數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　姓名 </p><p>　　所屬助學(xué)

2、單位 </p><p>　　2015 年 9 月 5 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目的1</p>&

3、lt;p>　　1.3 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)2</p><p>　　2 液壓上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.1機(jī)械手的概念3</p><p>　　2.2 機(jī)械手的組成及工作原理3</p><p>　　2.3 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3.1 機(jī)械手的總體機(jī)構(gòu)的類型4&l

4、t;/p><p>　　2.3.2 具體采用方案5</p><p>　　2.4 機(jī)械手主要部件的選用5</p><p>　　2.4.1 機(jī)械手手爪的選用5</p><p>　　2.4.2 機(jī)械手手腕的選用6</p><p>　　2.4.3 機(jī)械手手臂的選用7</p><p>　　2.4.4

5、機(jī)械手機(jī)身的選用8</p><p>　　2.5 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇8</p><p>　　2.6 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇9</p><p>　　2.7 機(jī)器人手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 液壓系統(tǒng)的概述11</p><p>　　3

6、.2 液壓系統(tǒng)的組成11</p><p>　　3.3 液壓系統(tǒng)的基本控制回路11</p><p>　　3.4 液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4.1 控制回路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4.2 液壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.4.3 繪制的液壓系統(tǒng)圖13</p&g

7、t;<p>　　3.5 液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算13</p><p>　　3.5.1油缸的主要類型與相關(guān)運(yùn)算 14</p><p>　　3.5.2油泵的選擇 18</p><p>　　3.5.3 油泵電動(dòng)機(jī)功率的確定 18</p><p>　　4 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1

8、 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1.1 可編程控制器的概念19</p><p>　　4.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域19</p><p>　　4.1.3 PLC系統(tǒng)的組成20</p><p>　　4.1.4 PLC的工作原理21</p><p><b>　　結(jié) 論30<

9、/b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)及其自動(dòng)化等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，以及課外實(shí)踐所學(xué)的知識(shí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床

10、上下料機(jī)械手各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了論述和分析，設(shè)計(jì)了一種液壓式圓柱坐標(biāo)形式的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手。此設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)械手的手爪、手腕、手臂、機(jī)身等各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)械手控制系統(tǒng)（傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）進(jìn)行了的設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)PLC控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。PLC控制系統(tǒng)的分析重點(diǎn)放在PLC各硬件部分的設(shè)計(jì)和介紹、PLC梯形圖的編寫上。此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，且易于控制，控制系統(tǒng)用PLC作為控制器

11、，優(yōu)化了機(jī)械手群的控制系統(tǒng)。該機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手；液壓系統(tǒng)；PLC控制系統(tǒng)；</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　近

12、年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高以及工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，高效、高質(zhì)量、低成本、低污染無疑成為了工業(yè)自動(dòng)化所追求的目標(biāo)。其中機(jī)器人就代表了工業(yè)自動(dòng)化的最高水平。機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，體現(xiàn)了一個(gè)企業(yè)先進(jìn)的加工制造能力和科研能力。同時(shí)它也促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。由于機(jī)械手能代替人類完成高危險(xiǎn)、高強(qiáng)度，重復(fù)枯燥的工作，同時(shí)可以連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)，從而大大的提高了生產(chǎn)效率，降低了人工生產(chǎn)成本，減輕了人類的勞動(dòng)

13、強(qiáng)度。因此機(jī)械手已經(jīng)越來越廣泛的得到了應(yīng)用。一般機(jī)械手在機(jī)械行業(yè)中可用于零部件組裝 、加工工件自動(dòng)抓取、上料、下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等工作，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床以及組合機(jī)床上使用比較普遍。目前，機(jī)械手已經(jīng)發(fā)展成為一種非常成熟的機(jī)械加工輔助手段，同時(shí)也發(fā)展成為了柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元?？梢怨?jié)省龐大的工件輸送裝置及人工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)械手

14、的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的搬運(yùn)方式，有效地改善了作業(yè)環(huán)境，提倡零件加工數(shù)字化，信息化，少人化直至無人化管理，極大程度的保證了產(chǎn)</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　眾所周知，一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力很大程度上取決于制造業(yè)的發(fā)展水平。上世紀(jì)，美國(guó)制造業(yè)占世界制造業(yè)40%，2010年中國(guó)制造業(yè)第一次趕超美國(guó)（中國(guó)占19.8%，美國(guó)占19.4%）。近幾

15、年，美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家紛紛將自己的制造產(chǎn)業(yè)搬回本國(guó)，準(zhǔn)備大力發(fā)展制造業(yè)，一場(chǎng)無硝煙的工業(yè)大戰(zhàn)即將開始。然而，我國(guó)大部分的工廠和企業(yè)仍然還是使用人工裝卸、搬運(yùn)、包裝、打碼等。這些人工操作具有一定的危險(xiǎn)性，在高強(qiáng)度的作業(yè)環(huán)境下人容易犯錯(cuò)，工作效率會(huì)大打折扣。這些已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。為了加快工業(yè)自動(dòng)化的步伐，使其真正的走進(jìn)人們的生活，結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)及課外實(shí)踐知識(shí)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)自動(dòng)上下料機(jī)械手，其兼?zhèn)淙撕蜋C(jī)器的優(yōu)點(diǎn)，

