机械手实训报告.doc

1、 机械手实训报告 姓名：王长生 班级：机电1041 学号：1001043404 目 录第一章 机械手的介绍.11.1 机械手的特点.41.2 机械手的应用.6第二章 技术分析2.1 样机的总体结构.82.2 组员任务分配.92.3 机械手的工作原理.92.4 机械手的控制要求.102.5 机械手的动作顺序.11第三章 机械手的实验3.1 机械手的装配图.133.2 输入/出地址分配表.133.3 机械手的程序外部接线.163.4 元器件的选型及计算.163.5 元器件的明细表.193.6 机械手气动原理图.213.7 机械手顺序功能图.223.8 机械手的控制程序.23第四章 机械手的安装及组

2、成14.1 安装工具.314.2 系统安装调试故障分析.31个人总结.32致谢.33参考文献.33 第一章 机械手的介绍1.1 机械手的特点 机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。在我国由于大多数工业机器人所执行的工作为模拟人的手臂而工作，因而通常把工业机器人称做操作机械手。机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和

3、姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手的特点：（1）对环境的适应性强 能代替人从事危险，有害的工作。在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响，只要根据工作环境进行合理的设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在

4、异常高温或低温，异常压力和有害气体，粉尘，放射线作用下，以及冲压，灭等危险环境中胜任工作。（2）机械手能持久，耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。（3）由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可以避免人为的操作错误。（4）机械手特点是通过用工业机械手的通用性，灵活性好，能很好的适应产品的不断变化，以满足柔性生产的需要。机械手虽然目前不如人手那样灵活，但是它J具有能不断重复工作和劳动、不知疲惫、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此机械手受到很多部门的重视。1.2 机械手的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许

5、多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个

6、生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。本文以能够实现这类工作的搬运机械手为研究对象。下面具体说明机械手在工业方面的应用。 1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线一般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4号和5号电动机加工自动线（轴类），上海拖拉机厂的齿坯自动线（盘类）等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。 2 在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动加紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，单仍需人工上

7、下料；装上机械手，可实现全自动化生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的Y38滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内一些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手提供条件。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手（生产线中有两台多工位机床）和天津二注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t以上的冲床用机械手的较多。

8、如沈阳低压开关厂200t环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂400t冲床的下料机械手等；其一是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进轻局技术研究所制作的120t和40t多工位冲床机械手等。3 铸、锻、焊热处理等热加工方面模锻方面，国内大批量生产的3t、5t、10t模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成一定角度布置早炉前，实现进出料自动化。上海柴油机厂、北京内燃机厂、洛阳拖拉机厂等已有较成熟的经验。此外，工业机械手的任务是搬运物品，要求把一个物品从一个工位搬到另一个工位，如图所示。 第二章 技术分析2.1 样机的总体结构机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件

9、（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 注册香港公司键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。2.2 组员任务分配姓名主要任务项目经理巩彬彬项目的总体规划设计，任务的分配、检查，对组员进行评估，最终进行总结验收 成 员李明俊程序的

10、规划及设计，梯形图的编写，PLC程序的分项调试，综合性调试，电气接线张士臣气动元件的选型，传感器的选型王长生PLC地址的分配绘制机械原理图，气动原理图，机械装配图虞鹏机械部件的安装，调试蔡恩伟气动元件装配，与机械结构一起进行联动调试2.3 机械手的工作原理 机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，机械手下降;下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有上升电磁阀通电时，机械手才上升;上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈(称为夹紧电磁阀

11、)控制。该线圈通电，机械手夹紧;该线圈断电，机械手放松。 当机械手右移到位并准备下降时，为确保安全，必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手自动停止下降。机械手动作过程从原点开始按下启动按钮时，下降电磁阀通电，机械手开始下降。下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止;同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧，夹紧后，上升电磁阀开始通电，机械手上升;上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止;同时接通右移电磁阀，机械手右移，右移到位时，碰到右移极限位开关，右移电磁阀断电，右移停止。此时，右工作台上无工作，则光电开关接通，下降

