球坐標(biāo)機(jī)械手的設(shè)計【手臂水平】【含10張CAD圖紙】
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寧XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計所在學(xué)院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 2014年 月 日摘 要機(jī)械手是在在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展的一種新型裝置,使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置。機(jī)械手能代替人類、重復(fù)枯燥完成危險工作,提高勞動生產(chǎn)力,減輕人勞動強(qiáng)度。該裝置涵蓋了位置控制技術(shù)可編程控制技術(shù)、檢測技術(shù)等。本課題擬開發(fā)的物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手可在空間抓放物體,動作靈活多樣,根據(jù)工件的變化及運(yùn)動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù),可代替人工在高溫危險區(qū)進(jìn)行作業(yè),。關(guān)鍵詞:機(jī)械手, 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,抓取,提升40AbstractThe manipulator is a new device developed in the mechanization, automation of production process, a grasping and moving the workpiece function of automation device use. The manipulator can repeat boring to do dangerous work instead of humans, improve labor productivity, reduce labor intensity. The device covers the position control technology of programmable control technology, detection technology. The material of hydraulic manipulator this subject to the grasping be up in space objects, flexible, any changes to the relevant parameters according to the change and the movement flow requirements, but instead of manual operation in high risk areas,.Key Words: manipulator, hydraulic manipulator, crawl, enhance目 錄摘 要2Abstract3目 錄41 緒 論71.1 課題背景及目的71.2 機(jī)械手的定義71.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的組成71.4 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用82 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計要求與方案92.1 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計要求92.2 基本設(shè)計思路92.2.1 系統(tǒng)分析92.2.2 總體設(shè)計框圖102.2.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的基本參數(shù)102.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計112.4 機(jī)械手材料的選擇112.5機(jī)械臂的運(yùn)動方式122.6 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手驅(qū)動方式的選擇122.7 動作要求分析132.8 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型133 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計153.1夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核153.1.1 夾持器種類153.1.2 夾持器設(shè)計計算163.1.3 夾持器校核173.2 升降方向設(shè)計計算173.2.1 初步確系統(tǒng)壓力173.2.2 升降油缸計算183.2.3 活塞桿的計算校核193.2.4 液壓缸工作行程的確定213.2.5 活塞的設(shè)計213.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算213.2.7 端蓋和缸底的計算校核223.2.7 缸體長度的確定233.2.8 緩沖裝置的設(shè)計233.3 水平方向設(shè)計計算233.3.1 水平方向計算233.3.2 油缸的選型243.4 底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計計算243.4.1 回轉(zhuǎn)部位負(fù)載計算校核243.4.2 油馬達(dá)的選型263.5機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計校核273.5.1 油馬達(dá)的選擇273.5.2螺柱的設(shè)計與校核273.5.3機(jī)座的機(jī)械結(jié)構(gòu)293.6 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定293.6.1 常用的定位方式293.6.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素293.6.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手運(yùn)動的緩沖裝置303.6.4 繪制液壓系統(tǒng)圖313.6.5 計算和選擇液壓元件323.6.6 液壓系統(tǒng)性能的驗算334 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計344.1 機(jī)械手的工藝過程344.2 PLC 控制系統(tǒng)354.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計36總結(jié)與展望39參考文獻(xiàn)40致 謝41 1 緒 論1.1 課題背景及目的畢業(yè)設(shè)計是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)在校學(xué)習(xí)的最后一個環(huán)節(jié),是對四年大學(xué)學(xué)習(xí)的繼續(xù)深化和檢驗,即有實踐性又有綜合性,是其他單一課程所不能替代的,通過畢業(yè)設(shè)計更能提高綜合訓(xùn)練能力,為即將走向工作崗位,提高實際工作能力起到十分重要的作用。