16、它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)的重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　1.3 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn)，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢(shì)如下：</p><p>　　1.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系

17、統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。</p><p>　　2.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和維修性。</p><p>　　3.機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，

18、而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)進(jìn)行決策控制；傳感器融合配置技術(shù)成為智能化機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。</p><p>　　4.關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)；柔性仿形噴涂機(jī)器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)；</p><p>　　5.焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通

19、用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。</p><p>　　綜上所述可以概括為兩個(gè)方向：其一是機(jī)械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法，復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，性價(jià)比高，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場(chǎng)化、模塊化的元件。</p><p>　　世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場(chǎng)是波浪式向前發(fā)

20、展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險(xiǎn)的勞動(dòng)環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在各行各業(yè)中還在不斷開辟著新用途。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。</p><p>　　2 液壓上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1機(jī)械手的概念</b></p><p>　

21、　我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T12643–90)對(duì)機(jī)械手的定義：“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體，或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置?！?lt;/p><p>　　機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類。專用機(jī)械手：它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，具有固定(有時(shí)可調(diào))程序，使用大批量的自動(dòng)生產(chǎn)。如自動(dòng)生產(chǎn)線上的上料機(jī)械手，自動(dòng)換刀機(jī)械手，裝配焊接機(jī)械手等裝置。通用機(jī)械手：它是一種具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可

22、變、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。它適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。它的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于柔性自動(dòng)線。</p><p>　　2.2 工業(yè)機(jī)械手的組成及工作原理</p><p>　　2.2.1工業(yè)機(jī)械手的組成</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制部分所組成，各部分關(guān)系如下框圖2.1：</p><p&

23、gt;　　圖2.1 工業(yè)機(jī)械手各部分關(guān)系圖</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)部件所組成。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：有氣動(dòng)，液動(dòng)，電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。</p><p>　　控制系統(tǒng)：有點(diǎn)位控制和連續(xù)控制兩種方式。</p><p>　　機(jī)身：它是整個(gè)工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。</p>&

24、lt;p><b>　　機(jī)械手功能：</b></p><p>　　（1）它能部分的代替人工操作；</p><p>　　（2）它能按照生產(chǎn)工藝的要求遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；</p><p>　?。?）它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。</p><p>　　2.2.2上下料機(jī)械手的工作原理<

25、;/p><p>　　上下料機(jī)械手是一種專用的工業(yè)機(jī)械手，其執(zhí)行程序一般是設(shè)計(jì)好的，一般只能進(jìn)行簡(jiǎn)單編程，所以機(jī)械手的動(dòng)作是固定的，一種機(jī)械手只能供送一種或有限的幾種物品，程序控制系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。</p><p>　　供送料機(jī)械手可看做是一種無料槽、滑道的供送料機(jī)構(gòu)，它在一個(gè)位置（料槽）抓取物品（工件），然后將其搬運(yùn)到另一個(gè)位置。其基本動(dòng)作是：上料時(shí)，先由料槽中取出工件，帶著工件到指定工位，將

26、其放在工位上，返回；卸料時(shí)則從工位上取下工件，帶走，放到料箱中。上料時(shí)一般有位置及方位要求，而卸料時(shí)一般無嚴(yán)格要求，所以上料是關(guān)鍵。</p><p>　　要完成上述動(dòng)作，上下料機(jī)械手的手爪必須到達(dá)兩點(diǎn)（取料點(diǎn)—料槽；放料點(diǎn)—加工工位），這可通過機(jī)械手的手臂來實(shí)現(xiàn)。手爪必須做兩個(gè)動(dòng)作（抓取料和放下料），這可通過機(jī)械手的手爪閉合、張開來實(shí)現(xiàn)。方位要求一般通過機(jī)械手的手腕來滿足供送料要求的運(yùn)動(dòng)，軌跡應(yīng)該是：直線下降—直

27、線升起—平面圓弧擺動(dòng)—直線下降。</p><p>　　2.3機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下：</p><p>　　1. 直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p>

28、<p>　　直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.a。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，因此，其運(yùn)動(dòng)位置精度高，但此種類型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小，如要達(dá)到較大運(yùn)動(dòng)空間，則要求機(jī)械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體，主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)。直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2. 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn)&

29、lt;/p><p>　　圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.b。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度相對(duì)較高，常用于搬運(yùn)作業(yè)。</p><p>　　3. 球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.c。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。這種機(jī)

30、械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高，主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。</p><p>　　4. 關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.d。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大，動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手又分為水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。</p>

31、<p>　　2.3.2 具體采用方案</p><p>　　具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)榭紤]到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對(duì)機(jī)械手的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，一件小成本、提高可靠度。該機(jī)械手的工作中需要3種運(yùn)動(dòng)，其中手臂的伸縮和立柱升降為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)為手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，綜合考慮，機(jī)械手自由度數(shù)目取為3，坐標(biāo)形式選擇圓柱坐標(biāo)形式，即一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度兩個(gè)一棟棟自由度，其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)

