压铸机自动浇铸机械手

摘要

本文简要介绍了工业机器人的概念，浇注机械手硬件和软件的组成，机械手各个部件的整体尺寸设计。本文着重对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转液压缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的液压系统，绘制了机械手液压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。

关键词：工业机器人机械手浇注机械手

Abstract

At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic.The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm.

KEY WORDS:industrial robot manipulator pump air pressure drive

第1章绪言

机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，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力大的特点，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。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

1.1 机械手的分类

机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。

在国外，目前主要是搞第一类通用机械手，国外称为机器人。本课题所做的机械手是属于第三类机械手。

1、简史

机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。

1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。

1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。

1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。

联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。

前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。

目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。

第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。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制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环。

2、应用简况

现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。

有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变。

机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。

国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。

国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。

采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。

3、发展趋势

目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。

在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。

此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。

在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。

此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。

视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。

触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。

更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。

1.2机械手的组成

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互关系如下图：

1、执行机构

( 如图1.2-1所示 )

图1.2-1

（1）手部

手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给手腕，以转动、伸屈手腕，开闭手指。

机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。

本课所做的机械手采用二指形状。

（2）手臂

手臂有无关节和有关节手臂之分

本课所做的机械手的手臂采用无关节臂

手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。

本课题所做的机械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左转、右转三个方向的定位均采用行程开关控制，以保证定位的精度。

躯干是安装手臂、动力源和执行机构的支架。

2、驱动机构

驱动机构主要有四种：液压驱动、液压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压液压用的最多，占90%以上，电动、机械驱动用的较少。

液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。

液压驱动所采用的元件为液压缸、液压马达、气阀等。一般采用4-6个大液压，个别的达到8-10个大液压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，液压系统容易生锈。

为了减少停机时产生的冲击，液压系统装有速度控制机构或缓冲机构。

电气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、变速箱等。

电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机构和控制系统可以采用统一形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。

机械驱动只用于固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整。

本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升、下降方面。采用手臂的左转、右转、手臂的夹紧、放松方面。

3、控制系统

机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等。

控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。

1.3 应用机械手的意义

随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

一、以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

二、以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产

应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。

综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。

第2章总体技术方案及系统组成

2.1 原始数据

用途：用于冷室压铸机浇铸铝合金溶液。

规格参数

浇包最大容量：8公斤自由度数：3个坐标型式：类似球坐标手臂运动参数：

回转（φ）：110°俯仰（θ）：54°浇包最大倾转角（θ1）：70°驱动方式：液压控制方式：继电器固定程序控制

2.2工作要求

机械手的工艺流程：

机构简图

2.3 系统组成

本基械手系统由机体，传送机构，动力源和控制装置四部分组成。传送机构主要由伸缩臂及抓紧机构所组成；动力源由液压驱动和机械驱动两种形式构成控制装置主要由自动控制和手动控制两部分组成。

2.4 总体技术方案

毕业设计的目的就是要把我们所学的比较分散的知识综合起来，并进行灵活运用。现在的发展趋势是机电一体化，因此，我们的毕业设计是要我们将“机”、“电”、“液”三者合并起来。

“机”即是指机械，机械手的动作过程可以分五部分，即机械手的上升下降、机械手的前伸后缩、机械手的加紧放松、机械手的左转右转、小车的前进后退。这五部分中我们靠机械完成机械手的上升下降动作，即本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升、下降方面。

滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放入适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杆传动是带动滚珠沿螺纹轨道滚动。滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或者其他直线运动副相比，有以下特点：

1）传动效率高一般滚珠丝杠副的传动效率达85%-98%，为滑动丝杠副的3-4倍。

2）运动平稳滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，低速时无爬行。

3）能源预紧预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。同

时增加的摩擦力矩相对不大。

4）工作寿命长滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杠副的4-10倍以上.

5）定位精度和重复定位精度高由于滚珠丝杠副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸的补偿的膨胀，因此，可以达到较高的定位精度和重复定位精度。

6）同步性好用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的运动部件。可以得到较好的同步运动。

7）可靠性高润滑密封装置结构简单，维修方便。

8）不自锁用于垂直运动，必须在系统中附加自锁或制动装置。

9）经济性差，成本高由于结构工艺复杂，故制造成本高价格往往以 mm计。

经过计算，选择如下：

电动机型号： Y802-2

功率： 1.1W

丝杠型号： Tr40×7

2.4.1 动作分析

工业机械手的机械机构是指它的执行系统，是机械手抓持工件、进行操作及各种运动的机械部件。机械部件主要包括手部，手臂前后伸缩部分，手臂上下升降部分腰转部分以及机座和行走机构。