以達(dá)到如下目的:(1)綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能,提高分析解決實際問題的能力。(2)接受工程師必須的綜合訓(xùn)練,提高實際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力;制訂設(shè)計或試驗方案的能力;設(shè)計、計算和繪圖能力;總結(jié)提高撰寫論文的能力。(3)檢驗綜合素質(zhì)與實踐能力。1.2 機(jī)械手的定義目前,工業(yè)機(jī)械手的定義,世界各國尚未統(tǒng)一,分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)械手協(xié)會給工業(yè)機(jī)械手下的定義:工業(yè)機(jī)械手是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置,可以通過改變動作程序,來完成各種工作,主要用于搬運(yùn)材料,傳遞工件。1.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的組成執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手部、腕部、臂部、機(jī)身機(jī)座等,其中最主要是運(yùn)動系統(tǒng)。球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。手部是夾緊(或吸附、托持)與松開工件或工具 的部件,由手指(或吸盤),驅(qū)動元件和傳動元件等組成。時間、速度和加速度等參數(shù)。球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手與主機(jī)及其它有關(guān)裝置之間的聯(lián)系3。1.4 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用按球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手布局形式分可分為:架空式球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手、附機(jī)式球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手、落地式球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手三種。此外,還有安裝在自動線料道上或料道旁,實現(xiàn)工件上、下料、傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向等用途的球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,他們具有運(yùn)動單一、結(jié)構(gòu)簡單,位置靈活及精度一般要求較低的特點。 2 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計要求與方案2.1 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計要求坐標(biāo)形式:球坐標(biāo)坐標(biāo)系抓重自由度伸縮X升降Z球坐標(biāo)250N4350mm,300mm/s150mm,300mm/s橫移Y回轉(zhuǎn)俯仰小臂俯仰2250mm,300mm/s0210,90/s045,90/s回轉(zhuǎn)手指夾持范圍0180,90/s棒料,直徑4060,長度4501200mm2.2 基本設(shè)計思路2.2.1 系統(tǒng)分析機(jī)械手是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、提高勞動生產(chǎn)率的一種有力工具。要在一個生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動化,需要對各種機(jī)械化、自動化裝置進(jìn)行綜合的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析,從而判斷機(jī)械手是否合適。所以要完成機(jī)械手的設(shè)計,一般要先做如下工作:(1) 根據(jù)機(jī)械手的使用場合,明確機(jī)械手的目的和任務(wù)。(2) 分析機(jī)械手所在的系統(tǒng)工作環(huán)境。(3) 認(rèn)真分析系統(tǒng)的工作要求,確定機(jī)械手的基本功能和方案,如機(jī)械手的自由度數(shù)目、動作速度、定位精度、抓取重量等。進(jìn)一步根據(jù)抓取、液壓物體的質(zhì)量、形狀、尺寸及生產(chǎn)批量等情況,來確定機(jī)械手爪的形式及抓取工件的部位和握力大小。對此,我進(jìn)行如下分析:(1) 本設(shè)計課題為物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計,是通過機(jī)械手進(jìn)行兩地物料運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械手。而機(jī)械手的使用場合,非常廣泛,要涉及到物料的狀態(tài),運(yùn)作流水線的環(huán)境等等因素,相較于我所掌握的理論知識和能力,我選擇非批量生產(chǎn)的小型物體加工流水線上的物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手。(2) 由于我所選擇的機(jī)械手是非批量生產(chǎn)的小型物體加工流水線上的物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,所以,機(jī)械手所在的系統(tǒng)工作環(huán)境一定是工廠,要求精度高,容錯率低,速度快。2.2.2 總體設(shè)計框圖圖2 總體設(shè)計框圖如圖2為總設(shè)計框圖,說明如下:(1) 控制系統(tǒng):任務(wù)是根據(jù)機(jī)械手的作業(yè)指令程序和傳感器反饋回來的信號,控制機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu),使其完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。主要設(shè)計目標(biāo)為CPU的選擇,CPU程序的編寫調(diào)試等。(2) 驅(qū)動系統(tǒng):驅(qū)動系統(tǒng)工作的驅(qū)動裝置。(3) 機(jī)械系統(tǒng):包括機(jī)身、機(jī)械臂、手腕、手爪。需要確定其自由度、坐標(biāo)形式,并計算得出具體結(jié)構(gòu)。(4) 感知系統(tǒng):即傳感器的選擇及具體作用。2.2.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的基本參數(shù)1. 