32、單，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大，且有較高的定位準(zhǔn)確度。機(jī)械手工作布局圖如圖2-2所示。</p><p>　　2.4機(jī)械手主要部件的選用</p><p><b>　　2.4.1手爪</b></p><p>　　2.4.1.1機(jī)械手手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　手爪是用來進(jìn)行操作及作業(yè)的裝置，其種類很多，根據(jù)操作及作業(yè)方式的不

33、同，分為搬運(yùn)用、加工用、測(cè)量用等。搬運(yùn)用手爪是指各種夾持裝置，用來抓取或吸附被搬運(yùn)的物體；加工用手爪是帶有噴槍、焊槍、砂輪、銑刀等加工工具的機(jī)械手附加裝置，用來進(jìn)行相應(yīng)的加工作業(yè)；測(cè)量用手爪是裝有測(cè)量頭或傳感器的附加裝置，用來進(jìn)行測(cè)量及檢驗(yàn)作業(yè)。</p><p>　　機(jī)械手手爪設(shè)計(jì)有如下要求：</p><p>　?。?）機(jī)械手手爪是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來設(shè)計(jì)的。既根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)手爪，在滿

34、足作業(yè)要求的前提下，機(jī)械手手爪還要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　（2）機(jī)械手手爪的萬能性與專用性是矛盾的。萬能手爪在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，甚至很難實(shí)現(xiàn)，從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)著重開發(fā)各種專用的、高效率的機(jī)械手手爪，加之以快速更換裝置，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的多種作業(yè)功能，而不主張用一個(gè)萬能的手爪去完成多種作業(yè)，以考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　?。?）機(jī)械手手爪的通用性。通用性是

35、指有限的手爪，可適用于不同的機(jī)械手，這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　?。?）機(jī)械手手爪要便于安裝和維修，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。</p><p>　　2.4.1.2設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持類最常見的主要有夾鉗式，本設(shè)計(jì)主要考慮夾鉗式手部設(shè)計(jì)。

36、</p><p>　　夾鉗式手部是由手指，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤，套類零件，一般情況下多采用兩個(gè)手指。手部示意圖如下：</p><p>　　圖2-3 手部示意圖</p><p><b>　　2.4.2 腕部</b></p><p>　　2.4.2.1 腕部設(shè)計(jì)

37、的基本要求</p><p>　　手腕部件置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕具有獨(dú)立的自由度，此設(shè)計(jì)手腕有繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿X軸左右擺動(dòng)兩個(gè)自由度。手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)油缸，擺動(dòng)也采用回轉(zhuǎn)油缸。他的結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，自由度符合設(shè)計(jì)要求，它要求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。</p><p>　?。?）腕部

38、處于臂部的前端，它連同手部的動(dòng)靜載荷均由臂部承受。腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)動(dòng)性能。因此在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。</p><p>　?。?）腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支承作用，除了保證力和運(yùn)動(dòng)的要求以及具有足夠的強(qiáng)度和剛度外還應(yīng)綜合考慮合理布局腕部和手部的連接、腕部自由度的檢測(cè)和位置檢測(cè)、管線布置以及潤(rùn)滑、維修調(diào)整等問題。</p><p

39、>　?。?）腕部設(shè)計(jì)應(yīng)充分估計(jì)環(huán)境對(duì)腕部的不良影響（如熱膨脹，壓力油的粘度和燃點(diǎn)，有關(guān)材料及電控電測(cè)元件的耐熱性等問題）。</p><p>　　2.4.2.2設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　通過對(duì)數(shù)控機(jī)床上下料作業(yè)的具體分析，考慮數(shù)控機(jī)床加工的具體形式及對(duì)機(jī)械手上下料作業(yè)時(shí)的具體要求，在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性，腕部的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，它可做與手臂垂直方向（例

40、如Y軸方向）橫移，還可以繞Y軸或Z軸回轉(zhuǎn)。本次設(shè)計(jì)，手腕回轉(zhuǎn)角度±115°，手腕回轉(zhuǎn)速度，V腕回 = 40°/s。</p><p>　　圖2-4 腕部結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2.4.3 手臂 </b></p><p>　　2.4.3.1手臂設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　手臂

41、部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動(dòng)它們作空間轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。因此，臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求：即手臂繞橫軸旋轉(zhuǎn)，左右回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由油缸驅(qū)動(dòng)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從背部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活

42、性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。</p><p>　　機(jī)身是固定的，它直接承受和傳動(dòng)手臂的部件，實(shí)現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)。臂部要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，需滿足下列各項(xiàng)基本要求：</p><p>　?。?）機(jī)械手臂式機(jī)身的承載</p><p>　　機(jī)械手臂式機(jī)身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。顯然，伸縮臂桿的懸伸長(zhǎng)度愈大，則剛度逾差，而

43、且其剛度隨支臂桿的伸縮不斷變化，對(duì)于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能，位置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為可提高剛度，盡量縮短臂桿的懸伸長(zhǎng)度。</p><p>　?。?）臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小</p><p>　　機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般是根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來決定。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn)俯仰均要求均速運(yùn)動(dòng)，（v和w為常數(shù)），但在手臂的啟動(dòng)和終止瞬間，運(yùn)動(dòng)是變化的，

