气动机械手回转臂结构设计完整（装配图+零件图+设计说明书+开题报告+任务书+程序源码）
文件介绍：
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总装配图A0
试验台PLC接线图A2
零件图回转缸A1
伸缩臂零件图A1
伸缩臂装配图A1
程序流程图A2
气动机械手回转臂结构设计，包含以下文件：
任务书.doc
伸缩臂装配图（2）A1.dwg
伸缩臂零件图(1)A1.dwg
总装配图A0.dwg
气动机械手回转臂结构设计.doc
气动机械手回转臂结构设计开题报告.doc
程序流程图A2.dwg
试验台PLC接线图A2.dwg
附件目录.doc
零件图回转缸A1.dwg
气动机械手回转臂结构设计，人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件设计
(毕业设计应完成的主要内容，设计任务达到的目标)
1、进行气动机械手的总体研究，并进行整体运动方式设计；
2、设计气动机械手气路设计，进行关键部件的设计计算；
3、设计气动机械伸缩、回转臂部分结构，进行关键部件的设计计算；
4、人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件设计与上位监控系统设计
5、完成中英文摘要，开题报告、调研报告以及设计说明书。
（毕业设计完成具体工作量；成果形式；验收方式）
1、气动机械手回转臂结构装配图（1张A0图纸）
2、气动机械手伸缩臂结构装配图 （1张A1图纸）
3、人工移动式（无动力）点位示教部分控制软件及框图，上位监控界面
4、英文翻译：5000字；
5、开题报告：2000字、调研报告：2000字；
6、论文：1.5~2万字；1篇论文（其中包括中文摘要400字，英文摘要250~300单词）
（对完成设计任务方面的具体要求：设计技术参数、数据及来源、调试所用仪器设备）
1、设计的气动机械手伸缩行程10CM，升降行程5CM，旋转180度；
2、抓握零件直径5~ 20，最大重量0.5KG
3、 界面友好，操作方便
（对部分有实习环节的专业，提出实习或调研的具体要求，包括调研提纲、实习时间、地点和具体内容要求）
1、利用各种途径查找文献资料，包括网络数据库、图书馆、情报中心等，通过资料认真了解软硬件技术及设备特征，了解国内外目前的技术发展现状；
2、在机电试验室现场了解等。
3、掌握软件设计的基本方法和界面组态软件的使用。
（指导教师提供有关参考资料、工具书、期刊论文等）
1、PLC编程及应用
2、S7-200用户手册
3、BUILT 500用户手册；
4、气动与液压传动
5、siemens 网站
6．E-VIEW网站
（根据毕业设计题目情况需要填写）
1、计算机一台
2、E-VIEW 屏
3、S7-200 一套
4、气动机械手一套
①执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
手部：即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
手腕：是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)
手臂：手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。
立柱：立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立I因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
行走机构：当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。
机座：机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
②驱动系统
驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，
并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
③控制系统
控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
④位置检测装置
控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.
即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)
手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。
立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
5、行走机构
当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。
机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
(二)驱动系统
驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，
并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
(三)控制系统
控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
(四)位置检测装置
控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.
1.2.2 机械手的分类
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，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。
(一)按用途分
机械手可分为专用机械手和通用机械手两种:
1、专用机械手
它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和‘叻口工中心”
2、通用机械手
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨控制；同时还可分为伺服型和一般型的机械手，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。
(二)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。
(三)按控制方式分
1、点位控制
它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。
2、连续轨迹控制
它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。
(1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。
(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。
(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。
(4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。
鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，
气动技术有以下优点:
(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题.