機(jī)械手的最大液壓物料的重量是它的主參數(shù)。本論文物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手所液壓的物料質(zhì)量可設(shè)定為1噸。2. 運(yùn)動速度直接影響機(jī)械手的動作快慢和機(jī)械手動作的穩(wěn)定性,所以運(yùn)動速度也是是物料物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的一個主要的基本參數(shù)。設(shè)計速度過低的話,會無法滿足機(jī)械手的動作功能,限制機(jī)械手的使用范圍。設(shè)計的速度過高又會加重機(jī)械手的負(fù)載并影響機(jī)械手動作的平穩(wěn)性。 3. 伸縮行程和工作半徑是決定機(jī)械手工作范圍及整機(jī)尺寸的關(guān)鍵,也是機(jī)械手設(shè)計的基本參數(shù)。3.定位精度也是機(jī)械手的主要基本參數(shù)之一。機(jī)械手精度太低,就完成不了功能,精度太高又意味著成本的增加。綜合考慮,該物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的定位精度設(shè)定為士0.5到士1mm之間。物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的各個部分的基本參數(shù)可以由上面已經(jīng)知道的物料球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手各關(guān)節(jié)的行程和時間分配來決定。2.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)所設(shè)計的機(jī)械手的運(yùn)動方式:機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動,機(jī)械臂的升降。根據(jù)上文所說的,機(jī)械手按照坐標(biāo)的分類情況,選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手更為妥當(dāng)。2.4 機(jī)械手材料的選擇機(jī)械手手臂的材料應(yīng)根據(jù)手臂的工作狀況來進(jìn)行選擇,并滿足機(jī)械手的設(shè)計和制作要求。從設(shè)計的思想出發(fā),機(jī)械手手臂要完成各種運(yùn)動。因此,對材料的一個要求是作為運(yùn)動的部件,它應(yīng)是輕型材料。另一方面,手臂在運(yùn)動過程中往往會產(chǎn)生振動,這必然大大降低它的運(yùn)動精度。所以在選擇材料時,需要對質(zhì)量、剛度、阻尼進(jìn)行綜合考慮,以便有效地提高手臂的動態(tài)性能。此外,機(jī)械手手臂選用的材料與一般的結(jié)構(gòu)材料不同。機(jī)械手手臂是一種伺服機(jī)構(gòu),要受到控制,必須考慮它的可控性。在選擇手臂材料時,可控性還要和材料的可加工性、結(jié)構(gòu)性、質(zhì)量等性質(zhì)一起考慮??傊x擇機(jī)械手手臂的材料時,要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、重量、彈性、抗震性、外觀及價格等多方面因素。下面介紹幾種機(jī)械手手臂常用的材料:(l)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等高強(qiáng)度鋼:這類材料強(qiáng)度好,尤其是合金結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度增加了45倍、彈性模量E大、抗變形能力強(qiáng),是應(yīng)用最廣泛的材料;(2)鋁、鋁合金及其它輕合金材料:其共同特點是重量輕、彈性模量E不大,但是材料密度小,則E/p之比仍可與鋼材相比;(3) 陶瓷:陶瓷材料具有良好的品質(zhì),但是脆性大,可加工型不好,與金屬等零件連接的接合部需要特殊設(shè)計。然而,日本己試制了在小型高速機(jī)械手上使用的陶瓷機(jī)械手手臂的樣品;從本文設(shè)計的機(jī)械手的角度來看,在選用材料時不需要很大的負(fù)載能力,也不需要很高的彈性模量和抗變形能力,此外還要考慮材料的成本,可加工性等因素。在衡量了各種因素和結(jié)合工作狀況的條件下,初步選用鋁合金作為機(jī)械臂的構(gòu)件。2.5機(jī)械臂的運(yùn)動方式常見的機(jī)械手的運(yùn)動形式有五種: SCARA型、直角坐標(biāo)型極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型。根據(jù)主要的運(yùn)動參數(shù)選擇運(yùn)動形式是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。同一種運(yùn)動形式為適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝的需要,可采用不同的結(jié)構(gòu)。位置具體選用哪種形式,必須根據(jù)作業(yè)要求、工作現(xiàn)場、以及液壓前后工件中心線方向的變化等情況,分析比較并擇優(yōu)選取。這類機(jī)械手一般由2個肩關(guān)節(jié)和1個肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位,由2個或3個腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中,一個肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸旋轉(zhuǎn),另一個肩關(guān)節(jié)實現(xiàn)俯仰。這兩個肩關(guān)節(jié)軸線正交。肘關(guān)節(jié)平行于第二個肩關(guān)節(jié)軸線,考慮到機(jī)械手的作業(yè)特點,即要求其動作靈活、有較大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點,故選用關(guān)節(jié)型機(jī)械手。如圖所示。這種構(gòu)形動作靈活、工作空間大、在作業(yè)時空間內(nèi)手臂的干涉最小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、關(guān)節(jié)上相對運(yùn)動部位容易密封防塵。但是這類機(jī)械手運(yùn)動學(xué)比較復(fù)雜,運(yùn)動學(xué)的反解比較困難;確定末端桿件的姿態(tài)不夠直觀,且在進(jìn)行控制時,計算量比較大。2.6 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手驅(qū)動方式的選擇機(jī)械手常用的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動和油馬達(dá)驅(qū)動四種基本形式。但與液壓驅(qū)動相比,功率較小,液壓驅(qū)動的能源、結(jié)構(gòu)都比較簡單速度不易控制,精度不高。油馬達(dá)傳動能源簡單,速度和位置精度都很高,使用方便,噪聲低,機(jī)構(gòu)速度變化范圍大,效率高,控制靈活。液壓驅(qū)動的特點是功率大、結(jié)構(gòu)簡單,可省去減速裝置,響應(yīng)快,精度較高。