基于西門子PLC的自動上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】
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*本科畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述學(xué) 院機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級*級*班設(shè)計題目自動上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名*學(xué) 號*指導(dǎo)教師* 文獻(xiàn)綜述完成日期*一、前言機(jī)械手技術(shù)是近年來發(fā)展的重要領(lǐng)域之一,它主要是以微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)融合而成的一種綜合性的高科技技術(shù)。這一技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的制造業(yè),如:采礦、化工、冶金等領(lǐng)域,目前已經(jīng)擴(kuò)大到國防、航天、醫(yī)療、家庭、辦公自動化等領(lǐng)域中。機(jī)械手是由操作機(jī)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的自動化生成設(shè)備,特別適用于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。機(jī)械手不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,并且對于產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代具有十分重要的意義。二、主題根據(jù)文獻(xiàn)1-5了解到,1956 年,戴沃爾發(fā)明了世界上第一臺機(jī)械手Unimate,該機(jī)械手被首次應(yīng)用于通用汽車的裝配生產(chǎn)線上。1969 年,Victor Scheinman設(shè)計了Stanford機(jī)械手,用于復(fù)雜的加工、切割、噴涂、裝配及焊接作業(yè)。1973 年,KUKA Robotics制造了世界上第一臺6自由度機(jī)械手Famulus,并使用電機(jī)作為其驅(qū)動器。隨著軟硬件性能的發(fā)展,機(jī)械手逐步往高度、重載、智能、精密等方向發(fā)展。70 年代初,中國進(jìn)入了機(jī)械手技術(shù)的萌芽期,當(dāng)時主要以引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)代替部分勞動力為主;進(jìn)入 80 年代,誕生了一批如上海 ABB、沈陽新松等機(jī)械手企業(yè),為我國機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ);進(jìn)入 90 年代,如青島歐地希、上??埋R汽車設(shè)備等公司均研發(fā)了面向用戶需求的機(jī)械手。而在進(jìn)入 21 世紀(jì),特別是2010年以后,國內(nèi)機(jī)械手越發(fā)趨向于智能化。由于國家的支持及各制造業(yè)公司對自動化生產(chǎn)線的強(qiáng)烈需求,許多傳統(tǒng)機(jī)械集團(tuán)也明確了機(jī)械手在中國發(fā)展的潛力,并紛紛轉(zhuǎn)向?qū)C(jī)械手技術(shù)的研究和開發(fā)。歷經(jīng) 50 多年的發(fā)展,國內(nèi)機(jī)械手已趨向于“井噴”狀態(tài),目前較出名的除了新松、歐地希等老牌企業(yè),還有科沃斯電器、阿亦睿、北京拓博爾、西安超人等智能機(jī)械手研發(fā)公司。而一些中小型非標(biāo)準(zhǔn)自動化公司更是如雨后春筍般進(jìn)入國內(nèi)機(jī)械手市場。通過對文獻(xiàn)5-9的閱讀,發(fā)現(xiàn)目前機(jī)械手多用于工業(yè)行業(yè),通過機(jī)械手與機(jī)床、數(shù)控中心的有機(jī)結(jié)合,代替工人工作,從而減輕工人勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率,目前主要應(yīng)用于工業(yè)自動化、流水線、機(jī)械廠、汽車廠、電子廠等。機(jī)械手主要由手爪、手臂、腰座等組成。手爪是用來抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求可分為夾持型、托持型和吸附型,通過手爪的各種轉(zhuǎn)動(擺動)、移動或復(fù)合運(yùn)動,改變被抓持物件的位置和姿勢。通過文獻(xiàn)9-11了解到,目前的機(jī)械手可分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手,它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置,能夠根據(jù)任務(wù)的需要編制程序,完成各項規(guī)定工作。第二類是需要人工操作的,稱為操作機(jī),它主要應(yīng)用于原子、軍事工業(yè),前期通過操作機(jī)完成特定的作業(yè),后來發(fā)展到用無線電信號操作機(jī)械手來進(jìn)行探測月球、火星。第三類是專用機(jī)械手,主要附屬于自動機(jī)床或自動線上,用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”,它是為主機(jī)服務(wù)的,由主機(jī)驅(qū)動,除少數(shù)外,工作程序一般是固定的。根據(jù)文獻(xiàn)12-15了解到,目前的機(jī)械手主要是采用液壓控制、伺服電機(jī)實現(xiàn)其定位。