2881 基于PLC的自動(dòng)化車(chē)間物料搬運(yùn)裝置的控制設(shè)計(jì),基于,plc,自動(dòng)化,車(chē)間,物料,搬運(yùn),裝置,控制,節(jié)制,設(shè)計(jì) 第 二 章 總 體 方 案 確 定- 4 -第二章 總體方案確定2.1 總體方案論證機(jī) 械 手 主 要 由 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 、 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 、 控 制 系 統(tǒng) 以 及 位 置 檢 測(cè) 裝 置 等 所 組成 。對(duì) 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 的 基 本 要 求 是 能 快 速 、 準(zhǔn) 確 地 拾 一 放 和 搬 運(yùn) 物 件 ， 這 就 要求 它 們 具 有 高 精 度 、 快 速 反 應(yīng) 、 一 定 的 承 載 能 力 、 足 夠 的 工 作 空 間 和 靈 活 的自 由 度 及 在 任 意 位 置 都 能 自 動(dòng) 定 位 等 特 性 。 設(shè) 計(jì) 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 的 原 則 是 :充分 分 析 作 業(yè) 對(duì) 象 (工 件 )的 作 業(yè) 技 術(shù) 要 求 ， 擬 定 最 合 理 的 作 業(yè) 工 序 和 工 藝 ，并 滿 足 系 統(tǒng) 功 能 要 求 和 環(huán) 境 條 件 ;明 確 工 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 和 材 料 特 性 ， 定 位 精度 要 求 ， 抓 取 、 搬 運(yùn) 時(shí) 的 受 力 特 性 、 尺 寸 和 質(zhì) 量 參 數(shù) 等 ， 從 而 進(jìn) 一 步 確 定 對(duì)機(jī) 械 手 結(jié) 構(gòu) 及 運(yùn) 行 控 制 的 要 求 ;盡 量 選 用 定 型 的 標(biāo) 準(zhǔn) 件 ， 簡(jiǎn) 化 設(shè) 計(jì) 制 造 過(guò) 程 ，兼 顧 通 用 性 和 專 用 性 ， 并 能 實(shí) 現(xiàn) 柔 性 轉(zhuǎn) 換 和 編 程 控 制 .本 次 設(shè) 計(jì) 的 機(jī) 械 手是 通 用 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 ， 是 一 種 適 合 于 小 批 生 產(chǎn) 的 、 可 以 變 動(dòng) 作 程 序 的 自 動(dòng) 搬 運(yùn)或 操 作 設(shè) 備 生 產(chǎn) 場(chǎng) 合 。2.1.1 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)按 照 抓 取 工 件 的 要 求 ， 本 機(jī) 械 手 的 手 臂 有 四 個(gè) 自 由 度 ， 即 手 臂 的 夾 緊 、左 右 回 轉(zhuǎn) 、 左 右 伸 縮 和 升 降 運(yùn) 動(dòng) 。 手 臂 的 回 轉(zhuǎn) 和 升 降 運(yùn) 動(dòng) 是 通 過(guò) 立 柱 來(lái) 實(shí) 現(xiàn)的 ， 立 柱 的 橫 向 移 動(dòng) 即 為 手 臂 的 手 臂 的 左 右 伸 縮 ， 手 臂 的 各 種 運(yùn) 動(dòng) 由 氣 缸 來(lái)實(shí) 現(xiàn)2.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)氣 壓 傳 動(dòng) 的 優(yōu) 點(diǎn) ：1.對(duì) 于 傳 動(dòng) 形 式 而 言 ， 氣 缸 作 為 線 性 驅(qū) 動(dòng) 器 可 在 空 間 的 任 意 位 置 組 建 它所 需 的 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 ， 安 裝 維 護(hù) 簡(jiǎn) 單 ；2． 工 作 介 質(zhì) 是 取 之 不 盡 、 用 之 不 竭 的 空 氣 ， 空 氣 本 身 不 花 錢(qián) 。 排 氣 處理 簡(jiǎn) 單 ， 不 污 染 環(huán) 境 ， 成 本 低 。 壓 力 等 級(jí) 低 ， 使 用 安 全 ；3.氣 缸 動(dòng) 作 速 度 一 般 為 50～ 500mm/s， 比 液 壓 和 電 氣 方 式 的 動(dòng) 作 速 度快 ， 其 間 ， 通 過(guò) 單 向 節(jié) 流 閥 ， 可 使 氣 缸 速 度 無(wú) 級(jí) 調(diào) 節(jié) ；第 二 章 總 體 方 案 確 定- 5 -4.可 靠 性 高 ， 使 用 壽 命 長(zhǎng) 。 