但是需要有液壓源,而且容易發(fā)生液體泄漏。起初,我先選擇電動機(jī)的傳動結(jié)構(gòu),但是考慮到機(jī)械手的升降運(yùn)動運(yùn)用純機(jī)械結(jié)構(gòu)并不能達(dá)到理想傳動效果。而機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn)如若使用液壓或者液壓傳動,就必須帶有旋轉(zhuǎn)液壓或者旋轉(zhuǎn)液壓缸,相對來說結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,不利于設(shè)計。故改良方案,將驅(qū)動方式分成兩個部分。其中,機(jī)械臂的回轉(zhuǎn)采用傳動的驅(qū)動方式,通過油馬達(dá)帶動齒輪鏈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)傳動;而機(jī)械臂的伸縮、升降和機(jī)械手抓的抓取,都采用液壓驅(qū)動方式。2.7 動作要求分析動作一:送 料動作二:預(yù)夾緊動作三:手臂上升動作四:手臂旋轉(zhuǎn)動作五:小臂伸長動作六:手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 手臂伸長 手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn) 圖2.2 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手動作簡易圖2.8 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型本課題所設(shè)計的球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手為通用型的球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,其中坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)選用油馬達(dá)驅(qū)動和液壓驅(qū)動,油馬達(dá)驅(qū)動用于機(jī)座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動,液壓驅(qū)動用于手臂的伸縮和球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的夾取和翻轉(zhuǎn)3。 3 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計3.1夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核3.1.1 夾持器種類1.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下,連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊(放松)運(yùn)動,由于杠桿的力放大作用,這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。通常與彈簧聯(lián)合使用。2.楔塊杠桿式手爪利用楔塊與杠桿來實現(xiàn)手爪的松、開,來實現(xiàn)抓取工件。3.齒輪齒條式手爪這種手爪通過活塞推動齒條,齒條帶動齒輪旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動作。4.滑槽式手爪 當(dāng)活塞向前運(yùn)動時,滑槽通過銷子推動手爪合并,產(chǎn)生夾緊動作和夾緊力,當(dāng)活塞向后運(yùn)動時,手爪松開。這種手爪開合行程較大,適應(yīng)抓取大小不同的物體。5.平行杠桿式手爪不 需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運(yùn)動采用平行四邊形機(jī)構(gòu),因此,比帶有導(dǎo)軌的平行移動手爪的摩擦力要小很多結(jié)合具體的工作情況,采用連桿杠桿式手爪。驅(qū)動活塞 往復(fù)移動,通過活塞桿端部齒條,中間齒條及扇形齒條 使手指張開或閉合。手指的最小開度由加工 工件的直徑來調(diào)定。本設(shè)計按照所要捆綁的重物最大使用 的鋼絲繩直徑為50mm來設(shè)計。a有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時,應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力,以保證夾持穩(wěn)定可靠,變形小,且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計得可以調(diào)節(jié),對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。b有足夠的開閉范圍工作時,一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。可用開閉角和手指夾緊端長度表示。于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍,手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)c力求結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,體積小作時運(yùn)動狀態(tài)多變,其結(jié)構(gòu),重量和體積直接影響整個球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu),抓重,定位精度,運(yùn)動速度等性能。手部處于腕部的最前端,工因此,在設(shè)計手部時,必須力求結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,體積小。d手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度因此送料,采用最常用的外卡式兩指鉗爪,根據(jù)工件的形狀,松開時,用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡單,制造方便。液壓缸右腔停止進(jìn)油時,液壓缸右腔進(jìn)油時松開工件。3.1.2 夾持器設(shè)計計算手爪要能抓起工件必須滿足: (3-6)式中,-為所需夾持力;-安全系數(shù),通常取1.22;-為動載系數(shù),主要考慮慣性力的影響可按估算,為機(jī)械手在搬運(yùn)工件過程的加速度,為重力加速度;-方位系數(shù),查表選??;-被抓持工件的重量 250N;帶入數(shù)據(jù),計算得: ;理論驅(qū)動力的計算: (3-7)式中,-為柱塞缸所需理論驅(qū)動力;-為夾緊力至回轉(zhuǎn)支點的垂直距離;-為扇形齒輪分度圓半徑;-為手指夾緊力;-齒輪傳動機(jī)構(gòu)的效率,此處選為0.92;其他同上。