44、為了減少?zèng)_擊，要求啟動(dòng)時(shí)間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動(dòng)。</p><p>　　為減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的措施：</p><p>　?、贉p少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。</p><p>　?、跍p少手臂運(yùn)動(dòng)件的尺寸輪廓。</p><p>　　③減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸），<

45、;/p><p>　　盡可能在前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。</p><p>　　（3）手臂動(dòng)作應(yīng)靈活</p><p>　　為減少手臂運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，盡可能用滑動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。</p><p><b>　　（4）位置精度要高</b></p><p>　　一般說來，直角和圓

46、柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度較高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制，精度差；在手冊(cè)上加設(shè)定位裝置和自檢測(cè)機(jī)構(gòu)，能較好的控制位置精度，檢測(cè)裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)，嚙合件的間隙。</p><p>　　2.4.3.2具體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　由于機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，這里實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是采用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞油缸。由于活塞油缸的體積小、重量輕，因而在機(jī)械手的手臂機(jī)構(gòu)中應(yīng)用比較多

47、。通過液壓缸的直接驅(qū)動(dòng)，液壓缸既是驅(qū)動(dòng)元件，又是執(zhí)行運(yùn)動(dòng)件，而且液壓缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的控制。目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為0.15N，最大為8000N。本液壓機(jī)械手的臂力為N臂 =1650（N），安全系數(shù)K一般可在1.5~3，本機(jī)械手取安全系數(shù)K=2。定位精度為±1mm。手臂伸長(zhǎng)量150mm，手臂回轉(zhuǎn)角度±120°。手臂升降行程180mm，手臂水平運(yùn)動(dòng)行

48、程100mm。手臂伸縮速度 ，V臂伸 = 50 mm/s手臂回轉(zhuǎn)速度， V臂回 = 40°/s，手臂升降速度， V臂升 = 50 mm/s。</p><p><b>　　2.4.4機(jī)身</b></p><p>　　2.4.4.1機(jī)身設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　機(jī)身是直接支撐和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)

49、的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)機(jī)身為地面軌道運(yùn)動(dòng)式。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)，再電動(dòng)機(jī)后接了一個(gè)圓錐圓柱齒輪減速器其輸出速度為1.2m/s。在后是一個(gè)制動(dòng)箱。其主要參數(shù)是由外部計(jì)算機(jī)調(diào)整和控制，在很大程度上是由運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡運(yùn)動(dòng)而去編制

50、小車的運(yùn)行程序。</p><p>　　2.5驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇</p><p>　　2.5.1驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要類型</p><p>　　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。根據(jù)動(dòng)力源的不同,可分為以下四類：</p><p>　?。?）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　氣壓機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。

51、其特點(diǎn)為：輸出力大、易于保養(yǎng)、動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低。但是由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差、沖擊力大、定位精度一般、抓取力小。</p><p>　　（2）液壓傳動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　液壓傳動(dòng)機(jī)械手是以油液壓縮的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其特點(diǎn)為：輸出力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏、抓取力大。但是這種機(jī)械手對(duì)密封性要求很高、不易于保養(yǎng)與維護(hù)、受到液體本身的屬

52、性影響，不宜在高溫或者低溫的環(huán)境下工作、油的泄漏會(huì)導(dǎo)致對(duì)其工作性能產(chǎn)生很大的影響、油液過濾要求非常嚴(yán)格，成本高。</p><p>　?。?）機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　它是由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，動(dòng)力是由工作機(jī)械提供的。其主要特點(diǎn)為：運(yùn)動(dòng)精確，動(dòng)作頻率大，定位精度高。但是結(jié)構(gòu)較大，保養(yǎng)需求高。</p><p>　?。?）

53、電氣驅(qū)動(dòng)機(jī)械手</p><p>　　它是由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其特點(diǎn)為：運(yùn)動(dòng)速度快，行程長(zhǎng)，定位精度高，易于維護(hù)、使用方便、節(jié)能環(huán)保。但是其技術(shù)還不夠成熟、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本也較高。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分,工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。</p><p>　　2.5.2具體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　在分析了具體工

54、作要求后，綜合考慮各個(gè)因素，機(jī)械手腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要一定的定位控制精度，因此采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。由于手臂采用液壓缸，故用液壓驅(qū)動(dòng)。隨著機(jī)床加工的工件的不同，手臂伸出長(zhǎng)度不同，要求手臂具有伺服定位能力，故采用電液伺服液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.6 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　2.6.1工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式</p><p><b&g

55、t;　　齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　在機(jī)器人中常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。</p><p><b>　　諧波齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小重量輕，傳動(dòng)比大（幾十到幾百），傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪音低、傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)、效率高等

56、一系列優(yōu)點(diǎn)。故在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。諧波齒輪傳動(dòng)與少齒差行星齒輪傳動(dòng)十分相似，它是依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對(duì)錯(cuò)齒來傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的，故諧波齒輪傳動(dòng)與一般的齒輪傳動(dòng)具有本質(zhì)上的差別。</p><p><b>　?。?）螺旋傳動(dòng)</b></p><p>　　螺旋傳動(dòng)及絲杠螺母，它主要是用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋

