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。
A
B
工件
SQ 1
SQ 4
6
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
2230.5104908.744
p F D P N π
π
=
=
⨯⨯=
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
α=∙
其中 N′ =4⨯98N=392N(物重为 98N 代入公式得:
22122150cos ' N'=cos 30392176450
b F N a α⨯=⨯⨯=
则实际加紧力 F2 = F1K1K 2 / η = 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 = • tanψ = 25 × tan30° = 23.1mm 2 经圆整取 L = 25mm 4、确定“V”型钳爪的 L 、 β 。 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 2α = 120° ，则偏转角β按最佳偏转角来确定， 查表得： β = 22°39 ' 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 3—5 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