工業(yè)機械手液壓及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(答辯)ppt

姓名：廖佳峰專業(yè)：機械工程及自動化指導(dǎo)老師：王俊飛講師,工業(yè)機械手液壓及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計,目錄,1、工業(yè)機械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,2、工業(yè)機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,3、工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計,4、工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設(shè)計,設(shè)計背景,目前，機械手的主要經(jīng)歷分為三代。第一代機械手主要靠人工進行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力。第二代機械手具有電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺、聽覺能力等。第三代機械手能夠獨立完成工作過程中的任務(wù)，它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS和柔性單元FMC中重要一環(huán)。目前我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應(yīng)用水平和國外比還是有一定得距離，因此，進行機械手的研究設(shè)計具有重要意義。,(1)本機械手采用圓柱坐標(biāo)型，具有三個自由度，即手臂的升降、伸縮和整體旋轉(zhuǎn)。(2)采用液壓驅(qū)動，其具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、操作簡單、安全、經(jīng)濟、易于實現(xiàn)過載保護且液壓元件能夠自行潤滑等一系列優(yōu)點。(3)在控制方式選擇上，由于其功能只是在兩個工作臺之間搬移工件，運動簡單，控制要求不高，因此，采用點位控制方式。,1、工業(yè)機械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,2、工業(yè)機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.1手指夾緊液壓缸設(shè)計2.2伸縮液壓缸設(shè)計2.3升降液壓缸設(shè)計2.4旋轉(zhuǎn)液壓缸設(shè)計2.5機械手整體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,本次設(shè)計的工業(yè)機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：,2.1手指夾緊液壓缸設(shè)計,伸縮缸可以使機械手伸長或者縮短，其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.2伸縮液壓缸設(shè)計,2.3升降液壓缸設(shè)計,升降缸可以使機械手上升或者下降，其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.4旋轉(zhuǎn)液壓缸設(shè)計,本機械手采用齒條液壓缸，它由兩個活塞和一套齒條齒輪傳動裝置組成。它將活塞的移動通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)換成齒輪的轉(zhuǎn)動，從而帶動整個機械手臂部的來回轉(zhuǎn)動。其結(jié)構(gòu)如下所示：,2.5機械手整體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,機械手整體結(jié)構(gòu)如右圖所示,3.1夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計3.2伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計3.3升降液壓缸液壓回路設(shè)計3.4旋轉(zhuǎn)（齒條）液壓缸液壓回路設(shè)計3.5機械手整個液壓系統(tǒng)設(shè)計,3、工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計,3.1夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計,夾緊液壓缸液壓回路設(shè)計如右圖所示：,原理分析：PLC控制程序指令控制電磁鐵3DT通電吸合或斷電跳開，泵4供油，此時此兩位四通電磁閥處于右位或左位，液壓油直接流進機械手手指夾緊液壓缸的右腔或左腔，從而拉動滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)夾緊工件或放松工件。,3.2伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計,手臂伸縮液壓缸液壓回路設(shè)計如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵1DT或2DT通電吸合。泵4供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥右位或左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮液壓缸，從而推動機械手手臂做伸縮運動。,3.3升降液壓缸液壓回路設(shè)計,升降液壓缸液壓回路設(shè)計如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵5DT或4DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥左位或右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔或下腔，從而推動機械手做下降或上升運動。,3.4旋轉(zhuǎn)（齒條）液壓缸液壓回路設(shè)計,回轉(zhuǎn)液壓缸液壓回路設(shè)計如右圖所示：,原理分析：PLC指令控制電磁鐵6DT或7DT通電吸合。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)右圖所示三位四通電磁閥左位或右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)液壓缸，從而推動機械手大臂做左右擺動運動。,3.5機械手整個液壓系統(tǒng)設(shè)計,4.1控制要求分析4.2程序總體方案設(shè)計4.3I/O點數(shù)確定及PLC選型4.4PLC自動控制系統(tǒng)圖設(shè)計4.5PLC手動控制系統(tǒng)圖設(shè)計,4、工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設(shè)計,4.1控制要求分析,（1）此工業(yè)機械手是在兩個工作臺之間搬運工件，其動作比較簡單，故選用限位開關(guān)進行定位。（2）此工業(yè)機械手應(yīng)用于自動生產(chǎn)線上，因此，它應(yīng)該能夠按照控制程序自動運行,即具有自動運行模式。（3）該工業(yè)機械手也具有手動運行模式，通過手動操作，可以按照要求更改各限位開關(guān)的位置，從而改變機械手工作的起始位置和終止位置，使其具有一定的靈活性。,4.2程序總體方案設(shè)計,程序總體方案,4.3I/O點數(shù)確定及PLC選型,（1）根據(jù)控制要求，需要16個輸入點，11個輸出點。（2）由于此搬運機械手輸入點數(shù)不多，性能要求不高，因此可以選用三菱公司的FX1S系列小型的PLC控制器，它具有串行通訊功能以及緊湊的尺寸，而且性價比非常高。,4.4PLC自動控制系統(tǒng)圖設(shè)計,4.5PLC手動控制系統(tǒng)圖設(shè)計,結(jié)論工業(yè)機械手可以代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行單調(diào)持久的作業(yè)，實現(xiàn)一些人工不可能完成的工作，降低了勞動強度，改善了勞動環(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化裝置。因此，對工