制造系统自动化技术大作业-机械手设计.docx

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1、制造系统自动化技术大作业-机械手设计 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

2、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 3SQ 4 5SQ 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

3、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

4、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 = = ?= 2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为： 212F cos Nb a =? 其中 N =4?98N=392N （物重为98N ） 代入公式得： 22122150cos N=cos 30392176450 b F N a ?=?= 则实际加紧力2112K K /17641.51.10.853424N F F =?= 经圆整13500N F = 3、计算手部活塞杆行程长L,即 25tan3023.1mm 2 D L ?=?=?=tan 经圆整取25mm L = 4、确定“V ”型钳爪的L 、。 取 3L Rcp = 式中： 200 5044 P Rcp = = 则3150L Rcp mm =?= 取“V ”型钳口的夹角2120?=，则偏转角按最佳偏转角来确定， 查表得：2239?= 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，其I/O 分配如图35所示。 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