机械手毕业论文(5)

夹紧结构形式多样、有机械式、吸盘式和电磁式等。有的夹紧机构还带有传感装置和携带工具进行操作的装置。本设计采用机械式夹紧装置。

机械式夹紧是最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动的方式和模仿人手的动作，可分为回转型、直进型；按夹持方式可分为内撑式、外撑式和自锁式；按手指数目可分为二指式、三指式、四指式；按动力来源可分为弹簧式、气动式、液压式等。本设计采用二指式手爪。由可编程控制器控制电磁阀动作，从而控制手爪的开闭。手爪的回转则用一个直流电动机完成，同时通过两个限位开关完成回转角度的限位，一般可设置在180度。

3.3 躯干

躯干有底盘和手臂两部分组成。

底盘是支撑机械手的全部重量并能带动手臂旋转的机构。底盘采用一个直流电动机驱动，底盘旋转时带动一个旋转编码盘旋转，机械手每旋转三度发出一个脉冲，由传感器检测并送入可编程控制器，从而计算底盘旋转的角度。同时，在底盘上装有限位开关，最大旋转角度可达180度。

手臂是机械手的主要部分，它是支撑手爪、工件使它们运动的机构。本设计手臂由横轴和竖轴组成、可完成伸缩、升降的运动。手臂采用电动机带动丝杠、螺母来实现伸缩和

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升降运动。由可编程控制器发出信号控制步进电机运转，同时在两轴的两端分别加限位开关限位。采用丝杠、螺母结构传动的特点是易于自锁、位置精度较高，传动效率较高。

3.4 旋转编码盘

机械手底盘和躯干每旋转3度发出一个脉冲，并把信号送回可编程控制器来得到转过的准确的角度。编码盘的机构如图3-1。

图3-1 旋转编码盘

可以通过改变程序中计数器C0的初值来确定所要转过的角度，这里可以通过用计算机读出指令表，然后修改得到不同的控制角度。

综上所述，根据机械手的各部分要求条件可确定本设计机械手控制系统所选器材列表如表3-1。

表3-1所选器材列表名称 PLC 电磁阀 按钮 连接导线 型号或规格 FX1N-60MR VF3130 LA10-1H 数量 1 1 13 若干 名称 限位开关 转换开关 熔断器

型号或规格 LX19-111 LW6-5 RC1A-30/15 数量 8 1 2

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第4章 控制系统设计

4.1 控制系统硬件设计

机械手电气控制系统，除了有多工步特点之外，还要求有连续控制和手动控制等操作方式。工作方式的选择可以很方便地在操作面板上表示出来，在手动方式时可以通过手动按钮来实现，其控制面板如下图4-1。当旋钮打向回原点时，系统自动地回到右上角位置待命。当旋钮打向连续时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。

图4-1 控制面板示意图

4.1.1 PLC梯形图中的编程元件

设计选用FX1N－60MR，其输入继电器（X）36点，输出继电器(Y)24点，辅助继电器(M)384点，状态继电器(S)1000点，定时器(T)256点，计数器(C)，数据寄存器(D)等。

特殊辅助继电器

M8000——运行监控（PLC运行时自动接通，停止时断开）； M8002——初始脉冲（仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期）； M8005——PLC后备锂电池电压过低时接通；

M8011——10ms时钟脉冲； M8013——100ms时钟脉冲； M8012——1s时钟脉冲； M8014——1min时钟脉冲。

4.1.2 PLC的I/O分配

根据机械手动作的要求，输入、输出分配如表4-1所示。

表4-1 PLC输入/输出分配表

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输入信号 手动 回原位 连续 回原位 启动 停止 下降 上升 夹紧 松开 手顺转 手逆转 底盘顺转 底盘逆转 下限位 上限位 前限位 后限位 底盘顺限位 底盘逆限位 手顺限位 手逆限位 底旋转脉冲 前行 后退 SA SA SA SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SB12 SB13

输出信号 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X30 X31 夹紧 手顺转 手逆转 底盘顺转 底盘逆转 前进/后退步进电机 上升/下降步进电机 YA0 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 YA 7 YA 8 YA 9 YA10 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12

4.1.3 机械手控制系统的外部接线图

PLC外部电气接线图如下图4-2

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