帶入數(shù)據(jù),計算得 計算驅(qū)動力計算公式為: (3-8)式中,-為計算驅(qū)動力;-安全系數(shù),此處選1.2;-工作條件系數(shù),此處選1.1; 而液壓缸的工作驅(qū)動力是由缸內(nèi)油壓提供的,故有 (3-9)式中,-為柱塞缸工作油壓;-為柱塞截面積;選取缸內(nèi)徑為50mm3.1.3 夾持器校核活塞桿直徑查液壓傳動與控制手冊根據(jù)桿徑比d/D,一般的選取原則是:當(dāng)活塞桿受拉時,一般選取d/D=0.3-0.5,當(dāng)活塞桿受壓時,一般選取d/D=0.5-0.7。本設(shè)計選擇d/D=0.7,d=35 mm=961625N37700N計算所得的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際所需要的力,所以滿足要求。經(jīng)計算,所需的油壓約為: (后續(xù)章節(jié)進(jìn)行介紹)3.2 升降方向設(shè)計計算3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力1負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa1.25,滿足最低速度的要求。2.活塞桿強(qiáng)度計算: 90mm (4-4)式中 許用應(yīng)力;(Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa,取400MPa,為位安全系數(shù)取5,即活塞桿的強(qiáng)度適中)3活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動油馬達(dá)機(jī)構(gòu)相連接,為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力,適應(yīng)液壓缸的安裝要求,提高其作用效率,應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況,選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。4.活塞桿的密封與防塵活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄鋼片組合防塵圈時,防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計和維護(hù),本方案選擇O型密封圈。3.2.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實際工作的最大行程確定,并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。表4-4(a)液壓缸行程系列(GB 2349-80)62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表4-4(b) 液壓缸行程系列(GB 2349-80)6 40 6390110140180220280360450550700900110014001800220028003600表4-4(c) 液壓缸形成系列(GB 2349-80)6240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800根據(jù)設(shè)計要求知快速接近工件,行程根據(jù)任務(wù)書要求,根據(jù)表3-8,可選取液壓缸的工作行程為1050mm。3.2.5 活塞的設(shè)計由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動,因此,它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng),既不能過緊,也不能間隙過大。配合過緊,不僅使最低啟動壓力增大,降低機(jī)械效率,而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面;間隙過大,會引起液壓缸內(nèi)部泄露,降低容積效率,使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計性能??紤]選用O型密封圈。3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算1.最小導(dǎo)向長度H的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時,從活塞支承面中點到到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度1。影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此,在設(shè)計時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)液壓缸最大行程為L,缸筒直徑為D時,最小導(dǎo)向長度為: (4-5)一般導(dǎo)向套滑動面的長度A,在缸徑小于80mm時取A=(0.61.0)D,當(dāng)缸徑大于80mm時取A=(0.61.0)d.?;钊麑挾菳取B=(0.61.0)D。若導(dǎo)向長度H不夠時,可在活塞桿上增加一個導(dǎo)向套K(見圖4-1)來增加H值。隔套K的寬度。圖4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長度1因此:最小導(dǎo)向長度,取H=9cm;導(dǎo)向套滑動面長度A=活塞寬度B=2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等,可按工作情況適當(dāng)選擇。3.2.7 端蓋和缸底的計算校核 在單活塞液壓缸中,有活塞桿通過的端蓋叫端蓋,無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔,它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受液壓力,而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔(或裝導(dǎo)向套的孔)及防塵圈、密封圈槽,還有連接螺釘孔,受力情況比較復(fù)雜,設(shè)計的不好容易損壞。1.端蓋的設(shè)計計算端蓋厚h為:式中 D1螺釘孔分布直徑,cm; P液壓力,; 密封環(huán)形端面平均直徑,cm; 材料的許用應(yīng)力,。2.缸底的設(shè)計 缸底分平底缸,橢圓缸底,半球形缸底。3.2.7 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還需要考慮到兩端端蓋的厚度1。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的2030倍。取系數(shù)為5,則液壓缸缸體長度:L=5*10cm=50cm。3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計 液壓缸的活塞桿(或柱塞桿)具有一定的質(zhì)量,在液壓力的驅(qū)動下運(yùn)動時具有很大的動量。在它們的行程終端,當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時,會引起機(jī)械碰撞,產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置,就是為了避免這種機(jī)械撞擊,但沖擊壓力仍然存在,大約是額定工作壓力的兩倍,這就必然會嚴(yán)重影響液壓缸和整個液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動部件在運(yùn)動時對缸底或端蓋的沖擊,在它們的行程終端能實現(xiàn)速度的遞減,直至為零。