机电传动控制课程设计报告

目录

前言 (1)

第一章绪论 (2)

1工业机械手概述 (2)

1.1工业机械手简介 (2)

1.2工业机械手的组成 (2)

1.3工业机械手的分类 (5)

1.4工业机械手的应用 (6)

2 可编程序控制器（PLC）概述 (7)

2.1 PLC的定义 (7)

2.2 PLC的系统组成 (7)

2.3 PLC的特点 (8)

第二章课程设计概述 (10)

1设计题目 (10)

2设计内容 (10)

3设计要求 (10)

4要求的设计成果 (10)

第三章设计过程 (11)

1.电气传动方案的确定 (11)

2.电气控制原理图的设计 (11)

2.1主电路的设计 (11)

2.2控制电路的设计 (12)

2.3联锁与保护环节设计 (13)

2.4绘制电气原理图 (13)

3. PLC及电器元件的选型 (13)

3.1 PLC的选择 (13)

3.2热继电器的选择 (14)

3.3熔断器的选择 (14)

4.分配PLC的I/O点地址并设计I/O电气接口连接图 (15)

4.1系统PLC的 I/O地址分配表 (15)

4.2系统PLC的I/O口接线图 (16)

5.机械手的控制系统功能流程图 (17)

6.用编程软件绘制梯形图 (18)

7.机械手控制过程的上机调试 (19)

第四章总结与心得体会 (20)

主要参考资料 (21)

前言

随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知

疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多

部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，生产中应用机械手可以提高生产的

自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环

境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

可编程序控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一。可编程控制器采用了典型的计算机机构，它主要是由CPU，电源，存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。

第一章绪论

1工业机械手概述

1.1工业机械手简介

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。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。机械手是工厂企业高度自动化的标志，它能完成许多高技术难度和繁重的体力劳动，尤其对于高温、高压、高湿度、污染等不适宜人工工作的环境中，机械手起到了不可取代的作用。

1.2工业机械手的组成

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。

图1-1工业机械手组成方框图

1.2.1执行机构

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

1.手部

即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。

2.手腕

是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。

3.手臂

手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。

4.立柱

立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。

5.行走机构

当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6.机座

机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机