57、傳動(dòng)有傳遞能量為主的，如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)?；有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的，如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠。絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)分為普通絲杠（滑動(dòng)摩擦）和滾珠絲杠（滾動(dòng)摩擦），前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低，具有自鎖能力；但是摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低（30%~40%）。后 者 雖 然 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜、制造成本高，但是其最大的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高（92%~98%），其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，靈活度高。通過預(yù)緊，能消除間隙、提高傳動(dòng)剛度；進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度高。

58、使用壽命長(zhǎng)；而且同步性好，使用可靠、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，因此滾珠絲杠在機(jī)器人中應(yīng)用很多。由于滾珠絲杠傳動(dòng)返行程不能自鎖；因此在用于垂直方向傳動(dòng)時(shí)，須附加自鎖機(jī)構(gòu)或制動(dòng)裝置。</p><p><b>　?。?）同步帶傳動(dòng)</b></p><p>　　同步帶傳動(dòng)是綜合了普通帶傳動(dòng)和鏈輪鏈條傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的一種新型傳動(dòng)，它在帶的工作面及帶輪外周上均制有嚙合齒，通過帶齒與輪齒作嚙合傳動(dòng)。為保

59、證帶和帶輪作無滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，齒形帶采用了承載后無彈性變形的高強(qiáng)力材料，無彈性滑動(dòng)，以保證節(jié)距不變。同步帶具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高（可達(dá)98%）、節(jié)能效果好；能吸振、噪聲低、不需要潤(rùn)滑；傳動(dòng)平穩(wěn)，能高速傳動(dòng)（可達(dá)40m/s）、傳動(dòng)比可達(dá)10，結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)器人中使用很多。其主要缺點(diǎn)是安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，同時(shí)具有一定的蠕變性。同步帶帶輪齒形有梯形齒形和圓弧齒形。</p><p>&l

60、t;b>　?。?）鋼帶傳動(dòng)</b></p><p>　　鋼帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是鋼帶與帶輪間接觸面積大，是無間隙傳動(dòng)、摩擦阻力大，無滑動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行可靠、噪聲低，驅(qū)動(dòng)力矩大、壽命長(zhǎng)，鋼帶無蠕變、傳動(dòng)效率高。</p><p><b>　?。?)鏈傳動(dòng)</b></p><p>　　在機(jī)器人中鏈傳動(dòng)多用于腕傳動(dòng)上，為了減輕機(jī)器人末端

61、的重量，一般都將腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在小臂后端或大臂關(guān)節(jié)處。由于電機(jī)距離被傳動(dòng)的腕關(guān)節(jié)較遠(yuǎn)，故采用精密套筒滾子鏈來傳動(dòng)。</p><p><b>　?。?)鋼絲繩輪傳動(dòng)</b></p><p>　　鋼絲繩輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是帶輪較大、安裝面積大、加速度不宜太高。</p><p>　　2.6.2工業(yè)機(jī)器

62、人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　機(jī)器人是由多級(jí)聯(lián)桿和關(guān)節(jié)組成的多自由度的空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。除直接驅(qū)動(dòng)型機(jī)器人以外，機(jī)器人各聯(lián)桿及關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都是由驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過各種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。機(jī)器人所采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一般機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相類似。常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)等。由于傳動(dòng)部件直接影響機(jī)器人的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力，因此應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇滿足傳動(dòng)間隙小精度高，低摩擦、體積小

63、、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)速度快、傳遞轉(zhuǎn)矩大大、諧振頻率高以及與伺服電動(dòng)機(jī)等其它環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配等要求的傳動(dòng)部件。</p><p>　　2.6.3 具體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高精度。機(jī)械手腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來減速和增大扭矩。經(jīng)濟(jì)分析比較，選擇圓柱齒輪傳動(dòng)，為了保證比較高的精度，盡量減小因齒輪傳動(dòng)造成的誤差；同時(shí)大大增大扭矩，同時(shí)較大

64、的降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)性能好。這里只采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)，采用大的傳動(dòng)比,齒輪采用高強(qiáng)大、高硬度的材料，高精度加工制動(dòng)。</p><p>　　2.7 機(jī)器人手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型和球坐標(biāo)型機(jī)器人可以通過合理布局，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得手臂本身可能達(dá)到平衡。關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂一般都需要平衡裝置，一減小驅(qū)動(dòng)器的負(fù)荷，同時(shí)縮短啟動(dòng)時(shí)間。</

65、p><p>　　2.7.1 機(jī)器人平衡機(jī)構(gòu)的形式</p><p>　　通常，機(jī)器人所采用的平衡機(jī)構(gòu)主要有以下幾種：</p><p><b>　　1.配重平衡機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　這種平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平衡效果好，易于調(diào)整，工作可靠，但增加了機(jī)器人手臂的慣量與關(guān)節(jié)軸的載荷。一般在機(jī)器人手臂的不平衡力矩比較小的情況下

66、采用這種平衡機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　2.彈簧平衡機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　彈簧平衡機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、工作可靠、平衡效果好、易維修，因此應(yīng)用廣泛。</p><p>　　3.活塞推桿平衡機(jī)構(gòu)</p><p>　　活塞式平衡系統(tǒng)有液壓和氣動(dòng)兩種：液壓平衡小童平衡力大，體積小，有一定的阻尼作用：氣動(dòng)平衡