當(dāng)液壓缸中活塞活塞運(yùn)動速度在6m/min以下時,一般不設(shè)緩沖裝置,而運(yùn)動速度在12m/min以上時,不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中,動力滑臺的最大速度為4m/min,因此沒有必要設(shè)計緩沖裝置。3.3 水平方向設(shè)計計算3.3.1 水平方向計算當(dāng)工件處于水平位置時,擺動缸的工件扭矩最大,采用估算法,工件重250N,長度l =1000mm。如圖3.4所示。工件圖3.4 受力簡圖(1)計算扭矩4 (2)液壓缸(伸縮)及其配件的估算扭矩 4F =250N S =50mm(最大行程時)帶入公式2.9得=250501 =12500(Nmm) 由于水平方向的油缸與升降方向的有些類似,在此不在一一列舉3.3.2 油缸的選型速易可目前主要產(chǎn)品有:無桿油缸、滑臺油缸、止動油缸、回轉(zhuǎn)油缸、機(jī)械夾、回轉(zhuǎn)夾緊氣(油)壓缸、導(dǎo)桿油缸、帶鎖油缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型油缸、控制閥、空氣控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)氣動輔助零組件。3.4 底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計計算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件,腕部運(yùn)動主要用來改變被夾物體的方位,它動作靈活,轉(zhuǎn)動慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個自由度,可采用具有一個活動度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。要求:回轉(zhuǎn)0210,90/s3.4.1 回轉(zhuǎn)部位負(fù)載計算校核.若傳動負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動負(fù)載額定功率: (3-24)負(fù)載加速功率: (3-25)負(fù)載力矩(折算到油馬達(dá)軸): (3-26)負(fù)載GD(折算到油馬達(dá)軸): (3-27)起動時間: (3-28)制動時間: (3-29) 式中,-為額定功率,KW;-為加速功率,KW;-為負(fù)載軸回轉(zhuǎn)速度,r/min;-為油馬達(dá)軸回轉(zhuǎn)速度,r/min;-為負(fù)載的速度,m/min;-為減速機(jī)效率;-為摩擦系數(shù);-為負(fù)載轉(zhuǎn)矩(負(fù)載軸),;-為油馬達(dá)啟動最大轉(zhuǎn)矩,;-為負(fù)載轉(zhuǎn)矩(折算到油馬達(dá)軸上),;-為負(fù)載的,;-為負(fù)載(折算到油馬達(dá)軸上),;-為油馬達(dá)的,;具體到本設(shè)計,因為步進(jìn)油馬達(dá)是驅(qū)動腰部的回轉(zhuǎn),傳遞運(yùn)動形式屬于第二種。下面進(jìn)行具體的計算。 因為腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動只存在摩擦力矩,在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩,則在回轉(zhuǎn)軸上有; (3-30)式中,-為滾動軸承摩擦系數(shù),取0.005;-為機(jī)械手本身與負(fù)載的重量之和,取25(250N);-為回轉(zhuǎn)軸上傳動大齒輪分度圓半徑,R=240;帶入數(shù)據(jù),計算得 =0.12; 同時,腰部回轉(zhuǎn)速度定為=5r/min;傳動比定為1/120;且, 帶入數(shù)據(jù)得: =10.45667。將其帶入上(3-24)(3-30)式,得: 啟動時間 ; 制動時間 ;折算到油馬達(dá)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:。3.4.2 油馬達(dá)的選型 根據(jù)參數(shù),選型為BM-R100臂部運(yùn)動的目的,一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動范圍內(nèi)的任意點上,從臂部的受力情況看,它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷,而且自身運(yùn)動又較多,故受力較復(fù)雜。球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了5。手臂的伸縮速度為200m/s行程L=1000mm(1)手臂右腔流量,公式(3.7)得: =100040 =1004800mm/s =0.1/10m/s =1000ml/s(2)手臂右腔工作壓力,公式(3.8) 得: (3.12)式中:F 取工件重和手臂活動部件總重, F =1000kg,=10000N。 (4)由初步計算選油泵所需液壓最高壓力 P =10Mpa所需液壓最大流量 Q =1000ml/s3.5機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計校核臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的總體布局。本課題球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計成機(jī)座式,這樣球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手可以是獨(dú)立的,自成系統(tǒng)的完整裝置,便于隨意安放和搬動,也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間,多見于回轉(zhuǎn)型球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動,獲得較大的升降行程。升降過程由電動機(jī)帶動螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)由電動機(jī)帶動減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動了機(jī)身的旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到了自由度的要求7-9。3.5.1 油馬達(dá)的選擇機(jī)身部使用了兩個油馬達(dá),其一是帶動臂部的升降運(yùn)動;其二是帶動機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。帶動臂部升降運(yùn)動的油馬達(dá)安裝在肋板上,帶動機(jī)身回轉(zhuǎn)的油馬達(dá)安裝在混凝土地基上。