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top heavy machinery lifting machine is a with relatively small force can the weight lifting descending or shift of simple tools can also be used to correct the deformation of the equipment installation and the deviation of the component such as Electric lifting device is a lifting device for lifting heavy objects by screw drive The motor is composed of a motor a belt drive a turbine vortex rod drive a screw a nut a lifting rod etc This design first based on the structure and the principle of electric lifting device of high analysis this analysis based on put forward the overall structure scheme of and then the design and verification of main technical parameters of the main parts is discussed then through the three dimensional design software Pro E design the electric lifting device and motion simulation is carried out Finally draw the electric lifting device assembly and major parts of the map Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work in life is of great significance Key words Lifting equipment Turbine Spiral Design Simulation II 目 錄 1 緒 論 1 1 1 研究背景及意義 1 1 2 研究及發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 焊接機(jī)械手的主要組成 2 1 4 主要內(nèi)容 3 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2 1 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型 4 2 2 設(shè)計(jì)具體采用方案 5 3 主要零部件設(shè)計(jì) 6 3 1 底座部分設(shè)計(jì) 6 3 1 1 底座的工作方式 6 3 1 2 底座的電動(dòng)機(jī)的選擇 6 3 1 3 底座上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 7 3 1 4 底座軸的設(shè)計(jì) 9 3 1 5 底座傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 10 3 1 6 底座軸承的選擇 12 3 2 大臂部分設(shè)計(jì) 13 3 2 1 大臂的工作方式 13 3 2 2 大臂電動(dòng)機(jī)的選擇 14 3 2 3 大臂上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 14 3 3 小臂部分設(shè)計(jì) 15 3 3 1 小臂的工作方式 15 3 3 2 小臂電動(dòng)機(jī)的選擇 16 3 3 3 小臂上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 16 3 4 手腕部分設(shè)計(jì) 17 3 4 1 手腕的設(shè)計(jì)要求 17 3 4 2 手腕工作方式 18 3 4 3 手腕電動(dòng)機(jī)的選擇 18 3 4 4 手腕軸承的選擇 19 III 4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 4 1 電氣設(shè)備概述 21 4 1 1 電氣控制的變壓系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 21 4 1 2 電氣控制的部分設(shè)計(jì) 21 4 2 PLC 的應(yīng)用 23 4 2 1 梯形圖的設(shè)計(jì) 23 4 2 2 用功能表圖表示控制過程 24 4 2 3 I O 分配表與配線圖 25 4 2 4 寫出梯形圖 27 總 結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 0 1 緒 論 1 1 研究背景及意義 焊接機(jī)器人機(jī)械手 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 教學(xué)系統(tǒng)和多箱焊接的組件 