气动机械手设计说明书.docx

目录
气动机械手及继电器控制系统设计 3
第一章绪论 4
气动机械手概述 4
机械手的组成和分类 5
5
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7
第2章继电器硬件系统设计 8
8
9
9
第三章软件系统设计 14
14
17
第四章调试过程 19
第五章设计总结 23
第六章附图 25
: 25
: 26
第七章参考文献 28
气动机械手及继电器控制系统设计
第一章绪论
气动机械手概述
气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、,专用性较强,仅为某台机床
的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
机械手的组成和分类

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。
图1-1机械手组成方框图

工业机械手的种类很多,关于分类的问题,目前
在国内尚无统一的分类标准,在此暂按使用驱动方式进行分类。
按驱动方式分
1、液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格,不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响,且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统,可实现连续轨迹控制,使机械手的通用性扩大,但是电液伺服阀的制造精度高,油液过滤要求严格,成本高。
2、气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
3、机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手,其动力是由工作机
械传递的。它的主要特点是运动准确可靠,用于工作主机的上、下料。动作频率大,但结构较大,动作程序不可变。
4、电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手,因为不需要中间的转换机构,故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长,维护和使用方便。此类机械手目前还不多,但有发展前途。

本课题拟使用继电器设计控制电路,采用气压传动,通过控制四个电磁阀线圈的得失电,进而切换压缩空气进出气缸的方向,实现多个不同的动作。
本课题将要完成的主要任务如下:
(1) 进行气动机械手的总体研究,并进行整体运动方式设计,提出不同的控制方案,并综合各方面要求选择最优方案;
(2) 进行气动机械手气路设计,绘制电气原理图;
(3) 设计继电器控制线路,绘制控制系统原理图;
(4) 根据控制原理图和电气原理图进行现场调试,对调试中出现的问题认真分析,多方咨询研究,并进行详细记录
。
第2章继电器硬件系统设计

该机械手有四个执行元件,可分别执行不同的动作,气缸A可以实现机械手的正反转,气缸B可以实现机械手立柱的上升下降运动,气缸D可以实现机械手手臂的伸缩运动,气动手爪C可以实现抓料和松料动作。我们要通过控制这四个执行元件的运动,实现