2.4.2 手部

手部：包括杠杆手指，单向作用式握紧油缸等。其工作原理：物体进入手指后，拉杆手油缸作用，通过拉杆带动杠杆手指回转，实现握紧或松开动作。

1) 手臂的前后伸缩部分

手臂的前后伸缩部分由直线油缸带动实现。

当直线油缸工作时通过活塞杆行程的变化，完成手臂的伸缩运动。

2) 手臂的上下升降部分

手臂的上下升降部分是由电动机、丝杆传动副、立柱等部分组成。

当电动机工作时，通过联轴器转动丝杆，由于丝杆螺母周受到立柱的径向转动限制，使得螺母及手臂架只能作上下运动。

3) 腰转部分

腰转部分主要由转盘和回转油缸组成。

当压力油进入回转油缸时，回转油缸的回转轴回转，通过活塞杆的伸缩带动转盘的转动，从而实现机械手的左右转动，

4) 行走机构

行走机构主要是由电动机、齿轮、带轮等组成。

当电动机工作时，通过齿轮、带轮的传动，带动小车的轮子转动，从而实现行走。

第3章手部结构设计

3.1 夹持式手部结构

夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。

3.1.1手指的形状和分类

夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。

3.1.2 设计时考虑的几个问题

(一)具有足够的握力(即夹紧力)

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

(二)手指间应具有一定的开闭角

两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。

(三)保证工件准确定位

为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。

(四)具有足够的强度和刚度

手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。

(五)考虑被抓取对象的要求

根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点， 两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V 型，其结构如附图所示。

3.1.3手部夹紧液压缸的设计

1、手部驱动力计算

本课题液压机械手的手部结构如图3-1所示：

图3-1齿轮齿条式手部

其工件重量G=8公斤，

V 形手指的角度 1202=?，mm R mm b 24120=>=,摩擦系数为10.0=f

(1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为:

R

b p 2=N (2)根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式:

)(5.0?θ-=tg N

)

(25)42560(55.0'N tg =-??= 所以

R

b p 2=N )(245N = (3)实际驱动力:

η

21K K p p ≥实际 1、因为传力机构为齿轮齿条传动，故取94.0=η，并取5.11=K 。若被抓取工件的最

大加速度取g a 3=时，则:412=+

=g a K 所以)(156394

.045.1245N p =??=实际 所以夹持工件时所需夹紧液压缸的驱动力为N 1563。

2、液压缸的直径

本液压缸属于单向作用液压缸。根据力平衡原理，单向作用液压缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:

z t F F P

D F --=421π

式中: 1F - 活塞杆上的推力，N

t F - 弹簧反作用力，N

z F - 液压缸工作时的总阻力，N

P - 液压缸工作压力，Pa

弹簧反作用按下式计算:

)1(s G F f t +=

n D Gd G f 3141

=

Gf =n D Gd 314

18

式中:f G - 弹簧刚度，N/m

1- 弹簧预压缩量，m

s - 活塞行程，m

1d - 弹簧钢丝直径，m

1D - 弹簧平均直径，.

n - 弹簧有效圈数.

G - 弹簧材料剪切模量，一般取Pa G 9104.79?=

在设计中，必须考虑负载率η的影响，则:

t F p D F -=421η

π

由以上分析得单向作用液压缸的直径:

η

πp Ft F D )(41+= 代入有关数据，可得

=f G n

D Gd 31418=4

333915)1030(8)105.3(104.79??????--

)/(46.3677m N =

)1(s G F f t +=

)

(6.220106046.36773

N =??=- 所以:=D pn Ft F π)1(4+=610

5.0)

6.220490(4??+?π )(23.65mm =

查有关手册圆整，得mm D 65=

由3.02.0/-=D d ,可得活塞杆直径:mm D d 5.1913)3.02.0(-=-=

圆整后，取活塞杆直径mm d 18=校核，按公式][)4//(21σπ≤d F

有:5.0])[/14(σπF d ≥

其中，[σ]MPa 120=，N F 7501=

则:5.0)120/4904(??≥πd

1828.2≤=

满足实际设计要求。

3、缸筒壁厚的设计

缸筒直接承受压缩压力，必须有一定厚度。一般液压缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:

][2/σδp DP =

式中:6- 缸筒壁厚，mm

D - 液压缸内径，mm

p P - 实验压力，取P P p 5.1=, Pa

材料为:ZL3,[σ]=3MPa

代入己知数据，则壁厚为:

][2/σδp DP =

)

(5.6)1032/(1066565mm =????= 取mm 5.7=δ，则缸筒外径为:)(8025.7651mm D =?+=

第4章手腕结构设计

4.1 手腕的自由度

手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油(气)缸，因此我们选用回转液压缸。它的结构紧凑，但回转角度小于

360，并且要求严格的密封。

4.2 手腕的驱动力矩的计算

4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩

手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。

1.工件

2.手部

3.手腕

图4-1手碗回转时受力状态

手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:

封摩偏惯驱M M M M M +++=

式中: 驱M - 驱动手腕转动的驱动力矩(cm N ?);

惯M - 惯性力矩(cm N ?);

偏M - 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸的动片)对转动轴

线所产生的偏重力矩(cm N ?).

