机械手臂搬运加工流程控制

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目录

第1章机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析 (2)

1.1机械手臂搬运加工流程控制过程描述 (2)

1.2机械手臂搬运加工流程控制工艺分析 (2)

第2章机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计 (5)

2.1机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成 (5)

2.2机械手臂搬运加工流程控制方法分析 (5)

2.3机械手臂搬运加工流程控制系统的I/O分配 (5)

2.4机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计 (6)

第3章机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计 (8)

3.1机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计 (8)

3.2机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计 (8)

第4章机械手臂搬运加工流程控制监控系统设计 (10)

4.1PLC与上位监控软件通讯 (10)

4.2上位监控系统组态设计 (10)

4.3实现的效果 (11)

第5章机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析 (13)

5.1机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题 (13)

5.2结果分析 (13)

课程设计心得 ................................................... 错误!未定义书签。参考文献.. (15)

附录 (16)

第1章机械手臂搬运加工流程控制

1.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述

如图所示，有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。

图1-1 机械手臂搬运加工流程控制过程示意图

1.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、

轻工和原子能等部门。

目前机械手的主要发展经历可以分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能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和柔性制造单元FMC中重要的环节。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。

机械手的运动机构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、

慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。

本次设计使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工；当工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。当第二加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置输送带B送出，并由7段数码管显示出加工完成的数次。动作示意图如图1-2所示。

图1-2 机械手控制动作示意图

第2章机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计

2.1 机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成

本设计制信号的传感器选择位移传感器和压力传感器。及A/D转换器等。机械臂的上升下降和左右移动用位移传感器，夹紧释放用压力传感器。执行机构由手,手臂等组成。手是抓取机构，手臂是传动机构。由传动系统进行机械手的移动，手臂也起到了支撑的作用。常用传动机构有液动,气动等，本设计选择的是气动。控制系统的主要作用是机械手按一定的方向位置进行移动。简单的机械手不采用专用的控制系统，只是采用形成开关,继电器,控制阀等机型控制，使得机械手按照一定方向机型运动。

2.2 机械手臂搬运加工流程控制方法分析

本次的设计使用的是THWJX-1型机械手实物教学实验装置。本装置需采用晶体管输出型可编程控制器，可同时输出两路脉冲到步进电机驱动器，控制步进电机运行。由于机械手系统的输入/输出点少，要求电气控制部分体积小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，该机械手的控制为纯开关量控制，且I/O 点数不多，考虑留有一定的裕量，故选用日本三菱公司生产的多功能小型FX1N-24MT-D主机。

2.3 机械手臂搬运加工流程控制系统的I/O分配

根据机械手动作的要求及机械手实物教学实验装置说明指导，输入、输出点分配情况如表2-1所示。

表2-1 PLC的I/O分配表