气动机械手系统设计---说明书

说明书设计题目：气动机械手系统设计专业年级：2011级机械制造及其自动化学号：116722003姓名：指导教师、职称：2015年05月27日目录摘要.....................................................................IAbstract................................................................II第一章引言..........................................................-1-1.1本课题的目的和意义............................................-1-1.2本课题研究的主要内容、预期结果、关键问题和相关发展趋势........-1-1.2.1本课题研究的主要内容....................................-1-1.2.2预期设计结果............................................-1-1.2.3关键问题................................................-1-1.2.4相关发展趋势............................................-2-1.3本课题的设计方法..............................................-2-1.4系统功能说明..................................................-3-第二章机械手气动系统设计............................................-4-2.1明确机械手的工作要求.........................................-4-2.1.1气动机械手结构示意图分析................................-4-2.1.2工作要求................................................-5-2.1.3运动要求................................................-5-2.1.4动力要求................................................-5-2.2设计气动控制回路.............................................-5-2.2.1列出气动执行元件的工作程序..............................-5-2.2.2作X-D线图，写出执行信号的逻辑表达式....................-6-2.2.3画出系统的逻辑原理图....................................-7-2.2.4画出系统的气动回路原理图................................-7-第三章气缸及气动元件设计...........................................-10-3.1手臂回转、伸缩、夹紧、升降气缸的设计........................-10-3.3.1确定气缸类型...........................................-10-3.3.2气缸内径计算...........................................-10-3.3.3选择气缸...............................................-11-3.3.4验算气缸力的大小.......................................-11-3.3.5活塞杆直径d的校核.....................................-12-3.3.6耗气量计算.............................................-13-3.2选择气动控制元件............................................-14-3.2.1选择主控气动换向阀.....................................-14-3.2.2选择行程阀.............................................-14-3.2.3选择手控换向阀.........................................-14-第四章机械手控制系统的设计.........................................-15-4.1控制系统分析................................................-15-4.1.1总体控制要求...........................................-15-4.1.2PLC机械手的动作分析....................................-16-4.1.3系统硬件配置...........................................-16-4.2系统变量定义及分配表........................................-16-4.2.1输入/输点数分配........................................-16-4.2.2输入/输出点地址分配....................................-17-4.2.3系统接线图.............................................-18-4.2.4PLC外围接线图..........................................-19-4.3控制系统程序设计............................................-20-4.3.1控制程序流程图设计.....................................-20-4.3.2程序设计（梯形图）.....................................-21-第五章PLC机械手的程序调试..........................................-28-5.1系统调试及结果分析..........................................-28-5.1.1PLC程序调试及解决的问题................................-28-5.1.2PLC与上位机联调........................................-28-5.1.3结果分析...............................................-28-第六章设计总结.....................................................-30-参考文献............................................................-31-致谢词..............................................................-32-I摘要机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；本论文主要论述了机械手的结构、气动控制系统、主要技术参数、气缸的选型设计以及PLC控制程序的设定。本设计主要是通过可编程控制技术来实现气压驱动机械手，从而完成立柱的升降/回转、手臂的伸出/缩回和手爪的抓取动作。本设计探索的意义是希望能够通过简单的改变机械手的工作程序，来达到相要求的工作效果。PLC控制系统的机械手，简易方便且适应性较强，这对于未来机械手的发展有着重要意义。关键词：机械手；气动系统；气缸；可编程控制器；梯形图；IIAbstractThemanipulatorisimitatethepartofthehand,accordingtothegivenprogram,trackandrequirementsforautomaticcapture,handlingoroperationoftheautomaticmechanicaldevice.Themanipulatorisusedintheindustrialproductionisknownasindustrialmanipulator.Productionofmechanicalhandcanimprovetheautomationlevelofproductionandlaborproductivity;canreducelaborintensity,toensureproductquality,toachievesafeproduction;thispapermainlydiscussesthestructureofthemanipulator,pneumaticcontrolsystem,theselectionofthemaintechnicalparameters,cylinderdesignandPLCcontrolprogram.Thisdesignismainlythroughtheprogrammablecontroltechnologytorealizethepneumaticdrivemanipulator,thuscompletingthecolumnlifting/rotation,armextension/retractionandhandgraspingmovements.Toexplorethesignificanceofthisdesignistobeabletochangethroughasimplemechanicalhandworkingprocedures,toachievetheworkrequirements.PLCmanipulatorcontrolsystemissimpleandconvenient,andstrongadaptability,whichhasanimportantmeaningforthefuturedevelopmentofthemanipulator.Keywords:Manipulator;Pneumaticsystem;Cylinder;PLC;Ladderdiagram;-1-第一章引言1.1本课题的目的和意义随着我国工业自动化生产的迅速发展，工业生产中要快速高效的实现工件的装卸、转向、输送；或操持焊枪、扳手、喷枪等工具,进行加工、装配，就需要机械设备能够自动化作业，所以现如今自动化作业已受到生产者们越来越多的重视。而“工业机械手”的出现就是最好的证明。它模仿人手的局部动作，来实现生产的自动抓取、搬运等复杂流程，它能够代替人手进行高效率作业，在实际生产中具有重大意义。它不仅大大减轻了工人的劳动强度、提高了工厂加工效率，而且还保障了工厂及工人们的人身安全。本论文正是针对这一课题，选择了可编程控制器作为工业机械手的控制系统。随着工业技术的发展，PLC控制系统的机械手，在专用生产线上也有着重要的地位。PLC控制系统的机械手