姓 名：學(xué)生專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：老師設(shè)計(jì)時(shí)間：2011.4.12011.6.10 目 錄1、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)2、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)3、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)4、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) (1)該 機(jī) 械 手 采 用 圓 柱 坐 標(biāo) 型 ， 具 有 三 個(gè) 自 由 度 ， 即手 臂 的 伸 長(zhǎng) 、 縮 短 和 整 體 旋 轉(zhuǎn) 。(2)采 用 液 壓 驅(qū) 動(dòng) ， 其 具 有 體 積 小 、 質(zhì) 量 輕 、 結(jié) 構(gòu) 緊湊 、 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 操 作 簡(jiǎn) 單 、 安 全 、 經(jīng) 濟(jì) 、 易 于 實(shí)現(xiàn) 過(guò) 載 保 護(hù) 且 液 壓 元 件 能 夠 自 行 潤(rùn) 滑 等 一 系 列 優(yōu)點(diǎn) 。(3)在 控 制 方 式 選 擇 上 ， 由 于 其 功 能 只 是 在 兩 個(gè) 工 作臺(tái) 之 間 搬 移 工 件 ， 運(yùn) 動(dòng) 簡(jiǎn) 單 ， 控 制 要 求 不 高 ， 因此 ， 采 用 點(diǎn) 位 控 制 方 式 。1、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 2、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 2.1 手 爪 及 夾 緊 液 壓 缸 設(shè) 計(jì)2.2 伸 縮 液 壓 缸 設(shè) 計(jì)2.3 升 降 液 壓 缸 設(shè) 計(jì)2.4 旋 轉(zhuǎn) 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 2.5 機(jī) 械 手 整 體 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 本 次 設(shè) 計(jì) 的 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 手 爪 采 用 滑 槽 杠 桿 式 結(jié) 構(gòu) ， 夾 緊 缸 采 用 單 作用 彈 簧 復(fù) 位 式 結(jié) 構(gòu) ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 下 所 示 ：1.1 手 爪 及 夾 緊 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 伸 縮 缸 可 以 使 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 伸 長(zhǎng) 或 者 縮 短 ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 下 所 示 ：1. 2 伸 縮 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 1.3 升 降 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 升 降 缸 可 以 使 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 上 升 或 者 下 降 ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 下 所 示 ： 1.4 旋 轉(zhuǎn) 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 本 機(jī) 械 手 采 用 齒 條 液 壓 缸 ， 它 由 兩 個(gè) 活 塞 和 一 套 齒 條 齒 輪 傳 動(dòng) 裝置 組 成 。 它 將 活 塞 的 移 動(dòng) 通 過(guò) 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 轉(zhuǎn) 換 成 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 帶 動(dòng)整 個(gè) 機(jī) 械 手 臂 部 的 來(lái) 回 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 其 結(jié) 構(gòu) 如 下 所 示 ： 1.5 機(jī) 械 手 整 體 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)如右圖所 示 3.1 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì)3.2 伸 縮 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì)3.3 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì) 3.4 旋 轉(zhuǎn) （ 齒 條 ） 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì)3.5 機(jī) 械 手 整 個(gè) 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)3、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 3.1 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì) 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路設(shè) 計(jì) 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 液控 單 向 閥 保 壓 和 鎖 緊 ，以 保 證 夾 緊 缸 夾 持 工 作的 可 靠 性 。2、 該 回 路 采 用 進(jìn) 油 路節(jié) 流 閥 調(diào) 速 。3、 該 回 路 采 用 兩 位 三 通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實(shí) 現(xiàn) 手 爪 夾 緊 或 放 松的 動(dòng) 作 。 3.2 伸 縮 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì) 伸 縮 液 壓 缸 液 壓 回 路設(shè) 計(jì) 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進(jìn)油 路 節(jié) 流 閥 調(diào) 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實(shí) 現(xiàn) 手 臂 伸 長(zhǎng) 或 縮 短的 動(dòng) 作 。 