工业机械手及控制设计

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1、目录序言一、设计任务书二、概述1、机械手的分类2、机械手的组成3、应用机械手的意义三、总体方案及系统的组成1、系统组成2、总体技术方案四、机械手的液压设计五、回转装置的总体组成及结构设计六、行走装置的组成及结构设计七、机械手的电气设计八、机械手的PLC设计九、电气设计改进方案十、心得体会十一、参考文献序言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民提供耐用消费品的行业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械工业所提供装备的性级、质量和成本，对国民经济各部门的技术进步和经济效益，有很大的直接影响。机械工业的规模和技术

2、水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之上。作为一名机械制造专业的学生，在历经三年的大专学习过程中我认真的学完了学校规定的所有必修课，较充分地掌握了基础课和专业课的知识，并且有机会将自己所学之本领运用于实践中——毕业设计。毕业设计是对我二年来所学知识的一次汇总，是一次对我掌握知识的总的考验。同时也是对自身价值的一次实现。所以我把做好的毕业设计当作大学二年来的最大挑战。我要尽自己所能把它做好做完善。一、毕业设计任务书题目：工业机械手及控制设计1、原始数据负载重量：5kg重复定位精度：

3、1mm自由度：3（Z的移动，R轴的平动，Q轴的转动）各轴最大运动速度：Z轴上下：200mm/sQ轴回转：30·/sR轴伸缩：200mm/s各轴最大运动范围：Z轴上下：500mmQ轴回转：90·R轴伸缩：400mm2、工作要求：机械手的工艺流程：机械手原位——机械手前伸——机械手上升——机械手抓取并夹紧——机械手后退——机械手前进（小车）——小车停止——机械手左转90·——小车后退——退至原位二、概述工业机械手（以下简称机械手）是近代控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的

4、学科——机械手工程。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，回忆实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。2-1机械手的分类

5、机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要工人操作的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为“MechanicalHand”，它是为主机服务的，由主机

6、驱动，除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是高第一类通用机械手，国外称为机械人。本课题所做的机械手是属于第三类专用机械手。1、简史机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，顶部装有磁块的工件抓放机构，控制系统是示教型的。1962年美国联合控制公司在上述方案的基础上有试制成一台数控再现示教型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动，控制系统用磁鼓作存储装置。不少球坐标通用机械手即使在这个基础上发

7、展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimation），专门生产工业机械手。1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Versatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、伸降，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装备作业，定位误差可小于正负1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接

8、和设备上下料等作业。联邦德国KnKn公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结果和程序控制。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自19