12、电磁阀接通，机械手下降。下降到底时碰到下限位开关下降电磁阀断电，下降停止;同时夹紧电磁阀断电，机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升，上升到极限时碰到极限位开关，上升电磁阀断电，上升停止;同时接通左移电磁阀，机械手左移;左移到原点时，碰到左极限开关，左移电磁阀断电，左移停止。至此，机械手经过八步动作完成一个循环。2.4 机械手的控制要求实现如下几种工作模式： 回原点模式：由于把机械手恢复到初始位。 单步模式：每按一次启动按钮执行一步。 半自动模式：每按一次启动按钮执行一个搬运循环。 全自动模式：启动后机械手连续进行搬运。 具有良好的人机界面。2.5 机械手的动作顺序 动作过程描述：1）

13、 、从原点开始，按下启动按钮时，伸出电磁阀通电，缩回电磁阀断电，机械手大臂伸出；2） 大臂伸出碰到伸出限位开关后，下降电磁阀通电，机械手小臂下降；3） 小臂下降碰到下降限位开关后，夹紧电磁阀通电，放松电磁阀断电，机械手夹紧；4） 等待2s后，下降电磁阀断电，机械手小臂上升；5） 小臂上升碰到上升限位开关后，缩回电磁阀通电，伸出电磁阀断电，机械手大臂缩回；6） 大臂缩回碰到限位开关后，机械手右旋电磁阀通电，机械手右旋；7） 机械手右旋碰到右限位开关后，伸出电磁阀通电，缩回电磁阀断电，机械手大臂伸出；8） 大臂伸出碰到限位开关时，下降电磁阀通电，机械手小臂下降；9） 小臂下降碰到下降限位开关时，放

14、松电磁阀通电，夹紧断电，机械手放松；10） 气爪位置检测传感器检测机械手已放松，等待2S后，下降电磁阀断电，机械手小臂上升；11） 小臂上升碰到上升限位开关后，缩回电磁阀通电，伸出电磁阀断电，机械手大臂缩回；12） 大臂缩回碰到缩回限位开关后，机械手左旋电磁阀通电，机械手左旋；至此，机械手经过以上动作完成了一个周期，根据条件进入下一循环。 第三章 机械手的实验3.1 机械手的装配图3.2 输入/出地址分配表输入信号输出信号序号PL地址位号功能描述序号PLC地址位号功能描述1I0.0B1摆缸左限位1Q0.0Y1摆缸左摆电磁阀2I0.1B2摆缸右限位2Q0.1Y2摆缸右摆电磁阀3I0.2B3大臂伸

15、出传感器3Q0.2Y3小臂下降电磁阀4I0.3B4大臂缩回传感器4Q0.3Y4手爪打开电磁阀5I0.4B6小臂上升传感器5Q0.4Y5手爪放松电磁阀6I0.5B7小臂下降传感器6Q0.5Y6大臂伸出电磁阀7I0.6B8手爪放松传感器7Q0.6Y7大臂缩回电磁阀8I1.0SB1开始按钮8Q1.0HL1开始指示灯9I1.1SB2复位按钮9Q1.1HL2复位灯10I1.3SB3选择开关10Q1.3HL3停止灯11I1.4SA1停止按钮12I2.0SA2单步、连续选择开关13I2.2SA急停按钮3.3 机械手的程序外部接线图3.4 元器件的选型及计算1） 选用西门子公司的ST-200系列小型PLC功能

16、强，性能价格比高，主机采用德国西门子ST-200型。主要参数： 输入点数24 输入信号类型：开关量 输出点数 16 输出继电器允许电流（纯电阻负载） 主机电源220AC ST-200 CPU技术范围 外型尺寸 1mm 19018062 用户程序B 4096 数据存储区B 10240 用户数据B 2560 数字量IO 128入128 出 扩展模块数量7 个 32入32 出 Pc24V电源(CPU)输入电流最大负载：150mA1050mA AC24V电源(CPU)输入电流最大负载：40mA160mA2） 假设机械手大臂伸出距离150mm-200mm，气缸的行程需在大臂的行程上家加10-20mm的余