67、系統(tǒng)，具有很好的阻尼作用，但體積比較大?；钊狡胶庑枰鋫溆袑ｉT的液壓或氣動(dòng)裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，因此造價(jià)高，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都增加了難度，但是平衡效果好。用于配重平衡、彈簧平衡滿足不了工作要求的場(chǎng)合。</p><p>　　2.7.2 設(shè)計(jì)具體采用的方案</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)型的結(jié)構(gòu)，而且在手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及整個(gè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)和布局中都重點(diǎn)考慮了機(jī)械手手臂的平衡問題，通

68、過合理布局，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得手臂本身盡可能達(dá)到平衡。若實(shí)際工作中平衡結(jié)果不滿足，則設(shè)置彈簧平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡。</p><p><b>　　3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1液壓系統(tǒng)的概述</p><p>　　機(jī)械手的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的

69、壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動(dòng)，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運(yùn)動(dòng)的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱為容積式液壓傳動(dòng)，機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動(dòng)。</p>

70、<p>　　3.2液壓系統(tǒng)的組成</p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：</p><p>　?。?） 油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。</p><p>　?。?） 液動(dòng)機(jī) 壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。手臂做直線運(yùn)動(dòng)，液動(dòng)機(jī)就是手臂伸縮油缸。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)

71、機(jī)一般叫作油馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于360°的液動(dòng)機(jī)，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸（或稱擺動(dòng)油缸）。</p><p>　?。?） 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3.3液壓系統(tǒng)的基本控制回路</p><p>　　機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械手自由度的

72、多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡(jiǎn)，但是總不外乎由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。</p><p>　　3.3.1 壓力控制回路</p><p>　　壓力控制回路是通過控制液壓系統(tǒng)的壓力，以滿足執(zhí)行元件對(duì)力和力矩要求的回路。包括調(diào)壓、卸荷、減壓、平衡鎖緊等基本回路。本設(shè)計(jì)采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷

73、回路和單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路</p><p>　　為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。本機(jī)械手采用單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。</p><p>　　3.3.2 速度控制回路</p><p>　　液壓機(jī)械手各種運(yùn)動(dòng)速度的控制，主要是改變進(jìn)

74、入油缸的流量Q。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。</p><p>　　根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用LI型單向節(jié)流閥、LCI型單向節(jié)流閥或QI型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有

75、壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。</p><p>　　采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速時(shí)，負(fù)荷的變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起節(jié)流閥進(jìn)出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。</p><p>　　調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)

76、速。</p><p>　　3.3.3 方向控制回路</p><p>　　在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動(dòng)滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達(dá)的油路換向，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分

77、為交流電磁閥（D型）和直流電磁閥（E型）兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為220V（也有380V或36V），直流電磁閥的使用電壓一般為24V（或110V）。這里采用交流電磁閥。交流電磁閥起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)廉，但是如吸不上時(shí)容易燒壞，可靠性差，換向時(shí)有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。</p><p>　　3.4液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的上下料機(jī)械手是以P

78、LC來控制整個(gè)液壓元件，通過控制液壓缸的電磁換向閥而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。至于機(jī)械手在空間的運(yùn)動(dòng)和定位則由外部的電腦操作系統(tǒng)完成，它主要先進(jìn)行機(jī)器手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，動(dòng)力學(xué)分析，軌跡規(guī)劃和編程。從而由上述系統(tǒng)完成整個(gè)機(jī)械手在空間的行走，定位和重復(fù)定位等操作。</p><p>　　3.4.1液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓執(zhí)行元件確定后，其運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的控制是液

79、壓回路的核心問題。</p><p>　　速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者結(jié)合的容積節(jié)流調(diào)速；方向控制是用換向閥或是邏輯控制單元來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，通過換向閥的有機(jī)組合來實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的系統(tǒng)，多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)的速度的控

80、制主要采用節(jié)流調(diào)速，利用用比較簡(jiǎn)單的節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)，而方向控制采用電磁換向閥來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.4.2 液壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多用變量泵

81、供油，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力。</p><p>　　油液的凈化裝置是液壓源中不可缺的元件。一般泵的入口要裝粗濾油器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)要求，通過精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處的環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，由溢流閥V1來調(diào)定系統(tǒng)壓力。為了保證液壓油的潔凈，避免

82、液壓油帶入污染物，故在油泵的入口安裝粗過濾器，而在油泵的出口安裝精過濾器對(duì)循環(huán)的液壓油進(jìn)行凈化</p><p>　　3.4.3 繪制液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　本機(jī)械手的液壓系統(tǒng)圖如圖3-1所示</p><p>　　它擁有垂直手臂的上升、下降，水平手臂的前伸、后縮，以及執(zhí)行手爪的夾緊、張開三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　其中，泵由三相