以適 應(yīng)通常靈活的焊接機(jī)械手 機(jī)械手關(guān)節(jié)的基本設(shè)計(jì) 一般有 6 個(gè)自由度 腰部 大臂 小臂 手臂和手腕和手腕扭轉(zhuǎn)擺的驅(qū)動(dòng)方式兩種 液壓傳動(dòng)與電氣傳動(dòng) 和電氣與維護(hù)簡單 功耗低 速度快 精度高 安全等優(yōu)點(diǎn) 所以被廣泛應(yīng)用 焊接機(jī)器人教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的措施后 命令和參數(shù)的焊接過程是完全自動(dòng)化的 并已與外部設(shè)備的通信接口 通過該接口可以接受中央管理計(jì)算機(jī)的命令 必 須焊工必須熟練的技能 豐富的經(jīng)驗(yàn) 穩(wěn)定的焊接水平 另一方面是勞動(dòng)條件 差 煙霧 熱輻射 危險(xiǎn)的高手 當(dāng)然 人們首先想到的是替代手工焊接 焊 工的勞動(dòng)強(qiáng)度 又使質(zhì)量和效率 在汽車生產(chǎn)中大大提高 許多汽車裝配 焊 接質(zhì)量和生產(chǎn)率 而且柔性焊接的特點(diǎn) 即只要改變程序 你可以在同一行的 不同的模型的裝配 焊接 2 焊接機(jī)器人的應(yīng)用 有以下優(yōu)點(diǎn) a 完全自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)是很容易的生產(chǎn) 設(shè)備 b 適應(yīng)性大大增強(qiáng) C 可以生產(chǎn)效率和質(zhì)量的工作條件 D 可明顯提高 1 2 研究及發(fā)展現(xiàn)狀 我國的工業(yè)機(jī)器人從 七五 科技在 20 世紀(jì) 80 年代開始 基本上采取了 機(jī)器人設(shè)計(jì)制造技術(shù) 控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù) 運(yùn)動(dòng)學(xué)和技術(shù)的規(guī)劃 開發(fā)生產(chǎn)的主要組成部分的機(jī)器人焊接 涂裝 裝配 點(diǎn)焊 操作機(jī)器人 焊 接機(jī)器人在汽車制造商的成功中國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外 比還有距離 如 可靠性低于國外產(chǎn)品 應(yīng)用晚 范圍窄 生產(chǎn)技術(shù)在國內(nèi)和 外國與作為一個(gè)間隙 應(yīng)用小 不應(yīng)用焊接機(jī)器人是第一個(gè)開始從汽車生產(chǎn)線 點(diǎn)焊 點(diǎn)焊的過程相對簡單 控制方便 不需要對機(jī)器人的焊縫跟蹤控制和可 重復(fù)性的要求相對較低 在國際產(chǎn)業(yè) 機(jī)器人為基礎(chǔ)的企業(yè) 與各大企業(yè)的長 期合作關(guān)系 成為各大汽車廠商提供各種點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人 產(chǎn)品在生 產(chǎn)和在中國汽車市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位 在這一領(lǐng)域 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展 焊接 整合的要求 越來越多的 165 公斤的重量 是目前最常見的點(diǎn)焊焊接機(jī) 器人車 2008 年 9 月 第一所開發(fā)的機(jī)器人 點(diǎn)焊和 165 公斤級成功 奇瑞汽 車焊接車間 2009 年 9 月 經(jīng)過性能優(yōu)化和第二機(jī)器人成功地完成整個(gè)工程的 1 驗(yàn)收指標(biāo) 其他機(jī)器人已經(jīng)成為機(jī)器人的水平 國際工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 目前在世界上是加強(qiáng)研究 在通用的發(fā)展 焊接 一雙和其他產(chǎn)業(yè) 不斷向智能化和多樣化 支架而言 體現(xiàn)在某些方面 動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)分析和有限元仿真分析產(chǎn)品和電氣產(chǎn)品 現(xiàn)代狀態(tài)變量的方法 以優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行機(jī)制你新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料 以進(jìn)一步提高 重量比的總負(fù)載 變量機(jī)系統(tǒng) 開放 電機(jī)系統(tǒng) 基于 PC 機(jī)的開放式網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展 以提高標(biāo)準(zhǔn) 整合和機(jī)器 變小 和電化結(jié)構(gòu) 提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性 易驅(qū)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)軟件的性能 