制造系统自动化技术大作业-机械手设计(精).doc

制造系统自动化技术作业题目:搬运机械手运动控制系统设计 班号:学号:姓名:日期:一、 设计要求1、 搬运机械手功能示意图 2、基本要求与参数本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。 该机械手采用二指夹 持结构,如图 1所示,机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。以夹持圆 柱体为例,要求设计运动控制系统及控制流程。机械手通过升降、左右回转、前 后伸缩、 夹紧及松开等动作完成工件从位置 A 到 B 的搬运工作, 具体操作顺序:逆时针回转 (机械手的初始位置在 A 与 B 之间 下降 夹紧 上升 顺时 针回转 下降 松开 上升,机械手的工作臂都设有限位开关 SQ i 。设计参数: (1抓重 :10Kg(2最大工作半径:1500mm (3运动参数:伸缩行程:0-1200mm ; 伸缩速度:80mm/s; 升降行程:0-500mm ; 升降速度:50mm/s 回转范围:0-1800控制器要求:(1在 PLC 、单片机、 PC 微机或者 DSP 中任选其一;(2具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。AB工件SQ 1SQ 46夹紧松开二、 驱动及传动方案的设计及部件的选择初步选定为圆柱坐标式机械手。 , 它适用于搬运和测量工件。 具有直观性好, 结构简单,本体占用的空间较小,而动作范围较大等优点。圆柱坐标式机械手的工作范围可分为:一个旋转运动, 一个直线运动, 加一 个不在直线运动所在的平面内的旋转运动;二个直线运动加一个旋转运动。 选用液压传动系统,工作稳定,易于控制。1 手部抓取缸液压原理图 采用: YF-B10B溢流阀2FRM5-20/102调速阀23E1-10B二位三通阀2 摆动液压回路 采用: 2FRM5-20/102调速阀 34E1-10B 换向阀 YF-B10B 溢流阀 3 小臂伸缩缸液压回路 采用:YF-B10B 溢流阀 2FRM5-20/102 调速阀 23E1-10B 二位三通阀 4 总体系统图 三、 二指夹持机构的设计及计算 夹紧机械手, 根据工件的形状, 采用最常用的外卡式两指钳爪, 夹紧方式用 常闭史弹簧夹紧,松开时,用单作用式液压缸。此种结构较为简单,制造方便。如下图所示:油缸右腔停止进油时, 弹簧力夹紧工件, 油缸右腔进油时松开 工件。 1、 右腔推力为2230.5104908.744p F D P N =2、根据钳爪夹持的方位,查出当量夹紧力计算公式为:212F cos N b a=其中 N =498N=392N(物重为 98N 代入公式得:22122150cos N=cos 30392176450b F N a =则实际加紧力 F2 = F1K1K 2 / = 1764 1.5 1.1 0.85 = 3424N 经圆整 F1 = 3500N 3、计算手部活塞杆行程长 L,即 D L = tan = 25 tan30 = 23.1mm 2 经圆整取 L = 25mm 4、确定“V”型钳爪的 L 、 。 Rcp =3 L P 200 Rcp = = = 50 4 4 取 式中： 则 L = 3 Rcp = 150mm 取“V”型钳口的夹角 2 = 120 ，则偏转角按最佳偏转角来确定， 查表得： = 2239 四、 总体控制方案及控制流程的设计 机械手的动作过程如下图所示 控制电路设计主要是 PLC 输入、 输出接线的设计， I/O 分配如图 35 所示。 其 机械手动控制属顺序控制，故其手动程序采用普通的 PLC 控制指令控制，自 动程序采用步进梯形指令控制