封M - 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力

矩(cm N ?);

下面以图4-1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算:

1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M 悦

若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为ω，起动过程所用的时间为

物料分拣机械手自动化控制系统设计

物料分拣机械手自动化控制系统设计 摘要 机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对物料分拣机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气动驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 关键词:机械手；可编程控制器；自动化控制；物料分拣

目录 第一章前言 (1) 1.1研究的目的及意义 (1) 1.2主要研究的内容 (1) 第二章控制系统的组成结构和性能要求 (2) 2.1控制系统的组成结构 (2) 2.2控制系统的性能要求 (2) 第三章传感器的选择 (4) 第四章控制系统PLC的选型及控制原理 (6) 4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (6) 4.2 PLC种类及型号选择 (10) 4.3 I/O点数分配 (10) 4.4 PLC外部接线图 (11) 4.5机械手控制原理 (12) 第五章 PLC程序设计 (14) 5.1总体程序框图 (14) 5.2初始化及报警程序 (15) 5.3手动控制程序 (16) 5.4自动控制程序 (16) 第六章总结与展望 (19) 参考文献 (20) 谢辞 (21)

注塑机机械手编程操作方法

650注塑机机械手编程操作方法 1.先原点复归，按“原点复归”后，按下“?□”（开始/停止键），机械手自动原点复归； 2.动作顺序编程： 原点直线移动等待点（X轴、Y轴的值要设置，Z轴为0）姿势复归姿势复归时间（），姿势监控（5S） 开模完成直线移动下降点1（X轴、Y轴值和等待点一样，Z轴要设置）直线移动前行点1（模具）（X轴、Z轴的值不变和下降点1一样，Y轴值要设置）计时（）治具闭（吸着1使用或夹具1使用）计时T13（） 直线移动后退点1（X轴、Z轴的值不变；Y轴的值可以和等待点的一样）直线移动上升点1（X轴和Y轴的值不变，Z的值为0）姿势动作（姿势时间1S，姿势监控5S）允许合模直线移动前行点2（X轴不变，和等待点一样，Z值为0，Y轴值变大，要设置）直线移动横出点1（X轴的值变大，到达工作台上方，Y轴不变和前行点一样，Z轴为0）直线移动下降点2（到工作台面，X轴和Y轴的值不变，Z轴的值变大）治具开（吸着1使用或夹取1使用）计时直线移动上升点2（和横出点1的值一样,X轴，Y轴不变，Z值为0）直线移动 横入点（Y轴、Z轴的值不变，X轴变小，这里可以取等待点的X,Y,Z 轴点的数值）返回

3.设置要领 原点复归 等待点（最好是在开模后动、定模之间距离的一半的上方，以不挂到零件为好，这里X值、Y值都设置[X1，Y1]，Z值为[Z1=0]） 姿势复归（不用设置） 开模完成 下降点1（下降高度以能吸住零件为准，X、Y值和等待点一样[X2=X1，Y2=Y1]，Z值要设置[Z2]） 前行点1（X轴值X3=X1，Z轴值Z3=Z2，Y轴的值要设置[Y3]） 计时（），主要防止吸不住零件； 治具闭（选择吸着1使用或者夹取1使用） 计时T13 后退点1（X轴值X4=X2=X1,Y轴值Y4=Y2，Z轴值Z4=Z2） 上升点1（X轴值X5=X1，Y5=Y1，Z5=Z1=0） 姿势动作 允许合模 前行点2（X轴值X6=X1,Z轴值Z6=Z1=0，Y轴值[Y6]要设置） 横出点（X轴值要设置[X7],Y轴值Y7=Y6，Z轴值Z7=Z1=0） 下降点2（X轴值X8=X7，Y轴值Y8=Y7=Y6，Z轴值要设置[Z8]） 治具开（选择吸着1使用或者夹取1使用） 上升点2（X轴值X9=X8=X7，Y轴值Y9=Y8=Y7=Y6，Z轴值Z9=Z1=0）横入点=前行点2（X轴值X10=X6=X1，Y轴值Y10=Y6，Z轴值Z10=Z1=0）返回 Y轴 X轴 Z轴