提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字伺服和機(jī)器界面更加友好 傳感器技術(shù) 隨著變化變得越來越重要 除了傳統(tǒng)的變量設(shè)置 高度 高度可變機(jī) 組裝 焊接 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激光傳感器也變量 視覺傳感器和 力 和焊縫跟蹤和自動(dòng)生產(chǎn)和對象常量和變量自動(dòng)精密裝配移動(dòng)結(jié)束的雙運(yùn)動(dòng) 大大提高了性能和適應(yīng)性 網(wǎng)絡(luò)和光學(xué)功能 日本和德國庫卡公司安川新機(jī)已經(jīng)改變 實(shí)現(xiàn)了 CAN 總線和 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)變量的一些連機(jī) 從過去的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 獨(dú) 立的一大步 也由過去的專用機(jī) 艾伯特準(zhǔn)備對標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展 艾伯特的 準(zhǔn)備 1 3 焊接機(jī)械手的主要組成 1 包括從移動(dòng)或固定的機(jī)械臂系統(tǒng) 電源 控制和監(jiān)測裝置的操作機(jī)械 手和外部設(shè)備的通信接口或一個(gè)機(jī)器人控制設(shè)備 硬件和軟件 出口 機(jī)械手 的工作所需的設(shè)備和傳感器的外部設(shè)備 外部設(shè)備 從機(jī)械手系統(tǒng)的管理 2 操作的手臂和手腕的部分 由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)是 多種多樣的 但大多數(shù)的機(jī)器人手臂和手腕的關(guān)節(jié)和酒吧的空間組織 通常由 3 至 10 度 在工業(yè)機(jī)器人的 3 6 自由度 由于多自由度機(jī)械手的手臂 手腕 的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 具有通用性和靈活性 這也是不同于自動(dòng)售貨機(jī)的特點(diǎn) 3 控制 在電動(dòng)伺服系統(tǒng)的機(jī)械手臂 每個(gè)手臂是常見的和 DC 伺服 電機(jī)的步驟 的步驟進(jìn)行了一系列的脈沖 每個(gè)脈沖提供從驅(qū)動(dòng)器 移動(dòng)軸一 定的步驟 一般不需要編碼器的反饋回路和控制相對簡單的直流伺服電機(jī)控制 系統(tǒng)的速度和角度對代碼作為反饋裝置 可以準(zhǔn)確地控制機(jī)械臂關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)的 穩(wěn)定狀態(tài) 連續(xù)調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)速 加速度和減速度的指令 可以迅速作出反應(yīng) 4 機(jī)械手的手腕和手的姿態(tài)調(diào)整裝置 通常有兩個(gè)自由度 在機(jī)械臂 末端的爪擺動(dòng)和繞其自身的軸線旋轉(zhuǎn) 該運(yùn)動(dòng)從手的機(jī)械手操作對象的相對靈 活的態(tài)度 2 5 機(jī)械手裝置 也被稱為遺囑執(zhí)行人 根據(jù)作業(yè)性質(zhì)的不同 驅(qū)動(dòng)機(jī) 械臂末端的不同形式 機(jī)器人焊接 噴涂機(jī)器人焊槍 噴槍端分別固定夾具 整板的磨損大的光在真空機(jī)械手的執(zhí)行者 在大氣壓力作用下 它的吸附 力之間的差異產(chǎn)生的壓力 對于一般物料搬運(yùn)和組裝的手 多個(gè)手指夾持器的機(jī)械執(zhí)行 關(guān)閉和打開 并釋放工件 鐵磁材料的機(jī)械手可以作為電磁執(zhí)行器 1 4 主要內(nèi)容 1 本焊接機(jī)械手的簡介和發(fā)展概況 及其基本的工作原理 2 本焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)分析 手臂 軸承 諧波齒輪減速器等結(jié)構(gòu)方案 選擇設(shè)計(jì)說明 3 本焊接機(jī)械手傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和傳動(dòng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算說明 4 本焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核及其重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算說明 2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型 機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 特別是結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)系 球坐標(biāo)系 圓柱結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 