電 器 元 件 的 有 效 動(dòng) 作 數(shù) 約 為 數(shù) 百 萬(wàn) 次 ， 而 進(jìn)口 的 一 般 電 磁 閥 的 壽 命 大 于 3000 萬(wàn) 次 ， 小 型 閥 超 過(guò) 一 億 次 ；5． 利 用 空 氣 的 可 壓 縮 性 ， 可 儲(chǔ) 存 能 量 ， 實(shí) 現(xiàn) 集 中 供 氣 ；6.全 氣 動(dòng) 控 制 具 有 防 火 、 防 爆 、 耐 潮 的 能 力 。 與 液 壓 方 式 相 比 ， 氣 動(dòng) 方式 可 在 高 溫 場(chǎng) 合 使 用 ；7.由 于 空 氣 損 失 小 ， 壓 縮 空 氣 可 集 中 供 應(yīng) ， 遠(yuǎn) 距 離 輸 送 。根 據(jù) 以 上 優(yōu) 點(diǎn) 可 知 道 氣 壓 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 作 迅 速 ， 反 應(yīng) 靈 敏 ， 阻 力 損 失 和泄 漏 較 小 ， 成 本 低 廉 因 此 本 機(jī) 械 手 采 用 氣 壓 傳 動(dòng) 方 式 。2.1.3 機(jī)械手控制方案設(shè)計(jì)綜 合 分 析 機(jī) 械 手 的 動(dòng) 作 要 求 ， PLC 在 機(jī) 械 手 中 需 要 完 成 的 控 制 功 能 較多 ， 控 制 精 度 較 高 ， 運(yùn) 算 速 度 較 快 且 具 有 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 ， 并 考 慮 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的經(jīng) 濟(jì) 和 技 術(shù) 指 標(biāo) ， 由 于 PLC 的 輸 出 電 流 較 小 ， 需 要 用 功 率 模 塊 來(lái) 控 制 比 例液 壓 閥 ， 選 用 西 門(mén) 子 公 司 的 S7-200 系 CPU226 型 PLC， 其 I／ O 功 能 和 指令 系 統(tǒng) 都 能 滿 足 對(duì) 該 機(jī) 械 手 的 控 制 要 求 。 控 制 按 鈕 、 各 處 的 行 程 開(kāi) 關(guān) 及 壓 力繼 電 器 等 開(kāi) 關(guān) 量 信 號(hào) 直 接 與 PLC 的 輸 入 端 子 相 連 ， PLC 的 開(kāi) 關(guān) 量 輸 出 端 子直 接 與 各 個(gè) 電 磁 閥 相 連 ， 用 PLC 上 所 帶 的 24V 電 源 或 外 接 24V 電 源 驅(qū) 動(dòng) ，采 用 編 程 軟 件 (STEP 7-Micro／ WIN V4． 4 版 )進(jìn) 行 編 程 和 運(yùn) 行 監(jiān) 控 。2.1.4 機(jī)械手主要參數(shù)a.主 參 數(shù)機(jī) 械 手 的 最 大 抓 重 是 其 規(guī) 格 的 主 參 數(shù) ， 本 設(shè) 計(jì) 機(jī) 械 手 最 大 抓 重 以 1kg為 數(shù) 最 多 。 故 該 機(jī) 械 手 主 參 數(shù) 定 為 1kg。 b.基 本 參 數(shù)運(yùn) 動(dòng) 速 度 是 機(jī) 械 手 主 要 的 基 本 參 數(shù) 。 操 作 節(jié) 拍 對(duì) 機(jī) 械 手 速 度 提 出 了 要 求 ，設(shè) 計(jì) 速 度 過(guò) 低 限 制 了 它 的 使 用 范 圍 。 而 影 響 機(jī) 械 手 動(dòng) 作 快 慢 的 主 要 因 素 是 手臂 回 轉(zhuǎn) 的 速 度 。該 機(jī) 械 手 最 大 升 降 速 度 設(shè) 計(jì) 為 100mm/s， 最 大 回 轉(zhuǎn) 速 度 設(shè) 計(jì) 為 450°/s。 平 均 升 降 速 度 為 80m/s， 平 均 回 轉(zhuǎn) 速 度 為 90°/s。第 二 章 總 體 方 案 確 定- 6 -2.1.5 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表A.設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) :a)抓 重1 公 斤 (夾 持 式 手 部 )b)自 由 度 數(shù)4 個(gè) 自 由 度c)最 大 工 作 半 徑279mmd)手 臂 最 大 中 心 高684.5mmB.手 臂 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù)夾 緊 行 程 50mm夾 緊 速 度 50mn/s升 降 行 程 100mm升 降 速 度 100mm/s回 轉(zhuǎn) 范 圍 0°~180°回 轉(zhuǎn) 速 度 90°/sC.手 指 夾 持 范 圍塑 料 :Φ 40mmD.定 位 方 式行 程 開(kāi) 關(guān)E.定 位 精 度士 0.5mmF.緩 沖 方 式液 壓 緩 沖 器G.驅(qū) 動(dòng) 方 式氣 壓 傳 動(dòng)H.控 制 方 式點(diǎn) 位 程 序 控 制 (采 用 PLC)