(完整版)基于plc的机械手控制系统设计

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。 本文将通过西门子PLC控制机械手，PLC是可编程控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用的工业自动化控制装置。随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能。目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。该系统利用西门子PLC，在步进电机驱动下，完成对机械手在搬运过程中的下降、夹紧、上升、右旋、下降、放松、上升、左旋等全过程自动化控制，并对非正常情况实行自动报警和自动保护，实现企业的机电一体化，提高企业的生产效率。

机械手控制设计

机械手的步进控制 摘要 摘要: 本文主要介绍机械手的发展和应用。首先对机械手的发展背景和定义做了介绍，随后给出了机械手的基本构造，并对机械手的应用做了简单的分类。最后对机械手的发展趋势进行了展望。 关键词:机械手:发展;应用 引言： 近年来由于机电体化在工业各个领域的应用，机械设备的自动化控制显得越来越重要。随着工业的发展和产品的高级化及复杂化，要求人们必须提高工作效率和适应恶劣环境的能力，增加了工人的劳动强度，甚至于危及到生命。因此机械手就在这样情况下诞生了，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识:它能部分地代替人工操作:能按照生产工艺的要求，遵循定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸:能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善I人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现I业生产机械化和自动化的步伐用。 机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三白由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直

和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。 可编程控制器PLC是-种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。 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。 控制要求 1在传输带A的端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。机械手在原位时，按下启动按钮，系统启动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A 停。传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A 上搬到传送带B(连续运转)上。机械手返回原位后，自动再启动传送带A运转，进行下一个循环。 2.按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。机械手的上升／下降和左移／右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。夹紧／放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

(完整word版)注塑机机械手

目录 题目：模具注塑机机械手控制电路设计 (1) 前言 (3) 引言 (3) 一、机械手的发展与应用现状 (3) 二、机械手的前景及方向 (5) 三、本课题的研究意义 (6) 第一章机械手硬件设计 (7) 一、机械手的总体设计 (7) 二、机械手的动作过程 (8) 三、主要部件及零件及要求 (8) 四、运动方式和工作过程 (8) 五、PLC控制方式 (8) 第二章电路设计 (9) 一、主线路 (9) 二、PLC控制及I/O分配 (9) 第三章软件设计 (12) 一、编程工具 (12) 二、梯形图如下 (13) 三、指语句令表 (15) 第四章整机调试 (18) 一、手动控制过程 (18) 二、自动运行控制过程 (18) 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)

题目：模具注塑机机械手控制电路设计 作者：王家欢 【摘要】 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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，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力大的特点，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。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。本文设计的机械手属于混合式机械手,它综合了电动式和气动式机械手的优点,既节省了行程开关和PLC的I/O 端口,又达到了简便操作和精确定位的目的。 【关键字】 气动机械手、注塑机机械手、机械手控制电路设计、PLC控制

示教机械手控制系统设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 0前言 / 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到 生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因为，它能大大地 改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单 位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的 场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受 到各工业部门的重视。在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本课题拟开 发物料搬运机械手，采用的德 结束语 目录 0前言 0 1 课程设计的任务和要求 ...................................................................... 1 课程设计的任务 ............................................................................ 1 课程设计的基本要求 (3) 2总体设计 (3) PLC 的选型 端子分配图 3 PLC 程序设计 设计思想... 顺序功能图 4程序调试说明 参考文献

国西门子S7-200系列PLC对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。我们利用可编 程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产 机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。 、1课程设计的任务和要求 课程设计的任务 1）示教机械手控制系统设计 2）示教机械手系统示意图如下图所示

自动化机械手臂厂家

为了提高工厂的生产效率，很多工厂都在逐步的实现生产的自动化。“时间就是金钱”要提高生产效率就要争分夺秒，使用更高速，更灵活，更高负载的机械手设备，实现自动化生产，使生产的效能如虎添翼。使用机械手可以应对人工流失率高，交货周期缩短，安全问题等多方面的挑战。工厂员工跳槽较为频繁，而部分工人也在农历新年会返乡不在回工厂去，雇主必须不断培训新员工，会因此影响产品品质和生产效率，而采用机械手，没有这方面的顾虑，另外，机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质，并且更加安全。 为什么要选择机械手呢？ 节省人工：机械手取出产品放置在输送带或承接台上，只需一人看管或一人同时看两台甚至更多台机器，可节省人工，做成自动流水线更能节省厂地，使整厂规划更小更紧凑精致。 周期稳定、效益更高：人会说谎甚至造假，机器不会。用人生产取件，每天产量忽高忽低，同时人会找理由遮盖自己工作不足。机器生产周期是多少就是多少，永远不变，便於生产管理，长远来看最符合老板利益，因为使用了机械手，同样的厂房，同样的设备，同样的条件，由於生产周期的稳定，无形中就提高了产量，而提高的这部分产量就是净利润。