帶動臂部升降的油馬達(dá):初選上升速度 V =100mm/s P =6KW所以轉(zhuǎn)/分3.5.2螺柱的設(shè)計與校核螺桿是球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的主支承件,并傳動使手臂上下運(yùn)動。螺桿的材料選擇:從經(jīng)濟(jì)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距 P =6mm 梯形螺紋螺紋的工作高度 h =0.5P (3.17)=3mm螺紋牙底寬度 b =0.65P=0.656=3.9mm (3.18)螺桿強(qiáng)度11 (3.19)=3050Mpa螺紋牙剪切 =40彎曲=4555(1)當(dāng)量應(yīng)力 (3.20)式中 T傳遞轉(zhuǎn)矩Nmm螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式(3.20)得: 6225025d12+11236900d16101262250250.0292+112369000.02961012即16471pa535340pa合格(2)剪切強(qiáng)度 (旋合圈數(shù)) (3.21) (3.22) =206.8103pa =0.206Mpa=40Mpa(3)彎曲強(qiáng)度=0.48Mpa=45Mpa合格3.5.3機(jī)座的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動機(jī)身回轉(zhuǎn)的油馬達(dá):初選轉(zhuǎn)速 W =60/s N =1/6轉(zhuǎn)/秒=10轉(zhuǎn)/分由于齒輪 I =3減速器 I =30所以 n =10330=900轉(zhuǎn)/分3.6 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定3.6.1 常用的定位方式機(jī)械擋塊定位是在行程終點設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手經(jīng)減速運(yùn)行到終點時,緊靠擋塊而定位。若定位前已減速,定位時驅(qū)動壓力未撤除,在這種情況下,機(jī)械擋塊定位能達(dá)到較高的重復(fù)精度。一般可高于0.5mm,若定位時關(guān)閉驅(qū)動油路而去掉工作壓力,這時球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手可能被擋塊碰回一個微小距離,因而定位精度變低12。3.6.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作,實際上是一個三維空間的定位問題,是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡單情況下,單個量值可能是主要的。影響單個線量或角量定位誤差的因素如下:(1)定位方式不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時,定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時的速度等因素有關(guān)。(2)定位速度定位速度對定位精度影響很大。這是因為定位速度不同時,必須耗散的運(yùn)動部件的能量不同。通常,為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度,如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率,控制驅(qū)動系統(tǒng)使運(yùn)動部件適時減速。(3)精度球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對定位精度有直接影響。(4)剛度球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時,因易產(chǎn)生振動,定位精度一般較低。(5)運(yùn)動件的重量運(yùn)動件的重量包括球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。運(yùn)動件重量的變化對定位精度影響較大。通常,運(yùn)動件重量增加時,定位精度降低。因此,設(shè)計時不僅要減小運(yùn)動部件本身的重量,而且要考慮工作時抓重變化的影響。(6)驅(qū)動源液壓的壓力波動及電壓、油溫的波動都會影響球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手的重復(fù)定位精度。因此,采用必要的穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)液壓措施。(7)控制系統(tǒng)開關(guān)控制、電液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個不相同的。這不僅是因為各種控制元件的精度和靈敏度不同,而且也與位置反饋裝置的有無有關(guān)13。本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位。3.6.3 球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手運(yùn)動的緩沖裝置緩沖裝置分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種形式。內(nèi)緩沖形式有油缸端部緩沖裝置和緩沖回路等。外緩沖形式有彈性機(jī)械元件和液壓緩沖器。內(nèi)緩沖的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,緊湊。但有時安置位置有限;外緩沖的優(yōu)點是安置位置靈活,簡便,緩沖性能好調(diào)等,但結(jié)構(gòu)較龐大。本課題所采用的緩沖裝置為油缸端部緩沖裝置。當(dāng)活塞運(yùn)動到距油缸端蓋某一距離時能在活塞與端蓋之間形成一個緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時背壓阻力,以使運(yùn)動減速直至停止,而避免硬性沖擊的裝置,稱為油缸端部緩沖裝置12-15。在緩沖行程中,節(jié)流口恒定的,稱為恒節(jié)流式油缸端部緩沖裝置。設(shè)計油缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時,(最大加速度)、(緩沖腔最大沖擊壓力)和(殘余速度)三個參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個參數(shù),然后校驗其余兩個參數(shù)。步驟如下:(1)選擇最大加速度通常,amax值按球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手類型和結(jié)構(gòu)特點選取,同時要考慮速度與載荷大小。對于重載低速球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,- 取5m/s2以下,對于輕載高速球坐標(biāo)工業(yè)機(jī)械手,-取510 m/s2(2)計算沿運(yùn)動方向作用在活塞上的外力F水平運(yùn)動時: (3.23) =0.251033.62-7=138N(3)計算殘余速度Vr (3.24)m/s3.6.4 繪制液壓系統(tǒng)圖 本機(jī)械手的液壓系統(tǒng)圖如圖3-1所示,它擁有垂直手臂的上升、下降,水平伸縮缸/的前伸、后縮,以及執(zhí)行手爪的夾緊、張開三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中,泵由三相交流異步電動機(jī)M拖動;系統(tǒng)壓力由溢流閥V1調(diào)定;1DT的得失電決定了動力源的投入與摘除。 