聯(lián)合結(jié)構(gòu)四種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相應(yīng)的介紹如下 1 直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是與三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)一定的空 間結(jié)構(gòu)和尺寸的直角坐標(biāo)機(jī)器人 比其他類型的尺寸更大 3 直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間是一個(gè)空間的長方體 直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用 于處理安裝和懸臂 笛卡爾機(jī)器人龍門起重機(jī)的三層結(jié)構(gòu) 2 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 圓柱機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 機(jī) 器人的結(jié)構(gòu)較簡單 精度也能經(jīng)常在工作站是一個(gè)圓柱形的空間 3 球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)空間坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 該機(jī) 器人結(jié)構(gòu)簡單 成本低 但分辨率不是很高 尤其是在空間是一個(gè)球形的空間 4 關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu) 空間機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的 常見的機(jī)器人動(dòng)作靈活 結(jié) 構(gòu)緊湊 占地面積小 工作的機(jī)器人的相對大小 空間更大了 這個(gè)機(jī)器人在 工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用 如焊接 噴漆 搬運(yùn) 裝配等 這類機(jī)器人 19 本題目規(guī)格參數(shù) 腰部回轉(zhuǎn)最大角度 280 度 擺動(dòng)最大角度 120 度 工作范圍范圍 0 450mm 本機(jī)械手的主要?jiǎng)幼魇?焊點(diǎn)的機(jī)械臂和腰部旋轉(zhuǎn)在同一平面上的第一槍 然后 旋轉(zhuǎn)大臂小臂的 距離 使焊點(diǎn)接觸墊 然后旋轉(zhuǎn)的火炬 火炬 最后的手腕旋轉(zhuǎn) 垂直和焊點(diǎn) 焊接的目的 2 2 設(shè)計(jì)具體采用方案 這種武器的設(shè)計(jì)專為約 0 5kg 因?yàn)橘|(zhì)量 考慮到機(jī)器人的精度 應(yīng)簡化結(jié) 構(gòu) 降低成本 提高機(jī)器人必須在四個(gè)運(yùn)動(dòng)在腰的旋轉(zhuǎn)臂 旋轉(zhuǎn)臂 小 腕關(guān) 節(jié)的旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)的程度 自由 4 機(jī)械手的機(jī)器人手臂 這項(xiàng)工作的特別設(shè)計(jì)為 450mm 0 60mm 的區(qū)間擴(kuò)展 為擴(kuò)大 1 3 倍 因?yàn)?A2 B2 c 因此 如果是肯定的 最短的一 6002 2a2 a 424 3 也因 為小臂 以臂更大的靈活性 更多的的初始活性 所以 A 500mm 繁榮 B ARM 400mm 范圍 C 手腕 整體布局如圖 4 圖 2 1 整體尺寸設(shè)計(jì)圖 3 主要零部件設(shè)計(jì) 3 1 底座部分設(shè)計(jì) 3 1 1 底座的工作方式 施工要求 機(jī)器人基地 1 在安裝必須足夠大 以穩(wěn)定的機(jī)器人在工作 2 所有的機(jī)器人的重量和負(fù)荷 應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度 剛度和承載能力 3 和鏈上的準(zhǔn)確性和執(zhí)行器軸系剛度最大 影響運(yùn)動(dòng)精度 因此 手臂 5 和底座連接必須可靠 定位表面的距離 以調(diào)整間隙調(diào)整機(jī)制 機(jī)器人基地包括兩個(gè)部分 分為兩部分 下部分是固定和支撐作用 屬于 不動(dòng)產(chǎn)的身體 通過螺栓 部分任務(wù)是一個(gè)轉(zhuǎn)盤 支持和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分 大臂 旋轉(zhuǎn)的一個(gè)圓弧 可作為部分的腰部和臀部 諧波齒輪的旋轉(zhuǎn)齒輪 如圖安排在基地 電機(jī) 減速機(jī)與小齒輪 旋轉(zhuǎn)座的髖 而設(shè)備的基礎(chǔ)上 建立了機(jī)床的布置裝飾 這 些油方便 但增加腰部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 根據(jù)階梯軸 驅(qū)動(dòng)力矩的作用 減少傳輸?shù)呐ぞ貜恼J(rèn)為 軸的上端的柔輪 諧波減速器和結(jié)束鍵和小齒輪 諧波減速器諧波減速器的諧波剛輪連接 減速 