提高效率：可以使每一件的产品生产时间固定化，容易使产品的成品率提高，提高竞争力度：使用机械手，提升车间形象，品质得到保证，更可准确计算产量，提升企业竞争力度。 随着我国科技的进步、机器设备研发程度的不断提高，机械手必将有良好的发展前景，未来自动机械手呈现出重复精度高、定位准确、模块化、机电一体化的发展趋势。 芜湖大正百恒自动装备有限公司是一家专业研发生产销售机械手的自动科技公司，其生产的各类机械手(双臂回斜式机械手、回斜式机械手、双截单臂回斜式机械手、立式注塑机专用机械手、单臂回斜式机械手、中型一轴伺服横走式机械手、中型两轴伺服横走式机械手、CNC悬挂式全伺服机械手、CNC开放式全伺服机械手、中型三轴牛头式伺服机械手、重型三轴牛头式机械手、重型三轴牛头式伺服机械手)，类型丰富，控制精度高，性能优异，价格实惠，是您减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、提升工厂形象的好选择。

机械手自动操作控制的PLC程序设计

中北大学 信息商务学院 课程设计说明书 学生姓名：学号： 系：机械自动化系 专业：机械设计制造及其自动化 题目：数控技术课程设计 ——机械手自动操作控制的PLC程序设计 指导教师：职称: 职称: 2016年12月5日

中北大学 信息商务学院 课程设计任务书 2016/2017 学年第 1 学期 所在系：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：学号： 课程设计题目：数控技术课程设计 —机械手自动操作控制的PLC程序设计起迄日期：2016年12月5日～2016年12月9日课程设计地点：中北大学信息商务学院 指导教师： 系主任：暴建岗 下达任务书日期: 2016 年12月 5日

课程设计任务书 1．设计目的： 通过对机械手自动操作控制的PLC程序设计，使学生在熟练机械手的动作顺序与原理的基础上，学会应用PLC。 2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 机械手将工件从A工作台搬到B工作台。机械手的工作过程由8个动作完成一个循环，如图所示。取放工件的上升/下降和左移/右移分别用YV1、YV3、YV4和YV5控制，夹具的夹紧和放松由电磁阀YV2控制。当工件搬到B工作台返回时，用光电开关SQ7发出无工件信号。 （1）采用内部移位寄存器M100~ M117逐位输出方式实现顺序控制，移位条件是对各限位开关（SQ1~SQ6）的状态检测来决定。 （2）夹紧或放松动作，分别用定时器T450、T451延时控制。 （3）采用具有保持功能的辅助继电器M202驱动夹紧阀。 通过本课程设计,完成 ①输入输出信号分析与PLC I/O分配图 ②PLC选型 ③主要元器件型号的选择 ④主接线图设计 ⑤完成梯形图设计并完成相应指令。 3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

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机械手控制系统设计 摘要 在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。 本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU 226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。 通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。 关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图

II The Design of Manipulator Control System ABSTRACT In industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved. The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient. The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in key skills and basic skills training. Key Words: Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram

机械手及控制系统设计

河北工程大学 课程设计指导说明书 课程题目: 机械手及控制系统设计 专业: 机械设计制造及其自动化—机电方向 班级: 机制11班 姓名: 唐科 学号 110070118 指导老师: 杨玉敏 目录 第一章绪论 1、1 题目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、2 题目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、3 气动机械手。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、4 气动机械手的发展趋势。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 1、5 课题的现实意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 第二章气动机械手的操作要求及功能 2、1 机械手移动动作示意图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2、2 机械手操作面板图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2、3 机械手的输入\输出信号定义图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 2、4 机械手顺序动作的要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 第三章机械部分设计 3、1 气动搬运机械手的结构。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3、2 机械手的主要部件及运动。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 3、3 驱动机构的选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、4 机械手的技术参数列表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、5 气动回路的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 3、6 末端执行器的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 3、7 升降手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3、8 平移手臂的设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 第四章机械手控制设计

注塑机机械手接口

注塑机机械手接口 接口简介 注塑机与机械手的接口是一种握手协议，协调注塑机与机械手的顺序动作。接口定义了机械安装方式以及电气协议，目前国内用得比较多的公认标准是欧标12、欧标67，国内有许多注塑机制造商，但与机械手接口的电气协议各种各样。 .接口的机械部分 目前大部分注塑机都配有32芯的接口座，如图1所示，其尺寸大小都遵循统一的标准。图2是欧标67接口的电气信号 欧标12的电气接口： 欧标67的电气接口比欧标12多了一个安全装置信号一个急停信号和一组抽芯信号，如下：

