毕业论文 - 直角坐标型机械手 刘振略 09124059 - 图文(6)

（3.4-4）SLM系列气缸许用动态负载图

22

第四章、控制系统设计

4.1气压传动系统设计

如图4.1-1为该机械手的气压传动系统工作原理图。它的气源是由空气压缩机（排气压力大于0.6MPa）通过快换接头进入储气罐，然后通过气源处理装置对压缩空气进行处理，即经过分水过滤器、调压阀、油雾器，然后进入各并联气路上的电磁阀，以控制气缸和手部动作。

（4.1-1） 气压传动系统原理图

手部气缸：主要完成夹紧与松开动作。气缸完成夹紧后气缸保持夹紧状态一段时间

直到机械手走到目标位置才再做松开动作，且松开后无需复位到夹紧状态（因为下个工作周期又以夹紧动作开始，可等到下个工作周期开始再进行夹紧），故可用2位3通电磁换向阀进行控制。

Z轴升降气缸：Z轴气缸为带夹紧装置的双作用气缸，防止气缸意外断气时在负载重力作用下向下运动，其夹紧装置夹紧力有弹簧提供，处于常闭，供气释放。气缸在运动过程中需要在确定位置停止运动，所以主体回路可采用中停3位4通电磁换向阀，电磁阀处于中位时可实现气缸的停止；另外气缸在下降过程中受到负载及手部重力的作用，下降时排气的气路中可加单向节流阀及防止下落速度过大（此处作为突出，其他主回路亦可加单向节流阀调节速度，或在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来调节速度）[3]。

升降气缸夹紧装置：当气缸需要向上运动时，下腔接入气口，此时可用气缸下腔的

23

压力来释放夹紧装置；当上升结束后中停时，夹紧装置需要处于夹紧状态，不给该装置供

气压；当气缸下降时，此时下腔气压不足以释放夹紧装置，可由气源直接给夹紧装置供气以打开夹紧装置。采用3伟4通电磁阀控制。

XY轴移动气缸：XY移动气缸比Z轴升降气缸只是少了夹紧装置，其主回路可选择用中停3位4通电磁换向阀控制。

4.2机械手的PLC控制设计

[4]

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机

械手进行控制.当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷[5]。

根据传动工作原理图，设定机械手的工作原点在X轴右限位，Y轴后限位，Z轴下限位位置，确定机械手工作时的控制流程图如下表所示：

表6 开机 判断是否在原点：Y-下一步、N-回归原点 Z轴汽缸向下动作（4DT，6DT工作） 到达Z轴上限位位置停止 手部汽缸夹紧（2DT工作） Z轴汽缸向上运动（3DT，5DT工作） 到达Z轴下限位位置停止 Y轴汽缸前移（9DT工作） 达到Y轴汽缸的前限位位置停止 X轴汽缸左移（7DT工作） 达到X轴的左限位位置停止 Z轴汽缸向下动作（4DT，6DT工作） 到达Z轴上限位位置停止 手部汽缸松开（1DT工作） Z轴汽缸向上运动（3DT，5DT工作） 到达Z轴下限位位置停止 Y轴汽缸后移（10DT工作） 到达Y轴汽缸的后限位位置停止 X轴汽缸右移（8DT工作） 达到X轴的右限位位置停止 24

为各个外部设备分配输入输出地址如下表：

表7

输入地址 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X008 输出地址 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y008 Y009 Y010 Y011 Y012 定时器分配：

表8

定时器 T0 内部继电器分配：

25

对应外部设备 启动按钮 停止按钮 Z轴上限位 Z轴下限位 X左限位 X右限位 Y前限位 Y后限位 手部松开限位 对应外部设备 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 7DT 8DT 9DT 10DT 启动指示灯 停止指示灯 原点指示灯 功能 夹紧工件定时1s 表9

内部继电器 M0 根据机械手的动作编写梯形图程序：

初始位置辅助继电器及夹紧装置工作状态继电器

M0为初始位置辅助继电器，当机械手位于原点时（效果图中的后右上方），M0得电；Y004，Y005为带夹紧装置工作状态继电器，其值由升降汽缸的运动状态决定，即由Y002，Y003决定，其梯形图可表示如下：

功能 机械手工作原点位置

（4.2-2）

Y010，Y011，Y012三个继电器分别对应启动，停止，原点指示灯，其中Y012（原点指示灯）在上一部已写入，剩下的梯形图可如下表示：

26