83、交流異步電動(dòng)機(jī)M拖動(dòng)；系統(tǒng)壓力由溢流閥V1調(diào)定；1DT的得失電決定了動(dòng)力源的投入與摘除。</p><p>　　考慮到手爪的工作要求輕緩抓取、迅速松開，系統(tǒng)采用了節(jié)流效果不等的兩個(gè)單向節(jié)流閥。當(dāng)5DT得電時(shí)，工作液體經(jīng)由節(jié)流閥V5進(jìn)入柱塞缸，實(shí)現(xiàn)手爪的輕緩抓緊；當(dāng)6DT失電時(shí)，工作液體進(jìn)入柱塞缸中，實(shí)現(xiàn)手爪迅速松開。</p><p>　　另外，由于機(jī)械手垂直升降缸在工作時(shí)其下降方向與負(fù)荷重力

84、作用方向一致，下降時(shí)有使運(yùn)動(dòng)速度加快的趨勢(shì)，為使運(yùn)動(dòng)過程的平穩(wěn)，同時(shí)盡量減小沖擊、振動(dòng)，保證系統(tǒng)的安全性，采用V2構(gòu)成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背壓，以平衡重力負(fù)載。</p><p>　　3.5液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算</p><p>　　計(jì)算的主要內(nèi)容是，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的輸出力和運(yùn)動(dòng)速度，確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸和所需流量、確定液壓系統(tǒng)所需的油壓與總的流量，以選擇油泵的規(guī)格和選擇油泵

85、電動(dòng)機(jī)的功率。確定各個(gè)控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。</p><p>　　一般會(huì)用到的油缸有活塞式油缸（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)）和回轉(zhuǎn)式油缸（可以使輸出軸得到小于360°的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），及無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）。</p><p>　　3.5.1 油缸的主要類型與相關(guān)運(yùn)算</p><p>　　3.5.1.1 雙作用單桿活塞油缸<

86、/p><p>　　圖5-2 雙作用單桿活塞桿油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　?、?流量、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 </p><p>　　當(dāng)壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度V1運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量Q1為</p><p><b>　　Q1 = DV1</b></p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：Q1=0.98c

87、m/s， 對(duì)于手指夾緊油缸：Q1=1.02 cm/s ,對(duì)于手臂升降油缸：Q1=0.83 cm/s </p><p>　　油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P1即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：</p><p><b>　　P1 = Dp</b></p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：P1=196N， 對(duì)于手指夾緊油缸：P1=126N ，對(duì)于手臂升

88、降油缸：P1=320N</p><p>　　當(dāng)壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度V2運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量 Q2 為：</p><p>　　Q2 = （D-d）V2</p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：Q2=0.87cm/s， 對(duì)于手指夾緊油缸：Q2=0.96 cm/s ,對(duì)于手臂升降油缸：Q2=0.72 cm/s </p><p>　　油缸

89、的有桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P2即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：</p><p>　　P2 = （D-d）p</p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：P2=172N， 對(duì)于手指夾緊油缸：P2=108N ，對(duì)于手臂升降油缸：P2=305N</p><p>　　⑵ 計(jì)算作用在活塞上的總機(jī)械載荷</p><p>　　機(jī)械手手臂移動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)械手活塞

90、上的總機(jī)械載荷P為</p><p>　　P = P工 + P導(dǎo) + P封 + P慣 + P回</p><p>　　其中P工 為工作阻力</p><p>　　P導(dǎo) 為裝置處的摩擦阻力</p><p>　　P封 為密封裝置處的摩擦阻力</p><p><b>　　P慣 為性阻力</b></p&g

91、t;<p><b>　　P回 為回背壓阻力</b></p><p>　　P = 83+125+66+80+208=562(N)</p><p>　　⑶ 確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　?、?油缸內(nèi)徑的計(jì)算 油缸工作時(shí)，作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動(dòng)力與活塞桿上所受的總機(jī)械載荷平衡，即 P = P1（無桿腔） = P2 （有桿

92、腔）</p><p>　　油缸（即活塞）的直徑可由下式計(jì)算</p><p>　　D = = 1.13 厘米 （無桿腔） </p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：D=50mm， 對(duì)于手指夾緊油缸：D=30mm ，對(duì)于手臂升降油缸：D=80mm ，對(duì)于立柱橫移油缸：D = 40mm或D = 厘米（有桿腔） </p><p>　?、?油缸壁厚的

93、計(jì)算：</p><p>　　依據(jù)材料力學(xué)薄壁筒公式，油缸的壁厚可用下式計(jì)算：</p><p><b>　　= 厘米 </b></p><p><b>　　P計(jì) 為計(jì)算壓力</b></p><p>　　油缸材料的許用應(yīng)力。</p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸： =6mm，

94、 對(duì)于手指夾緊油缸： =17mm ，對(duì)于手臂升降油缸： =16mm , 對(duì)于立柱橫移油缸: =17mm</p><p><b>　　③ 活塞桿的計(jì)算</b></p><p>　　可按強(qiáng)度條件決定活塞直徑d 。活塞桿工作時(shí)主要承受拉力或壓力，因此活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算可近似的視為直桿拉、壓強(qiáng)度計(jì)算問題，即</p><p><b>　　= ≦

95、 </b></p><p><b>　　即 d ≧ 厘米</b></p><p>　　對(duì)于手臂伸縮油缸：d =30mm， 對(duì)于手指夾緊油缸：d =15mm ，對(duì)于手臂升降油缸：d=50mm , 對(duì)于立柱橫移油缸:d=16mm</p><p>　　3.5.1.2 無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）</p><p>

