工业机械手液压及PLC控制系统设计(答辩)演示课件
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伸缩缸可以使机械手伸长或者缩短，其结构如下所示：
7
2.3 升降液压缸设计
升降缸可以使机械手上升或者下降，其结构如下所示：
8
2.4 旋转液压缸设计
本机械手采用齿条液压缸，它由两个活塞和一套齿条齿轮传动装 置组成。它将活塞的移动通过传动机构转换成齿轮的转动，从而带动 整个机械手臂部的来回转动。其结构如下所示：
4.4 PLC自动控制系统图设计
21
4.5 PLC手动控制系统图设计
22
结论
工业机械手可以代替人工在高温和危险的作 业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可 能完成的工作，降低了劳动强度，改善了劳动 环境，提高了生产效率，已经成为现代制造业 中不可或缺的一种自动化装置。因此，对工业 机械手的研究具有深刻而重要的意义！
3
1、工业机械手总体结构设计
(1)本机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即 手臂的升降、伸缩和整体旋转。
(2)采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧 凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实 现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优 点。
(3)在控制方式选择上，由于其功能只是在两个工作 台之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因 此，采用点位控制方式。
23
结束语
本次设计主要对工业机械手的机械结构、液 压系统和PLC控制系统进行设计，在设计过程 中，难免存在一些问题，恳请老师们提出宝贵 的意见，给予指导，谢谢 ！
24
Thank you！
25
18
4.2 程序总体方案设计
程序总体方案
19
4.3 I/O点数确定及PLC选型
（1）根据控制要求，需要16个输入点，11个输出 点。
（2）由于此搬运机械手输入点数不多，性能要求 不高，因此可以选用三菱公司的FX1S系列小型 的PLC控制器，它具有串行通讯功能以及紧凑的 尺寸，而且性价比非常高。
20
原理分析：
PLC指令控制电磁铁1DT 或2DT通电吸合。泵4供 油经单向阀5，流经右图 所示三位四通电磁阀右位 或左位，然后流经节流阀 和单向阀构成的调速阀， 然后直接流向手臂伸缩液 压缸，从而推动机械手手 臂做伸缩运动。
13
3.3 升降液压缸液压回路设计
升降液压缸液压回路设 计如右图所示：
原理分析：
PLC指令控制电磁铁5DT 或4DT通电吸合。泵3供 油经单向阀5，流经右图所示三位四通电磁阀左位或右位，然后流经节流阀
和单向阀构成的调速阀，
然后直接流向大臂升降液
压缸的上腔或下腔，从而
推动机械手做下降或上升
运动。
14
3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计
回转液压缸液压回路设 计如右图所示：
原理分析：
17
4.1 控制要求分析
（1）此工业机械手是在两个工作台之间搬运工件，其动作 比较简单，故选用限位开关进行定位。
（2）此工业机械手应用于自动生产线上，因此，它应该能 够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。
（3）该工业机械手也具有手动运行模式，通过手动操作， 可以按照要求更改各限位开关的位置 ，从而改变机械手 工作的起始位置和终止位置，使其具有一定的灵活性。
PLC指令控制电磁铁6DT 或7DT通电吸合。泵3供 油经单向阀5，流经右图 所示三位四通电磁阀左位 或右位，然后流经节流阀 和单向阀构成的调速阀， 然后直接流向大臂回转液 压缸，从而推动机械手大 臂做左右摆动运动。
15
3.5 机械手整个液压系统设计
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4、工业机械手控制系统设计
4.1 控制要求分析 4.2 程序总体方案设计 4.3 I/O点数确定及PLC选型 4.4 PLC自动控制系统图设计 4.5 PLC手动控制系统图设计
工业机械手机械结构设计21手指夹紧液压缸设计22伸缩液压缸设计23升降液压缸设计24旋转液压缸设计25机械手整体机械结构设计本次设计的工业机械手手爪采用滑槽杠杆式结构夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构其结构如下所示
工业机械手液压及PLC控 制系统设计
• 姓 名：廖佳峰 • 专 业：机械工程及自动化 • 指导老师：王俊飞 讲师
9
2.5 机械手整体机械结构设计
机 械 手 整 体 结 构 如 右 图 所 示
10
3、工业机械手液压系统设计
3.1 夹紧液压缸液压回路设计 3.2 伸缩液压缸液压回路设计 3.3 升降液压缸液压回路设计 3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计 3.5 机械手整个液压系统设计
