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1、工业机械手设计工业机械手设计答辩人：答辩人：导导 师：师：时时 间：间：专专 业：业：1目录页目录页CONTENTSCONTENTS一一工业机械手简介工业机械手简介二二结构设计结构设计三三液压系统设计液压系统设计四四PLC控制系统设计控制系统设计五五总结总结六六致谢致谢2一、一、工业机械手简介工业机械手简介 定义定义 工业机械手是一种可以模仿人手和臂的某些动作，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。3一、一、工业机械手简介工业机械手简介 本设计功能本设计功能 功能：机械手从自动线上抓取未加工的工件
2、，装到数控机功能：机械手从自动线上抓取未加工的工件，装到数控机 床或加工中心上，加工完成后，再送回自动线床或加工中心上，加工完成后，再送回自动线4二、二、结构设计结构设计装配图装配图技术参数技术参数1.水平伸缩位移：400mm2.垂直升降位移：100mm3.回转速度：45/s4.最大持重：30KG（可随液压系统压力适当增大）5.驱动方式：电液混合驱动6.液压油：石油基液压油7.控制方式：PLC8.自由度数：39.结构型式：圆柱坐标型式10.整机重量：约180KG11.电源：220VAC/24VDC5二、二、结构设计结构设计基座旋转结构基座旋转结构原理：由步进电机通过减速箱带动基座的轴转动，进而
3、带动上部旋转6二、二、结构设计结构设计垂直升降结构垂直升降结构原理：液压缸驱动垂直升降运动，大臂增设了四个空心导杆，成正四边形布置。7二、二、结构设计结构设计水平伸缩结构水平伸缩结构原理：液压缸驱动水平伸缩运动，小臂增设了两个导杆，与活塞杆一起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度。8二、二、结构设计结构设计机械手爪结构机械手爪结构原理：机械手手爪采用齿轮齿条式的手爪，驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿轮及扇形齿轮使手爪张开或闭合。手爪的最小开度由加工工件的直径来调定。9三、三、液压系统设计液压系统设计 液压系统总览液压系统总览原理： 方向控制采用电磁换向阀来实现，而速度的控制主要
4、采用节流调速，主要方式是采用比较简单的节流阀来实现。10三、三、液压系统设计液压系统设计 手爪液压系统手爪液压系统原理：运用两个节流效果不同的调速阀，控制手爪的缓慢抓取，迅速松开。11三、三、液压系统设计液压系统设计 水平伸缩液压系统水平伸缩液压系统a.感应式位移传感器:反馈水平方向的位移。b.电液伺服阀:接受模拟电信号后，相应输出调制的流量和压力。12三、三、液压系统设计液压系统设计 竖直升降液压系统竖直升降液压系统原理：采用V2构成的平衡回路向升降油缸下腔提供一定的排油背压，以平衡重力负载13四、四、PLC控制系统设计控制系统设计 PLC连线图连线图14四、四、PLC控制系统设计控制系统设
5、计 输入输出地址输入输出地址15四、四、PLC控制系统设计控制系统设计 细部细部机械手的操作方式分为手动操作和自动操作两种工作方式可以选择。考虑到位移传感器和伺服放大器工作采用的都为模拟量，故增加一个模拟量输出模块EM23216四、四、PLC控制系统设计控制系统设计 上下料过程上下料过程机械手的每次循环都从原点位置开始动作17四、四、PLC控制系统设计控制系统设计 上下料细节上下料细节 从原点开始，按下启动键，且有上下料命令，则水平液压缸开始前伸并进行伺服定位，前伸到位后，停止前伸； 下降电磁阀通电，同时手爪液压缸电磁阀也通电，机械手下降，同时张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断
6、电，下降停止，同时手爪夹紧，抓住工件； 上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； PLC开始输出高速脉冲，驱动机械手逆时针转动，当转过90度到位后，PLC停止输出脉冲，机械手停止转动； 接着下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后，碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，机械手到达卡盘中心高度； 机械手开始水平定位后缩，将工件装入机床卡盘； 当工件装入到位后，卡盘收紧； 机械手松开手爪，准备离开； 接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； PLC启动高速脉冲驱动机械手作顺时针转动，当转过90度到位
7、后，PLC停止输出脉冲，机械手停止转动，机械手回到原点待命； 机床进行加工。18五、五、总结总结 在满足系统工艺要求的前提下，将机械手系统中相对独立的环节采用高性价比且相对简洁的结构形式和控制系统，采用模块化设计，大量采用标准化、模块化的通用元配件。本机械手能够实现与数控机床相配合，实现加工过程中上下料的自动化、无人化。而且，只要把手爪的结构稍作改变,就可实现多种工件的自动上料。 机械手采用可编程序控制器控制,可以实行手动调整、手动及自动控制。PLC有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对I/O点的接线稍作修改，或对I/O重新分配，在控制程序中作简单修改，补充扩展即可。经过重新编制相应的控制程序，就能够比较容易的推广到其他类似的加工情况。19 答辩完毕答辩完毕 敬请各位专家、老师进行批评指正，谢谢！敬请各位专家、老师进行批评指正，谢谢！20