（2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。
(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。
(4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。
(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。
(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。毕业设计（论文）开题报告-装配机械手机构设计doc下载_爱问共享资料
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气动安装机械手的PLC控制
气动安装机械手的PLC控制&　0 引言　　气动机械手作为机械手的一种，具有结构简单、重量轻、动作迅速、工作可靠、节能和环保等优点而被广泛应用。气动安装机械手主要用于完成以下功能：选择要安装的小工件，从料仓中推出来，并用吸盘吸住安装到大工件中。1 气动安装机械手的结构和工作原理　　气动安装机械手的结构示意如图1 所示。系统主要组成部分有：上料模块和安装模块。上料模块主要由2 个圆桶料仓、推料装置、料仓平移气缸和支架组成。上料模块主要用于依次将2 个料仓中的工件2 推放到吸料工作台上，等待吸盘机械手取料。在两个气缸的两端都安装有磁性开关，分别用于判断两个气缸运动的极限位置。推料气缸和平移气缸的配合靠延时来实现。安装模块主要由真空发生器、吸盘、机械手、翻转气缸和翻转装置等组成。真空吸盘用于抓取工件2。吸盘内腔的负压（真空）是靠真空发生器产生的。安装模块工作过程：吸料→机械手向前翻转→安装（放料）→机械手向后翻转。图1 气动安装机械手的结构示意图2 气动控制系统设计　　气动安装机械手的气动控制回路如图2 所示。气动系统由气源、气动三联件OZ、电磁阀、节流阀、真空发生器和各种气缸组成。气源工作压力：最小6bar，最大8bar。翻转、平移换向阀采用二位五通双电控电磁阀，推料、吸料电磁阀采用二位五通单电控电磁阀。电磁阀均选用AIRTAC 公司型号为4V110-M5 的产品。气缸选用SMC 公司的产品，翻转气缸1A选用CDM2B20-45 型， 平移气缸2A 选用CDJ2B16-60-B 型，推料气缸3A 选用CDJ2B10-60-B 型。为了使各执行元件运动平稳，各气缸2个气口装有单向节流阀。翻转前限/ 后限、平移左限/ 右限、推料伸限/ 收限的行程位置用气缸开关检测，气缸开关选用SMC 公司的D-C73 产品。真空发生器选用SMC 公司的ZU07L 型。图2 气动控制回路3 电气控制系统设计　　3.1 PLC选型与I/O接口分配　　PLC 是气动安装机械手的核心控制器。根据控制要求分析，PLC 的输入信号有：起停控制信号3 个，位置检测信号6 个，联络信号2 个，共11 个开关量输入信号；输出信号有：电磁阀控制信号6 个，与前站的联络信号各1 个，共7 个开关量输出信号。输入输出信号的具体作用和地址分配如表1 所示。继电器和电磁阀的线圈均为DC24V。选用三菱FX2N-48MR 型PLC，24 点直流输入，24 点继电器型输出，并向外提供24V 直流电源，完全可以满足控制要求。　　气动安装机械手接受的通讯信号有两个：一个是大工件1 放好在安装平台上，安装机械手接受到的安装请求信号4C5A；一个是安装好的工件从安装平台被取走后，安装机械手接受到的搬取结束信号4C5B，用于实现安装机械手复位。气动安装机械手的通讯输出信号通过中间继电器来实现隔离。继电器K1 用来传送气动安装机械手安装完毕、允许其他机械搬取工件的信号。　　3.2 PLC控制程序　　1）控制功能要求气动安装机械手控制系统分为单站控制、联络控制和停止控制三种控制功能。单站控制。初始时吸盘下有工件2，推料气缸、翻转气缸处于收回状态，平移动气缸可以在左或右位置。按下单站起动按钮SB1，安装模块完成依次完成如下动作：吸盘吸料→翻转气缸向前翻转→工件2 被搬运到安装工作台→吸盘放料→延时→机械手向后翻转。工件2 被吸取走后，上料模块主要完成以下动作：推料和更换料仓。推料完毕后，吸盘机械手才能向后翻转，回到原位。如果没有停止信号，气动安装机械手按照以上过程循环进行。此时，要注意安装工作台的工件要及时取走，否则容易损坏机械。联络控制。当工件1 被放置在安装工作台且安装搬运机械手离开后，气动安装机械手位于初始状态时，按下联络按钮SB2，气动安装机械手按照单站控制方式下的要求，完成一次工件2 的上料和安装任务。如果没有停止信号，气动安装机械手在下一个工件1 放置好后，自动进入下一工作周期。　　停止控制。任何时候按下停止按钮SB3，控制系统在完成当前工作周期后停止工作。　　2）工艺流程　　按照上述控制要求，绘制气动安装机械手的工艺流程如图3 所示。气动安装机械手的控制流程比较复杂。起动系统，进入安装等待步；单站方式或联络方式下有安装请求信号来后，吸料，吸料机械手向前翻转。放料控制和上料控制分支流程同时进行。上料控制分支流程又有左料仓上料和右料仓上料两种选择。上料完毕，吸料机械手向后翻转，此时气动安装机械手的机械返回到了原点。图3 安装机械手PLC控制工艺流程图　　为了能使程序流程不出错，必须使程序的步进状态也要正确地返回原点。在S27 步，发送安装完毕信号后，用第4 站的联络信号——搬取结束信号4C5B 作为程序步进状态返回原点的转换条件。　　PLC 的程序用步进指令编程实现，控制程序分为：安装等待、吸料、机械手前翻、安装、安装结束等待、推料、料仓判断、料仓左移或右移、上料结束等待、机械手后翻、发送联络信号及复位等待，加上初始步共13 步动作。单站控制方式和联络控制方式的程序共用。在安装等待步，如果是单站工作方式，则延时后进入下一步，如果是联络工作方式，则等待安装请求信号，信号有效时，才进入下一步。为了避免两种控制方式冲突，在步进控制程序外的控制方式选择程序中，需设置两种控制方式的互锁。4 结束语　　气动安装机械手是较复杂的一个控制系统，主要体现在它的机械动作复杂，电气控制联锁关系较多。采用PLC 对气动安装机械手进行自动控制，既解决了本系统上料模块和安装模块、推料气缸和平移气缸之间的互锁关系，也解决了本系统与其他机械单元之间的协同作业，很好地实现了气动安装机械手的上料、吸料、安装和联络等功能。控制系统经过运行调试，设备动作顺畅、性能稳定、可靠性高。
馆藏&127275
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