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3.1 夹紧液压缸液压回路设计
夹紧液压缸液压回路 设计如右图所示：
原理分析：
PLC控制程序指令控制电 磁铁3DT通电吸合或断电 跳开，泵4供油，此时此
两位四通电磁阀处于右位
或左位，液压油直接流进
机械手手指夹紧液压缸的
右腔或左腔，从而拉动滑
槽杠杆式手部结构夹紧工
件或放松工件。
12
3.2 伸缩液压缸液压回路设计
手臂伸缩液压缸液压回路 设计如右图所示：
4
2、工业机械手机械结构设计
2.1 手指夹紧液压缸设计 2.2 伸缩液压缸设计 2.3 升降液压缸设计 2.4 旋转液压缸设计 2.5 机械手整体机械结构设计
5
2.1 手指夹紧液压缸设计
本次设计的工业机械手手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作 用弹簧复位式结构，其结构如下所示：
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2.2 伸缩液压缸设计
1
目录
1、工业机械手总体结构设计 2、工业机械手机械结构设计 3、工业机械手液压系统设计 4、工业机械手控制系统设计
2
设计背景
目前，机械手的主要经历分为三代。 第一代机械手主要靠人工进行控制，控制方式为 开环式，没有识别能力。 第二代机械手具有电子计算机控制系统，具有视 觉、触觉、听觉能力等。 第三代机械手能够独立完成工作过程中的任务， 它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展 成为柔性系统FMS和柔性单元FMC中重要一环。 目前我国的工业机械手技术及其工程应用水平和 国外比还是有一定得距离，因此，进行机械手的研 究设计具有重要意义。
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2.3 升降液压缸设计
升降缸可以使机械手上升或者下降，其结构如下所示：
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2.4 旋转液压缸设计
本机械手采用齿条液压缸，它由两个活塞和一套齿条齿轮传动装 置组成。它将活塞的移动通过传动机构转换成齿轮的转动，从而带动 整个机械手臂部的来回转动。其结构如下所示：
4.4 PLC自动控制系统图设计
21
4.5 PLC手动控制系统图设计
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结论
工业机械手可以代替人工在高温和危险的作 业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可 能完成的工作，降低了劳动强度，改善了劳动 环境，提高了生产效率，已经成为现代制造业 中不可或缺的一种自动化装置。因此，对工业 机械手的研究具有深刻而重要的意义！
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1、工业机械手总体结构设计
(1)本机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即 手臂的升降、伸缩和整体旋转。
(2)采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧 凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实 现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优 点。
(3)在控制方式选择上，由于其功能只是在两个工作 台之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因 此，采用点位控制方式。
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结束语
本次设计主要对工业机械手的机械结构、液 压系统和PLC控制系统进行设计，在设计过程 中，难免存在一些问题，恳请老师们提出宝贵 的意见，给予指导，谢谢 ！
24
Thank you！
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4.2 程序总体方案设计
程序总体方案
19
4.3 I/O点数确定及PLC选型
（1）根据控制要求，需要16个输入点，11个输出 点。
（2）由于此搬运机械手输入点数不多，性能要求 不高，因此可以选用三菱公司的FX1S系列小型 的PLC控制器，它具有串行通讯功能以及紧凑的 尺寸，而且性价比非常高。
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原理分析：
PLC指令控制电磁铁1DT 或2DT通电吸合。泵4供 油经单向阀5，流经右图 所示三位四通电磁阀右位 或左位，然后流经节流阀 和单向阀构成的调速阀， 然后直接流向手臂伸缩液 压缸，从而推动机械手手 臂做伸缩运动。
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3.3 升降液压缸液压回路设计
升降液压缸液压回路设 计如右图所示：
原理分析：