考慮到手爪的工作要求輕緩抓取、迅速松開,系統(tǒng)采用了節(jié)流效果不等的兩個單向節(jié)流閥。當(dāng)5DT得電時,工作液體經(jīng)由節(jié)流閥V5進(jìn)入柱塞缸,實現(xiàn)手爪的輕緩抓緊;當(dāng)6DT失電時,工作液體進(jìn)入柱塞缸中,實現(xiàn)手爪迅速松開。另外,由于機(jī)械手垂直升降缸在工作時其下降方向與負(fù)荷重力作用方向一致,下降時有使運(yùn)動速度加快的趨勢,為使運(yùn)動過程的平穩(wěn),同時盡量減小沖擊、振動,保證系統(tǒng)的安全性,采用V2構(gòu)成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背壓,以平衡重力負(fù)載。3.6.5 計算和選擇液壓元件1.液壓泵的計算(1)確定液壓泵的實際工作壓力 (3-12)式中,-計算工作壓力,前以定為; -對于進(jìn)油路采用調(diào)速閥的系統(tǒng),可估為(0.51.5),這里取為1。因此,可以確定液壓泵的實際工作壓力為 (3-13)(2)確定液壓泵的流量 (3-14)式中,-為泄露因數(shù),取1.1;-為機(jī)械手工作時最大流量。 (3-15)經(jīng)計算得 =3.140帶入上式得 (3)確定液壓泵電機(jī)的功率 (3-16)式中,-為最大運(yùn)動速度下所需的流量,同前,取為3.140;-液壓泵實際工作壓力,5;-為液壓泵總效率,取為0.8;帶入數(shù)據(jù)計算得: =。2.控制元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量,在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取各控制元件。這部分在考慮具體的作業(yè)時根據(jù)詳細(xì)的要求再結(jié)合具體情況進(jìn)行詳細(xì),這里暫從略。3.油管及其他輔助裝置的選擇(1)查閱設(shè)計手冊,選擇油管公稱通徑、外徑、壁厚參數(shù)液壓泵出口流量以3.140L/MIN計,選?。灰簤罕梦凸苌晕⒋中?,選擇;其余都選為;(2)確定油箱的容量一般取泵流量的35倍,這里取為5倍,有效容積為 (3-17)3.6.6 液壓系統(tǒng)性能的驗算繪制液壓系統(tǒng)圖后,進(jìn)行壓力損失驗算。因為該液壓系統(tǒng)比較簡單,該項驗算從略。本系統(tǒng)采用液壓回路簡單,效率比較高,功率小,發(fā)熱少,油箱容量取得較大,因此,不再進(jìn)行溫升驗算。4 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 機(jī)械手的工藝過程機(jī)械手的工作均由電機(jī) 驅(qū)動,它的上升、下降、左移、右移都是有電機(jī)驅(qū)動螺紋絲桿旋轉(zhuǎn)來完成的。 分析工藝過程機(jī)械手的初始位置停在原點,按下啟動后按扭后,機(jī)械手將原點下降夾緊(T)上升右移下降放松(T)上升左移到原點,動作完成一個工作周期。機(jī)械手的下降、上升、右移、左移等動作轉(zhuǎn)換,是由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制的,而加緊、放松動作的轉(zhuǎn)換是有時間來控制的。為了確保安全,機(jī)械手右移到位后,必須在右工作臺上無工件時才能下降, 若上次搬到右工作臺上的工件尚未移走,機(jī)械手應(yīng)自動暫停,等待。為此設(shè)置了一個光電開關(guān),以檢測“無工件”信號。為了滿足生產(chǎn)要求,機(jī)械手設(shè)置了手動工作方式和自動工作方式,而自動工作方式又分為單步、單周期和連續(xù)工作方式。1) 手動工作方式:利用按鈕對機(jī)械手每一步動作進(jìn)行控制。例如,按下“下降” 按鈕,機(jī)械手下降;按下“上升”按鈕,機(jī)械手上升。手動操作可用于調(diào)整工作 位置和緊急停車后機(jī)械手返回原點。2) 單步工作方式:從原點開始,按照自動工作循環(huán)的步序,每按一次啟動按鈕,機(jī)械手完成一步動作后自動停止。3) 單周期工作方式:按下啟動按鈕,機(jī)械手按工序自動自動完成一個周期的動作,返回原點后停止。4) 連續(xù)工作方式:按下按鈕,機(jī)械手從原點,按步序自動反復(fù)連續(xù)工作,在連 續(xù)工作方式下設(shè)置兩種停車狀態(tài):正常停車:在正常工作狀態(tài)下停車。按下復(fù)位按鈕,機(jī)械手在完成最后一個 周期的工作后,返回原點自動停機(jī)。緊急停車:在發(fā)生事故或緊急狀態(tài)時停車。按下緊急停車按鈕,機(jī)械手停止 在當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)故障排除后,需手動回到原點。4.2 PLC 控制系統(tǒng)1確定輸入/輸出點數(shù)并選擇 PLC 型號1)輸入信號位置檢測信號:下限、上限、右限、左限共 4 個行程開關(guān),需要 4 個輸入端 子?!盁o工件檢測”信號:用光電開關(guān)作檢測元件,需要 1 個端子。“工作方式”選擇開關(guān):有手動、單步、單周期和連續(xù) 4 種工作方式,需要4 個輸如端子。手動操作:需要有下降、上升、右移、左移、加緊、放松 6 個按鈕,也需要6 個輸入端子。自動工作:尚需啟動、正常停車、緊急停車 3 個按鈕,也需要 3 個輸入端子。 以上共需要 18 個輸入信號。2)輸出信號PLC 的輸出用于控制機(jī)械手的下降、上升、右移、左移、加緊、放松以三個 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等,共需要 11 個輸出點。機(jī)械手從原點開始工作,需要一個 原點指示燈,也需要 1 個輸出點。所以,至少需要 6 個輸出點。由于機(jī)械手的控制屬于開關(guān)量控制,在功能上未提出特殊要求。因此任何型 號的小型 PLC 均可滿足要求。根據(jù)所需的 I/O 總點數(shù)并留有一定的備用量,可選用 FX2N-48RM,其輸入和輸出各 24 點,繼電器輸出型。FX2N-48RM 的各項工作參數(shù)已在第二章介紹,在此不在做介紹。2分配 PLC 的輸入/輸出端子PLC 的輸入輸出端子分配接線圖,如圖 5-2 所示。 圖 5-2 輸入/輸出分配接線圖所需元器件明細(xì)表4.3 PLC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計為了方便編程,可將手動和自動程序分別編出相對獨(dú)立的程序段,用跳轉(zhuǎn)指 令進(jìn)行選擇,控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)框圖,如圖 5-3 所示。選擇手動方式時,X3 接 同,跳過自動程序,執(zhí)行手動程序;選擇自動工作方式時,X3 斷開,執(zhí)行自動 程序。
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