同 I/O点数的系统，用 PLC比用 DCS，其成本要低一些（大约能省欢迎下载精品学习资源40%左右）； PLC 没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以保护成本比 DCS要低很多；一个 PLC 的掌握器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000 多个 I/O ）；假如被控对象主要是设备连锁、回路很少，采纳PLC较为合适；PLC 由于采纳通用监控软件，在设计企业的治理信息系统方面，要简洁一些；近 10 年来，随着 PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开头采纳PLC 进行掌握， PLC 在我国的应用增长非常快速；随着中国经济的高速进展和基础自
14、动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC 在我国仍将保持高速增长势头；通用 PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式掌握器，但PLC相对一般嵌入式掌握器而方具有更高的牢靠性和更好的稳固性；实际工作中遇到的一些用户原先采纳嵌入式掌握器，现在正逐步用通用PLC或定制 PLC 取代嵌入式掌握器欢迎下载精品学习资源编程器输输入中央处理单元出电（ CPU ）电路路系 统 程 序 存 储 区用 户 程 序 存 储 区电源2. 2 PLC 内部原理PLC实质上是一种被专用于工业掌握的运算机，其硬件结构和微机是基本一的；如图 2.1 所示， PLC 硬件的基本结构图所示：图 2-1 PLC 硬件的基本结构图（1） ）中心处理单元（ CPU）中心处理单元（ CPU）是 PLC 的掌握中枢；它依据 PLC系统程序赐予的功能，接受并储备从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、储备器、I/O以及戒备定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误；当PLC 投入运行时，第一它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区, 然后从
