1、轉運機械手設計說明手冊系 部： 專 業 班 級： 學 生 姓 名： 二O一三 年 七 月前言機械手：也被稱為自動手，能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。工業機械人是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。轉運機械手是工業機器人的一部分。它的特點是可通過編程來完成各種預期的搬運任務。在工業生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從

2、機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用于柔性自動線。機械手一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應現場惡劣的環境，大大降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。機械手是工業機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業機器人。可編程控制器是繼電器控制和計算機控制出上開發的產品，逐漸發展成以微器處理為核心把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置。本文應用三菱公司生產的可編程控制器FX系列PLC，實現機械手搬運控制系統，該系統充分利用了可編程控制器（PLC）控制功能。使該系統可

3、靠穩定，時期功能范圍得到廣泛應用。機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機械人的研制和生產已成為高技術鄰域內，迅速發展起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。 0目錄一 轉運機械手 1.1 轉運機械手總體介紹-1二 機械手氣動系統基本部件2.1 控制元件-22.2 執行元件-32.3 輔助元件-42.

4、4 氣動系統圖-4三 機械手電氣控制3.1 基本電氣元件-53.2 控制面板布置-63.3 I/O配置分配表-73.4 硬件接線圖-83.5 控制流程圖-93.6 控制梯形圖-11 3.5.2 程序梯形圖-121一 轉運機械手1.1 轉運機械手總體介紹 機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。為了

5、抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機 械手設計的關 鍵參數。自由 度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有23個自由度。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。通過對其編程實現所要功能。伸縮氣缸氣爪升降氣缸支架擺缸0二 機械手氣動系統基本部件2.1 控制元件 2.2.1 氣動電磁閥 電磁閥4V230C-08 電磁閥4V210C-08產品介紹1、先導方式：外部與內部可選；2、滑柱式結構，密封性好，反應靈敏；3、三位置電磁閥有三種中央功能可供選擇；4、雙頭二位置電磁閥具有記憶功

6、能；5、內孔采用特殊工藝加工，磨擦阻力小，啟動氣壓低，使用壽命長；6、無需加油潤滑；7、可與底座集成閥組，節省安裝空間；8、附設手動裝置，利于安裝調試；9、有多種標準電壓等級可供選用。 電磁閥的工作原理就是利用給電磁鐵通電，電磁閥里面的鐵芯運動，來控制流體的通斷。    電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔都通向不同 電磁鐵通電、斷電，電磁閥里面的鐵芯會移動，通過控制閥體的移動來擋住或漏出不同的孔，來實現不同的孔的接通和斷開，這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。 2.2 執行元件部件介紹2.1.1 TR雙軸氣缸引導活塞在其中進行直線往復運動的圓

7、筒形金屬機件。工質在發動機氣缸中通過膨脹將熱能轉化為機械能；氣體在壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機、旋轉活塞式發動機等的殼體通常也稱“氣缸”。2.1.2 氣動手指HFZ16部件介紹SMC氣動手指又名氣動夾爪或氣動夾指，是利用壓縮空氣作為動力，用來夾取或抓取工件的執行裝置。最初起源于日本，后被國內自動化企業廣泛使用。根據樣式通常可分為Y型夾指和平型夾指，缸徑分為16mm和20mm兩種，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生產效率及工作的安全性。2.1.3 旋轉缸HRQ10-A 部件介紹1,端蓋分鑄鋼件和普通鑄件2，缸筒采用國產優質鐵缸筒，內壁經精密研磨，配合好，摩擦力小，使用壽命

8、長。 3，安裝方式，可以按照標準QGA,QGB系列；亦可按照客戶提供圖紙，經雙方技術確認，不存在設計，使用隱患，按圖制作。（1）小型，體積小，外型精致。（2）表面陽極氧化處理，強度大，不宜磨損，（3)閥體，閥芯精密數控中心加工而成，精確度高，優質進口密封件，耐磨，不宜腐蝕。2.3 輔助元件 2.3.1 氣動三聯件、開關 氣動三聯件是由過濾器、減壓閥和油霧器三部分組成，過濾器主要負責過濾壓縮空氣中的雜質，減壓閥主要負責控制系統壓力，油霧器負責后端元件的給油潤滑。2.4 氣動系統圖氣動機械手氣動回路原理圖三 機械手電氣控制3.1 基本電氣元件 3.1.1 選擇開關 SA 3.1.2 按鈕開關 SB

9、3.1.2 磁性開關 LS3.1.3 指示燈 HL3.2 控制面板布置3.3 輸入/輸出編址表序號輸入編址/元件名稱名稱元件1X10/SB10擺缸左擺到位磁感應開關LS02X11/SB11擺缸右擺到位磁感應開關LS13X12/SB12伸縮氣缸伸出到位磁感應開關LS24X13/SB13伸縮氣缸縮回到位磁感應開關LS35X14/SB14升降氣缸下降到位磁感應開關LS46X15/SB15升降氣缸上升到位磁感應開關LS57X16/SB16氣爪夾緊到位磁感應開關LS68X17/SB氣爪松開到位磁感應開關LS79X2自動/手動旋鈕SA10X1啟動按鈕SB111X0停止按鈕SB212X3/SB3擺缸手動SB

10、313X4/SB4伸縮缸手動SB414X5/SB5升降缸手動SB515X6/SB6氣爪手動SB6序號輸出編址名稱元件1Y4擺缸左擺雙電控電磁閥YV12Y5擺缸右擺雙電控電磁閥YV23Y6伸縮氣缸伸出雙電控電磁閥YV34Y7伸縮氣缸縮回雙電控電磁閥YV45Y10升降氣缸下降雙電控電磁閥YV56Y11升降氣缸上升雙電控電磁閥YV67Y12氣爪加緊單電控電磁閥YV78Y0自動運行指示燈HL19Y1氣爪夾緊指示燈HL23.4 硬件接線圖3.5 控制流程圖 PLC程序是PLC控制系統的核心，想要機械手按照某種路線運動就得通過編寫PLC程序來實現，所以PLC程序對用PLC控制的機械手來說至關重要。3.5.

11、1 程序流程圖順序功能圖（SFC）是一種新穎的、按照工藝流程圖進行編程的圖形編程語言。這是一種IEC標準推薦的首選編程語言，近年來在PLC編程中已經得到了普及和推廣，SFC編程的優點：    1、在程序中可以很直觀地看到設備的動作順序。比較容易讀懂程序，因為程序按照設備的動作順序進行編寫，規律性較強。2、在設備故障時能夠很容易的查找出故障所處在的位置。3、不需要復雜的互鎖電路，更容易設計和維護系統。3.6 控制梯形圖 3.7 后記 1、本次設計的是氣動通用機械手，相對于專用機械手，通用機械手的自由 度可變，控制程序可調，因此適用面更廣。2、采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現過載保護，便于自動控制。 工作環境適應性好，不會因環境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小， 不會污染環境。同時成本低廉。3、通過對氣壓傳動系統工作原理圖的參數化繪制，大大提高了繪圖速度， 節省了大量時間和避免了不必要的重復勞動，同時做到了圖