17、量，尤其是在小臂夹紧气缸中。另外，假设小臂的下降上升距离约为100-200mm,并且选型用气缸时应选用夹紧型。计算各参数：根据查阅资料数据，大臂气缸选用国产QG(8-32)行程250mm,缓冲型为最佳，小臂选用QGT40-63,行程150mm,夹紧型为最佳。摆动气缸选用CRB系列（10mm）,角度公差，有无润滑均无工作型。第一阶段： 大臂活塞输出力， 活塞杆计算 (SP-材料抗拉强度) 缸筒臂厚计算 缓冲计算缓冲，柱塞缓冲，柱塞孔。缓冲气缸内最后达到的气压力，即吸引缓冲能最后的气体压力最高值等于气缸安全强度。所以缓冲装置满足工作需求。条件是,满足条件。耗气量的计算 第二阶段：小臂计算过程和大臂

18、一样。第三阶段：确定电磁阀的型号。根据以上参数，得知采用三位五通电磁阀，型号为VFS1420-P型3.5 元器件的明细表序号名称型号厂商数量备注1加紧气缸MCHB-12天津罗升企业有限公司1感应开关RCE2旋转气缸MCRA-63-180-PT天津罗升企业有限公司13三位五通电磁阀MVSA-156-4E2-C天津罗升企业有限公司14二位五通电磁阀MVSB-180-4E2-C天津罗升企业有限公司25二位五通电磁阀MVSB-180-4E2-C天津罗升企业有限公司16大气缸QTN20X100上海新益气动工程有限公司17气动三联件QAC1000-M5天津罗升企业有限公司18小气缸QCJ2B16-60S天

19、津罗升企业有限公司19传感器（接近开关）J3-D4L1浙江洞县电讯设备210小气缸磁性开关AL-03R天津罗升企业有限公司2钢带固定码11大气缸磁性开关AL-30R天津罗升企业有限公司212夹紧气缸感应开关RCE天津罗升企业有限公司13.6 机械手气动原理图3.7 机械手顺序功能图3.8 机械手的控制程序主程序主程序公用程序 回原点程序 第四章 机械手的安装及组成 4.1 安装工具序号工具名称数量备注1万用电表1全班共享2十字起5每组一把3一字起5每组一把4六角扳手一套全班共享4.2 系统安装调试故障分析序号出现的问题原因分析解决办法备注1开始按钮不亮开始按钮接错把按钮调换过来2自动时不工作自

20、动程序错误将正跳变命令去掉3单动时连走两步单动按钮按下时间太长修正启动程序4复位没法一步实现复位程序中间输错更正复位程序5立即复位指令换成复位指令复位程序没工作重新设置切换程序6急停按钮不可用程序中出现错误立即复位指令换成复位指令7不能良好的切换动作转换按钮没有协调好更改切换按钮8开始时不工作公用程序没有互锁修正公用程序9plc有输出，但电磁阀不得电线路连接有问题更换有松动的线，正确连接 个人总结 在本次的机电综合实训中，我们的主要任务就是搬运机械手控制系统设计与装调。现在在很多领域中全是自动化的，这就需要机械手的帮助，所以学校机械手设计与装调是提高我们自身能力的体现。在实训中，我认真听老师讲

21、有关机械手的知识，努力搞懂它。在两周的实训中，我仔细研究机械手各个动作的要领直至明白，同时还又编写程序，接线，调试，感觉学到很多。对于编写程序还是有一定的难度的，但通过指导老师的讲解就领悟很多了，课外再认真学习一下就感觉比较容易多了。总的来说，我在这次的实训中受益匪浅的，视野开阔了许多，为自己制定了更高的目标。同时也很感谢指导老师的殷勤教导。 致谢 在四个星期的实训中，我学到了很多，但没有老师和同学们的帮助是无法顺利的，再次非常感谢我的同学们以及我的组员，为我提供了很大的帮助完成，同时感谢指导老师的殷勤教导，没有您的耐心指导我想我是学不会的，很感谢您们！ 参考文献1. 谢富胜。分工、技术与生产组织变迁【M】。北京：经济科学出版社2. 曹晔.技术创新、组织变迁与职业教育发展【J】.职业技术教育3. 姜大源.论世纪之交德国职教改革基本理念.中国教育与科研计算机网， - 32 -