国内许多注塑机厂商的机械手接口信号一般只有几个信号，以下所示： 注塑机给机械手信号：急停、安全门、开模完成、自动状态。 机械手给注塑机信号：互锁、允许顶出、取出完成。 下面针对欧标12、欧标67的信号做说明: 先说电源，注塑机与机械手的信号是通过中间继电器传递的，它们的电源各自独立，这有助于提高各自的稳定

性。信号是高电平有效还是低电平有效，欧标没规定，由注塑机和机械手制造商自己定义，欧标只定义中间继电器 的通断。举个例子，如果某注塑机制造商需要定义“允许模关”为低电平有效，那么给32芯“注塑机电源”0V的电源，当机械手允许模关的时候，就闭合相应的中间继电器，就把17芯的信号拉至低电平。同理如果需要高电平有效 就把注塑机的24VDC引到第32芯上。关于急停信号以及安全装置信号，欧标67比欧标12分别多了一个信号，按照欧标机械手的工作区域需要围起来，以便安全，所以围栏上面需要安装一急停以及检查安全装置是否安全的电气开 关。“模具区域”信号，机械手上有两个光电开关，用来监测机械手位置是否在模具区域，若在模具区域，注塑机 应该被禁止合模，这个信号与其它信号有点不一样，当不在模具区域的时候，机械手控制中间继电器闭合，如果注塑机定义高电平有效，那么对应的信号线就为高电平，当机械手进入模具区域，中间继电器断开，信号线变为低电平了。 “连接注塑机”信号，当需要使用机械手的时候，使能这个信号，那么注塑机就和机械手联锁动作，注塑机的开合模顶针以及抽芯动作受机械手控制，当关闭此信号，机械手和注塑机各自自由动作。“瑕疵品”信号，当注塑机检测到当前的制品不符合质量要求，发信号给机械手，如果机械手打开处理瑕疵品的功能，那机械手会作出相应的处理。“ 开模到中间位置”和“允许完全开模”信号，这两个信号用在这种情况下：当客户需要开模到某个设定的位置后就允许机械手取制品。分两种方式：1，开模到设定位置后注塑机发信号给机械手，注塑机继续开模， 机械手开始动作去取制品。2，开模到设定位置后发信号给机械手，注塑机停止下来，机械手开始取制品，当取完 制品后，机械手发允许完全开模信号给注塑机，注塑机重新开模。 .信号测试

艾尔发注塑机机械手使用说明

2.操作说明 2.1 开机启动程序流程 1、检查气源是否接上； 2、检查IMM联机是否接上； 3、检查紧急停止是否正常； 4、将总电源开关转向ON； 5、将控制面板控制电源开关转向ON； 6、再按下电源开关，系统电源自保ON； 7、等后操作画面显示为 系统正常后进入归原点画页：

8、依划面显示指示，按Home 键，系统开始归原点； 9、若有异常发生（会碰撞机构），可按停止键立即停止动作后，需关电源并 重新启动电源； 10、归原点完成，表示系统已经正常，画面自动切至手动操。

2.2 关机程序流程 1、机器已停止各项操作后； 2、将控制面板控制电源开关转向OFF； 3、将总电源开关转向OFF； 4、开启机器电源与关闭机器电源间隔不可过短，至少要一分钟以上时间，否则会减短控制系统寿 命。 2.3 IMM信号处理说明 1、安全门信号：当IMM信号OFF则机器立即停止动作。 2、紧急停止信号：当紧急停止信号OFF则机器立即停止动作。 3、全自动信号：机器自动运转需配和IMM自动信号ON，若IMM自动信号由ON→OFF则机器 运转动作完成后立即退出。机器手动操作须将要IMM自动信号OFF否则机器无法手动操作。

2.4归原点动作说明 在此画面可以调整归原点时速度，侧姿状态，先后循序。 正臂上下归完原点后侧姿执行侧姿还是回正由此选择。 键把归原点速度按不同比例降低键把归原点速度按不同比例升高。 选择归原点个轴先后循序。正常情况下先MZ,SZ再Mx,Sx,最后Y轴。 归原点循序更改一定要注意各轴安全。 发现归原点如果与模具等有干涉，进入手动画页，操作到安全位置后再归原点。 开机后警报或警告处理完成，按此键。 机器正常，按此键归原点。

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机械手电气控制系统设计

目录 一、机械手设计任务书 (1) 1机械手结构、动作与控制要求 (1) 2设计任务 (1) 二、电器控制部分 (2) 1.电器元件目录表 (2) 2.机械手主电路接线图 (3) 3.继电器控制电路 (4) 4.接线图 (4) 5.电器板元件布置图 (5) 6.控制面板 (5) 三、PLC控制部分 (6) 1.PLC的选型 (6) 2.PLC I/O图 (6) 3.状态转移图 (7) 4.梯形图 (7) 5.指令表 (10) 四、参考文献 (14) 一、机械手设计任务书 1机械手结构、动作与控制要求