3.3 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì) 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路設(shè) 計(jì) 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進(jìn)油 路 節(jié) 流 閥 調(diào) 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實(shí) 現(xiàn) 手 臂 上 升 或 下 降的 動(dòng) 作 。3、 為 防 止 升 降 液 壓 缸 因 自 重 自 由 下 滑 ， 該 回路 設(shè) 置 了 單 向 順 序 閥 來(lái)平 衡 。 3.4 旋 轉(zhuǎn) （ 齒 條 ） 液 壓 缸 液 壓 回 路 設(shè) 計(jì) 齒 條 液 壓 缸 液 壓 回 路設(shè) 計(jì) 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進(jìn)油 路 節(jié) 流 閥 調(diào) 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實(shí) 現(xiàn) 手 臂 手 臂 順 時(shí) 針旋 轉(zhuǎn) 或 逆 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 的 動(dòng)作 。 3.5 機(jī) 械 手 整 個(gè) 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 4.1 控 制 要 求 分 析4.2 操 作 面 板 設(shè) 計(jì) 4.3 I/O點(diǎn) 數(shù) 確 定 及 PLC選 型 4.4 PLC外 部 接 線 圖 設(shè) 計(jì) 4.5 PLC控 制 程 序 設(shè) 計(jì)4、 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 4.1 控 制 要 求 分 析（ 1） 此 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 是 在 兩 個(gè) 工 作 臺(tái) 之 間 搬 運(yùn) 工 件 ， 其 動(dòng) 作比 較 簡(jiǎn) 單 ， 故 選 用 限 位 開(kāi) 關(guān) 進(jìn) 行 定 位 。（ 2） 此 機(jī) 械 手 應(yīng) 用 于 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 上 ， 因 此 ， 它 應(yīng) 該 能 夠 按照 控 制 程 序 自 動(dòng) 運(yùn) 行 ,即 具 有 自 動(dòng) 運(yùn) 行 模 式 。（ 3） 該 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 也 具 有 手 動(dòng) 運(yùn) 行 模 式 ， 通 過(guò) 手 動(dòng) 操 作 ，可 以 按 照 要 求 更 改 各 限 位 開(kāi) 關(guān) 的 位 置 ， 從 而 改 變 搬 運(yùn) 工作 的 起 始 位 置 和 終 止 位 置 ， 使 其 具 有 一 定 的 靈 活 性 。 4.2 操 作 面 板 設(shè) 計(jì) 通 過(guò) 對(duì) 機(jī) 械 手 控 制 要 求 分 析 ， 其 控 制 面 板 設(shè) 計(jì) 如 下 ： 4.3 I/O點(diǎn) 數(shù) 確 定 及 PLC選 型（ 1） 根 據(jù) 控 制 要 求 ， 需 要 18個(gè) 輸 入 點(diǎn) ， 11個(gè) 輸 出點(diǎn) 。（ 2） 由 于 此 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 輸 入 點(diǎn) 數(shù) 不 多 ， 性 能 要 求不 高 ， 因 此 選 用 歐 姆 龍 的 CPM2A-40CDR-A小 型 可編 程 控 制 器 ， 即 可 滿 足 要 求 。 4.4 PLC外 部 接 線 圖 設(shè) 計(jì) 4.5 PLC控 制 程 序 設(shè) 計(jì) 通 過(guò) 分 析 控 制 要 求 ， 應(yīng) 該 設(shè) 計(jì) 機(jī) 械 手 復(fù) 位 程 序 、 手 動(dòng)運(yùn) 行 程 序 和 自 動(dòng) 運(yùn) 行 程 序 。 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 在 暫 停 或 者 等 待 指 令 時(shí) ， 液 壓 系 統(tǒng) 的 液 壓泵 一 般 要 處 于 卸 荷 狀 態(tài) ， 因 此 ， 還 要 設(shè) 計(jì) 控 制 液 壓 泵 卸 荷與 否 的 程 序 ， 對(duì) 液 壓 泵 進(jìn) 行 控 制 。 4.5.1 程 序 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)程 序 總 體 方 案 4.5.2 液 壓 泵 卸 荷 與 否 控 制 程 序 設(shè) 計(jì) 01000 01005為 輸 出 繼 電 器 ， 21002 21006為 手爪 夾 緊 或 放 松 過(guò) 程 中 設(shè) 置 的 輔 助 繼 電 器 。 4.5.3 復(fù) 位 程 序 設(shè) 計(jì) 4.5.3 復(fù) 位 程 序 設(shè) 計(jì)復(fù)位過(guò)程動(dòng)畫(huà)仿真 4.5.4 手 動(dòng) 程 序 設(shè) 計(jì) 4.5.5 自 動(dòng) 程 序 設(shè) 計(jì)自動(dòng)運(yùn)行流程圖 自動(dòng)運(yùn)行動(dòng)畫(huà)仿真 4.5.5 自 動(dòng) 程 序 設(shè) 計(jì) 結(jié) 論 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 可 以 代 替 人 工 在 高 溫 和 危 險(xiǎn) 的作 業(yè) 區(qū) 進(jìn) 行 單 調(diào) 持 久 的 作 業(yè) ， 實(shí) 現(xiàn) 一 些 人 工 不可 能 完 成 的 工 作 ， 降 低 了 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ， 改 善 了 勞動(dòng) 環(huán) 境 ， 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 ， 已 經(jīng) 成 為 現(xiàn) 代 制 造業(yè) 中 不 可 或 缺 的 一 種 自 動(dòng) 化 裝 置 。 因 此 ， 對(duì) 搬運(yùn) 機(jī) 械 手 的 研 究 具 有 深 刻 而 重 要 的 意 義 ！ 結(jié) 束 語(yǔ) 本 次 設(shè) 計(jì) 主 要 對(duì) 搬 運(yùn) 機(jī) 械 手 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 、液 壓 系 統(tǒng) 和 控 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 在 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 中 ，難 免 存 在 一 些 問(wèn) 題 ， 希 望 老 師 們 提 出 寶 貴 的 意見(jiàn) ， 給 予 指 導(dǎo) ， 謝 謝 ！ Thank you！