PLC指令控制电磁铁5DT 或4DT通电吸合。泵3供 油经单向阀5，流经右图所示三位四通电磁阀左位或右位，然后流经节流阀
和单向阀构成的调速阀，
然后直接流向大臂升降液
压缸的上腔或下腔，从而
推动机械手做下降或上升
运动。
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3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计
回转液压缸液压回路设 计如右图所示：
原理分析：
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4.1 控制要求分析
（1）此工业机械手是在两个工作台之间搬运工件，其动作 比较简单，故选用限位开关进行定位。
（2）此工业机械手应用于自动生产线上，因此，它应该能 够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。
（3）该工业机械手也具有手动运行模式，通过手动操作， 可以按照要求更改各限位开关的位置 ，从而改变机械手 工作的起始位置和终止位置，使其具有一定的灵活性。
PLC指令控制电磁铁6DT 或7DT通电吸合。泵3供 油经单向阀5，流经右图 所示三位四通电磁阀左位 或右位，然后流经节流阀 和单向阀构成的调速阀， 然后直接流向大臂回转液 压缸，从而推动机械手大 臂做左右摆动运动。
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3.5 机械手整个液压系统设计
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4、工业机械手控制系统设计
4.1 控制要求分析 4.2 程序总体方案设计 4.3 I/O点数确定及PLC选型 4.4 PLC自动控制系统图设计 4.5 PLC手动控制系统图设计
工业机械手机械结构设计21手指夹紧液压缸设计22伸缩液压缸设计23升降液压缸设计24旋转液压缸设计25机械手整体机械结构设计本次设计的工业机械手手爪采用滑槽杠杆式结构夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构其结构如下所示
工业机械手液压及PLC控 制系统设计
• 姓 名：廖佳峰 • 专 业：机械工程及自动化 • 指导老师：王俊飞 讲师
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2.5 机械手整体机械结构设计
机 械 手 整 体 结 构 如 右 图 所 示
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3、工业机械手液压系统设计
3.1 夹紧液压缸液压回路设计 3.2 伸缩液压缸液压回路设计 3.3 升降液压缸液压回路设计 3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计 3.5 机械手整个液压系统设计
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3.1 夹紧液压缸液压回路设计
夹紧液压缸液压回路 设计如右图所示：
原理分析：
PLC控制程序指令控制电 磁铁3DT通电吸合或断电 跳开，泵4供油，此时此
两位四通电磁阀处于右位
或左位，液压油直接流进
机械手手指夹紧液压缸的
右腔或左腔，从而拉动滑
槽杠杆式手部结构夹紧工
件或放松工件。
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3.2 伸缩液压缸液压回路设计
手臂伸缩液压缸液压回路 设计如右图所示：
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2、工业机械手机械结构设计
2.1 手指夹紧液压缸设计 2.2 伸缩液压缸设计 2.3 升降液压缸设计 2.4 旋转液压缸设计 2.5 机械手整体机械结构设计
5
2.1 手指夹紧液压缸设计
本次设计的工业机械手手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作 用弹簧复位式结构，其结构如下所示：
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2.2 伸缩液压缸设计
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目录
1、工业机械手总体结构设计 2、工业机械手机械结构设计 3、工业机械手液压系统设计 4、工业机械手控制系统设计
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设计背景
目前，机械手的主要经历分为三代。 第一代机械手主要靠人工进行控制，控制方式为 开环式，没有识别能力。 第二代机械手具有电子计算机控制系统，具有视 觉、触觉、听觉能力等。 第三代机械手能够独立完成工作过程中的任务， 它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展 成为柔性系统FMS和柔性单元FMC中重要一环。 目前我国的工业机械手技术及其工程应用水平和 国外比还是有一定得距离，因此，进行机械手的研 究设计具有重要意义。