96、;　　圖5-3 齒條活塞缸計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　?、帕髁?、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算</p><p><b>　　Q = </b></p><p>　　當(dāng)D=103mm,d=40mm,=0.95 rad/s時(shí)</p><p><b>　　Q = 952N</b></p><p>　

97、?、?作用在活塞上的總機(jī)械載荷P</p><p>　　P = P工 + P封 + P慣 + P回</p><p><b>　　其中P工為工作阻力</b></p><p>　　P封 為密封裝置處的摩擦阻力</p><p><b>　　P慣 為慣性阻力</b></p><p>&

98、lt;b>　　P回 為背壓阻力</b></p><p>　　P = 66+108+208=382（N）</p><p><b>　?、?油缸內(nèi)徑的計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)作用在齒條活塞上的合成液壓力即驅(qū)動(dòng)力與總機(jī)械載荷的平衡條件，求得</p><p><b>　　D = （厘米

99、）</b></p><p><b>　　D = 45mm</b></p><p>　　3.5.1.3單葉片回轉(zhuǎn)油缸 </p><p>　　在液壓機(jī)械手上實(shí)現(xiàn)手腕、手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的另一種常用機(jī)構(gòu)是單葉片回轉(zhuǎn)油缸，簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)油缸，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　圖5-4回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖</p>&

100、lt;p>　?、?流量、驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算</p><p>　　當(dāng)壓力油輸入回轉(zhuǎn)油缸，使動(dòng)片以角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要輸入回轉(zhuǎn)油缸的流量Q為：</p><p><b>　　Q = </b></p><p>　　當(dāng)D=100mm,d=35mm,b=35mm, =0.95 rad/s時(shí)</p><p><b>　　Q

101、=0.02m/s</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)油缸的進(jìn)油腔壓力油液，作用在動(dòng)片上的合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩M：</p><p><b>　　M = </b></p><p>　　得 M = 0.8 (N·m)</p><p>　?、?作用在動(dòng)片（即輸出軸）上的外載荷力矩 M </p>

102、;<p>　　M = M工 +M封 + M慣 + M回</p><p>　　其中 M工為工作阻力矩</p><p>　　M封 為密封裝置處的摩擦阻力矩</p><p>　　M慣 為參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件，在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩</p><p>　　M回 為回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背反力矩</p><p>　　M = 2

103、.3+0.85+1.22+1.08=5.45 (N·m) </p><p>　　⑶ 回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑的計(jì)算</p><p>　　回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片上受的合成液壓力矩與其上作用的外載荷力矩相平衡，可得：</p><p>　　D = </p><p>　　D = 30mm（厘米)</p><

104、p>　　3.5.2油泵的選擇 </p><p>　　一般的機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據(jù)系統(tǒng)所需要的油泵工作壓力P泵 和最大流量Q泵 來確定。</p><p>　?、?確定油泵的工作壓力P泵 </p><p>　　P泵 ≧ p + △p </p><p>　　式中 p ——油缸的最大工作油壓</

105、p><p>　　△p ——壓力油路（進(jìn)油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。</p><p>　　P泵 = 60*10帕</p><p>　?、?確定油泵的 Q泵 </p><p>　　油泵的流量，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)個(gè)回路按設(shè)計(jì)的要求，在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量Q最大，并考慮系統(tǒng)的總泄漏來確定</p><

106、;p>　　Q泵 = K ，Q最大 </p><p>　　其中：K一般取1.10—1.25</p><p><b>　　Q泵=53升/分</b></p><p>　　3.5.3 油泵電動(dòng)機(jī)功率的確定</p><p><b>　　油泵的電動(dòng)功率為 </b></p><p>

107、<b>　　N = （千瓦）</b></p><p>　　式中 p——油泵的最大工作壓力</p><p>　　Q——所選油泵的額定流量</p><p><b>　　——油泵總效率</b></p><p><b>　　N=7.5（千瓦）</b></p><p

108、>　　4 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1可編程控制器的概念</p><p>　　可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱PLC。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子

109、系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?lt;/p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。PLC一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。P

110、LC具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。</p><p>　　2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。</p><p>　　3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。</p><p>　　4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。</p><p&g

111、t;　　6、維修工作量小，維修方便。</p><p>　　7、體積小，能耗低。</p><p>　　4.1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十年來，PLC的應(yīng)用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增加，能解

112、決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常分成以下5種類型：</p><p><b>　　1、順序控制</b></p><p>　　這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域，它用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)控制、生產(chǎn)自動(dòng)線

113、控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制。</p><p><b>　　2、運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持

114、適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，保持運(yùn)動(dòng)平滑。</p><p>　　相對(duì)來說，位置控制模塊比CNC裝置體積更小，價(jià)格更低，速度更快，操作更方便，</p><p><b>　　3、過程控制</b></p><p>　　PLC還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度等。PID模塊提供了使PLC具有了閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有PID控制能力的P

115、LC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。</p><p><b>　　4、數(shù)據(jù)控制</b></p><p>　　在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)控制。</p><p><b>　　5、通信控制</b>&