机械手在专用机床及自动生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产的自动化。本设计中的机械手采用关节式结构。各动作由液压驱动，并由电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统，动作时间需要可调。 以镗孔专用机床加工零件的上料、下料为例，机械手的动作顺序是：由原始位置将以加工好的工件卸下，放回料架，等待料架转过一定角度后，再将未加工零件拿起，送到加工位置，等待镗孔加工结束，再将加工完毕工件放回料架，如此重复循环。 设计要求 1.1加工中上料和下料各动作采用自动循环。 1.2各动作之间应有一定的延时（由时间继电器调定） 1.3机械手各部分应单独动作，以便调整及维修。 1.4液压泵电动机（Y100L2-4.3KW）及各电磁阀运行状态应有指 示。 1.5应有必要的电气保护与联锁环节。 2设计任务： 2.1绘制电气控制原理线路图，选用电器元件，制订元件目录表。 2.2设计并绘制以下工艺图样中的一种： 电器板元件布置图与底板加工零件图；电器板接线图；控制面 板元件布置图、接线图及面板加工图；电气箱及系统总接线图。 2.3编制设计，使用说明书，设计小结，列出设计参数资料目录。

注塑机机械手臂

在工业4.0的大背景下，传统制造业正在逐步向“机器换人”的方向发展，许多传统的塑料机械制造领域已经开始使用自动化机器人来代替人工操作。以工业机械手为例，它是自动化机器人的一个重要分支，特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。下面大正百恒就来和大家分享一下。 注塑机械手则是主要应用在注塑生产领域的智能机器人。就注塑生产领域来说，相比较人工操作，注塑机械手能够使厂家从容应对人工流失率高、交货周期短、安全问题等多方面的挑战，高速、灵活、高负载的机械手不仅能够完成自动化生产，更能较大程度的提高产品效能。这对注重效率的注塑生产行业来说至关重要。 此外，使用注塑机械手，还有以下优点：节省人力成本，使用注塑机械手的生产线完全可以实现自动化操作，一条生产线只需极少数人看管注塑机械手即可，无需再使用大量的人力资源，进而可以节约人力成本;安全性高，注塑机械手使工人作业的安全性得到了保证，不会再出现工人因为各种原因导致的工伤事故，提高生产车间的安全性;生产效率高，使用机械手可以使每一模产品的生产时间固定化，相同的塑化时间、射出时间、保压时间、冷却时间、开关模时间，容易

使产品的成品率提高;防止模具损坏，在注塑生产过程中，工人若未能成功取出产品，合模会造成模具损坏，而机械手若未能成功取出产品，则会自动报警停机，避免造成模具损坏;提高竞争力，相比使用人工的工厂，使用注塑机械手，能够提升车间形象，使产品品质得到保证，还可更加准确的计算产量，从而整体提升企业的竞争力。 芜湖大正百恒智能装备有限公司是一家专业研发生产销售机械手的智能科技公司，其生产的各类机械手(双臂回斜式机械手、回斜式机械手、双截单臂回斜式机械手、立式注塑机专用机械手、单臂回斜式机械手、中型一轴伺服横走式机械手、中型两轴伺服横走式机械手、CNC悬挂式全伺服机械手、CNC开放式全伺服机械手、中型三轴牛头式伺服机械手、重型三轴牛头式机械手、重型三轴牛头式伺服机械手)，类型丰富，控制精度高，性能优异，价格实惠，是您减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、提升工厂形象的好选择。

机械手电气控制系统设计

机械手电气控制系统设计 1.机械手及其应用 机械手：mechanical hand，也被称为自动手，auto hand 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。 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。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。 1.1 国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面 1.热加工方面的应用 热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作 2.冷加工方面的应用 冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接的重要于段。 3. 拆修装方面 拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。 近些年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 1.2机械手的应用意义 在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下： 1.可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 2.可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 3.可以减少人力，便于有节奏地生产 应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。