液壓機(jī)械手的運(yùn)動速度和操作力是由油的流量與壓力來確定,因而只要控制油的流量和壓力,就可以控制機(jī)械手的運(yùn)動速度和操作力,油壓壓力一般在5-140公斤/厘米范圍內(nèi),最大臂力可達(dá)160公斤以上。這類機(jī)械手的有優(yōu)點(diǎn)有: 1)液壓執(zhí)行元件(馬達(dá)和油缸)結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,功率小。2) 可通過液壓油帶走大量熱能,保證機(jī)械的正常運(yùn)行,并由于液壓油的潤滑作用,可延長元件的使用壽命。3)響應(yīng)速度比較快,能高速啟動,無后滯現(xiàn)象。其力矩一慣量比也較大,因而其加速度能力較強(qiáng);缺點(diǎn)是:1)液壓控制需要一套液壓系統(tǒng),而且價格較貴。2) 油溫有上限,并難以保持不漏,比較臟,易于使閥和執(zhí)行元件堵塞。近年來,可編程序控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越迅速。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。綜上,PLC具有實用性強(qiáng)、維護(hù)方便、容易改造、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。三、總結(jié)通過查閱一系列文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的機(jī)械手在機(jī)械配合的使用過程中存在定位不準(zhǔn)確、生產(chǎn)精度低等問題,針對這一問題,結(jié)合國內(nèi)外機(jī)械手的現(xiàn)狀,做到機(jī)械手的合理化、規(guī)范化、低成本化,設(shè)計一種自動上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計。目前,在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成,這樣不僅勞動強(qiáng)度大,且生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)于自動化生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)械手技術(shù),設(shè)計用一臺裝卸機(jī)械手代替人工工作,以提高勞動生產(chǎn)率。本機(jī)械手主要采用PLC電氣控制與數(shù)控車床(數(shù)控銑床,加工中心等)組合最終形成生產(chǎn)線,實現(xiàn)加工過程(上料、加工、下料)的自動化、無人化以及準(zhǔn)確定位。目前,我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展,越來越多的資金流向制造業(yè),越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間,滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求,從而減輕工人勞動強(qiáng)度,節(jié)約加工輔助時間,提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。參考文獻(xiàn)(1215篇)1鄧文俊.磁瓦自動生產(chǎn)線機(jī)械手系統(tǒng)的研究及開發(fā)D.浙江理工大學(xué).2016.2李昌輝.自動上料機(jī)械手系統(tǒng)開發(fā)D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2009.3陳從平.銅電解陽極自動生產(chǎn)線上、下料機(jī)械手的設(shè)計與研究D.昆明理工大學(xué).2002.4鄶紅藝.自動下料機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究D.中北大學(xué).2017.5周飛.M1020無心外圓磨床自動上料機(jī)設(shè)計D.西京學(xué)院.2016.6方靈峰.電芯自動上下料機(jī)械手系統(tǒng)的研發(fā)D.浙江理工大學(xué).2016.7顧以進(jìn).鈑金沖壓自動上下料機(jī)械手的研究與開發(fā)D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2014.8談業(yè)明.腳輪支架沖壓自動化生產(chǎn)線的設(shè)計開發(fā)及其實現(xiàn)D.東南理工大學(xué).2012.9黃青青.基于機(jī)器視覺的自動上料機(jī)械手運(yùn)動控制D.東華大學(xué).2015.10鐘雪崗.貴金屬首飾加工自動上下料機(jī)械手的研制D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2015.11杜雪亮.基于工業(yè)PC運(yùn)動控制的陶瓷制品全自動取放料機(jī)械手的研制D.天津工業(yè)大學(xué).2012.12張俊.基于視覺定位的自動上下料機(jī)械手系統(tǒng)研究D.石家莊鐵道大學(xué).2012.13鄧大偉.基于PLC 控制的氣動機(jī)械手研制D.哈爾濱工業(yè)大學(xué).2010.14黃晨華,毛桂生.上下料工業(yè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及仿真研究J.機(jī)械設(shè)計與制造. 2013(3):162-164.15郭洪武.淺析機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢J.中國西部科技.2012(10):10-12.指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽字:年 月 日- 3 -
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