艾尔发注塑机机械手说明方案

2.操作说明 2.1开机启动程序流程 1、检查气源是否接上； 2、检查IMM联机是否接上； 3、检查紧急停止是否正常； 4、将总电源开关转向ON； 5、将控制面板控制电源开关转向ON； 6、再按下电源开关，系统电源自保ON； 7、等后操作画面显示为 系统正常后进入归原点画页： 8、依划面显示指示，按Home键，系统开始归原点； 9、若有异常发生（会碰撞机构），可按停止键立即停止动作后，需关电源并 重新启动电源； 10、归原点完成，表示系统已经正常，画面自动切至手动操。 2.2关机程序流程 1、机器已停止各项操作后； 2、将控制面板控制电源开关转向OFF； 3、将总电源开关转向OFF； 4、开启机器电源与关闭机器电源间隔不可过短，至少要一分钟以上时间，否则会减短控制系统寿 命。 2.3IMM信号处理说明 1、安全门信号：当IMM信号OFF则机器立即停止动作。 2、紧急停止信号：当紧急停止信号OFF则机器立即停止动作。 3、全自动信号：机器自动运转需配和IMM自动信号ON，若IMM自动信号由ON→OFF则机器运转动 作完成后立即退出。机器手动操作须将要IMM自动信号OFF否则机器无法手动操作。 2.4归原点动作说明 在此画面可以调整归原点时速度，侧姿状态，先后循序。 正臂上下归完原点后侧姿执行侧姿还是回正由此选择。 键把归原点速度按不同比例降低键把归原点速度按不同比例升高。

选择归原点个轴先后循序。正常情况下先MZ,SZ再Mx,Sx,最后Y轴。 归原点循序更改一定要注意各轴安全。 发现归原点如果与模具等有干涉，进入手动画页，操作到安全位置后再归原点。 开机后警报或警告处理完成，按此键。 机器正常，按此键归原点。 系统归原点中。归完原点后切至手动画页。 2.5手动操作说明 2.5.1画面按键介绍 画页切换到顶页 画页切换到上一页 画页切换到下一页 画页切换到末页 选择O点输出ON 选择O点输出OFF 各轴寸动操作。操作过程中碰到极限开关勾选“马达强制激磁”，按键，反方向操作轴寸动。 寸动时轴运行速度快慢调整。

示教机械手控制系统设计

机床电器与PLC课程设计说明书 示教机械手控制系统设计 专业机械设计制造及其自动化 班级 081016 学号叉叉 组别 10 姓名叉叉 指导教师叉叉叉 日期 2011.6.2 成绩 目录 前言 (3) 摘要 (5) 第一部分

PLC概述 (6) 设计任务书 (12) 第二部分 示教机械手元器件选择 (13) 方案及控制过程 (13) I/O分配图 (14) 原理接线 (15) 流程图 (16)

梯形图 (17) 语句表 (20) 总结 (22) 参考文献 (23) 前言 在现在化的生产中，生产机械的自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化的生产设备与系统已不再是传统意义上单纯的机械系统，而是机电一体化的综合系统电气传动与控制系统已经成为现代生产机械的重要组成部分。机与电，传动与控制已经成为不可分割的整体。 所谓的机电传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称，它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动，停止以及速度调节，完成各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。 机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备，生产线，车间，甚至整个工厂都实现自动化；从狭义上讲，则指通过控制电动机驱

动生产机械，实现生产产品数量的曾加，质量的提高，生产成本的降低，工人劳动的条件的改善的以及能量的合理利用。 机电传动以及控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电而言，它的发展大体上经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。所谓成组拖动，就是一台电动机拖动一根天轴，再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种生产方式效率低，劳动条件差，一旦电动机放生故障，将造成成组机械的停车；所谓但电动机的拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机械，它虽然较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构复杂；多电动机拖动，即是一台生产机械的每一个运功部件分别由一台电动机拖动，这种拖动的方式不仅大大的简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件，所以，现在化机电传动基本上均采用这种拖动形式。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。本设计就PLC在机械控制上的应用作了详细阐述。 摘要

机械手控制系统的设计

PLC课程设计 课题：机械手控制系统的设计 作者： 学号： 专业： 班级： 指导教师：

任务要求 1.1 设计任务与要求 许多娱乐场合设有投币手动抓物机械手。仿照娱乐场合中的手动抓物机械手，设计机械手的控制系统，能够配合机械手的机械结构实现手动抓物。 要求：在资料调查和分析的基础上，对系统进行的分析和设计；要求完成如下主要功能： （1）机械手的控制可以用单片机或PLC； （2）通过按键，实现机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合； （3）可采用上位机，远程控制机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合。 （4）采用电机驱动控制方式。 机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制，可以完成俩个工作台之间的工件搬运，完成动作包括左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程，并可实现手动和自动两个操作过程。本课题结合学生的将来的职业岗位，主要要求学生根据机械手的工作原理及控制特点，设计该类型机械手的PLC控制过程，包括PLC的选型，即采用的类型。确定输入输出端口的个数。完成左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程梯形图。

实验二：机械手控制系统的设计 机械手PLC控制设计 摘要 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。 本论文可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS）公司S7-200系列的CPU224.机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC通过中间继电器对电磁阀加以控制,而电磁阀通过控制相应的汽缸，完成俩个工作台之间的工件搬运，包括左右，上下及工件的夹紧和放松六个动作过程，并可实现手动和自动两个操作过程。 关键词：PLC,可编程控制器，机械手