器殼體用螺栓和機(jī)器人手臂為基礎(chǔ) 電機(jī) 減少剛性輪不動(dòng) 柔輪 柔輪 并 通過樓梯和小齒輪驅(qū)動(dòng)齒輪由粘合 因此 輿論和齒輪 通過齒輪座 小齒輪 固定在底座下 從而減少和增加機(jī)器人的臂部件 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 繞 Z 機(jī)器人的自 由 3 1 2 底座的電動(dòng)機(jī)的選擇 的步驟進(jìn)行了一系列的脈沖 每個(gè)脈沖提供從驅(qū)動(dòng)器 移動(dòng)軸一定的步驟 一般不需要與編碼器的反饋回路 控制相對簡單 的直流伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的 速度和角度對代碼作為反饋裝置 可以準(zhǔn)確地控制機(jī)械臂關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定狀 態(tài) 不斷調(diào)整轉(zhuǎn)速 加速度和減速度的指令 可以迅速作出反應(yīng) 計(jì)算了電機(jī)的機(jī)械手的混合發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī) 是一種常見的反應(yīng) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 5 版 35 84 頁 底座電機(jī)選用 90BYG5503 型號 如下表 3 1 3 底座上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1 減少在機(jī)器人 由于減速比大 承載能力強(qiáng) 精度高 穩(wěn)定 效率高 體積小 質(zhì)量輕等 優(yōu)點(diǎn) 已廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人 基于這種設(shè)計(jì)很差 三差 諧波傳動(dòng) 目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的諧波減速器有三種選擇 設(shè)計(jì)是一個(gè)杯形柔 輪的諧波齒輪傳動(dòng) 如圖 4 所示 是由三個(gè)基本元件與一環(huán) 只有第 6 輪 杯 6 形柔輪和包括一個(gè)靈活的 1 5 橢圓形波發(fā)生器 是松耦合與表面相連的軸 2 和 3 套 外殼不受三個(gè)基本結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)組件 齒輪箱結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡化和緊湊 2 減少原則 諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理如圖 4 16 所示 當(dāng) G 為固定剛輪 波發(fā)生器作 為活性部分 R 波發(fā)生器作為柔軟 圓形孔 由于波發(fā)生器的兩輥之間的距離 略大于外直徑鉆孔 柔輪 柔輪的彈性變形所引起的最初的圓是橢圓的長軸兩 端的剛性齒是完美的 軟輪短軸兩側(cè)剛性變形后的齒輪齒完全拆除 其余的分 別適用于旋轉(zhuǎn)方向的牙齒 是 或 通道 當(dāng)波發(fā)生器在不斷下降 從該地 區(qū)的人和有相變化的橢圓的軸而這又柔輪與剛輪不與波發(fā)生器在相反的方向旋 轉(zhuǎn) 作為一個(gè)緩慢的長 短軸 柔輪的變形階段的連續(xù)變化 在連續(xù)的外圍 是柔輪諧波傳動(dòng)的 所以諧波傳動(dòng)柔輪的危險(xiǎn) 如果 剛體運(yùn)動(dòng) 工作過程完 全相同 只有轉(zhuǎn)向與波只有輪對面 3 傳動(dòng)比計(jì)算 如圖 4 顯示了兩個(gè)波發(fā)生器 16 是由兩個(gè)接觸區(qū) 使兩波發(fā)生器 波發(fā)生器 產(chǎn)生的三個(gè)觸點(diǎn) 在三帶嚙合說 在兩個(gè)波的三波發(fā)生器驅(qū)動(dòng) 剛性和軟輪齒 差應(yīng) 2 三波驅(qū)動(dòng)齒差為 3 由于其特殊的結(jié)構(gòu) 每個(gè)軸或三軸驅(qū)動(dòng) 很少更多 通常驅(qū)動(dòng)的雙波 考慮到效率和使用諧波傳動(dòng) 通?？煞譃橐韵聝煞N情況 7 波發(fā)生器固定在驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)輪和靈活的和略大于 1 相反 靈活的輪驅(qū)動(dòng)輪驅(qū) 動(dòng)和積極的僅略小于 1 這些基層運(yùn)動(dòng) 慣性運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上 我們選擇了減少的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) 如下表 規(guī)格 產(chǎn)品型號 模數(shù) m 減速比 i 額定輸入轉(zhuǎn)速 r min 額定輸出力矩 N m 其外形及安裝尺寸如下表 機(jī)型 115 77 81 6 15 80 3 4 6 5 105 14 5 16 3 26 5 6 5 5 36 45 3 1 4 底座軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)階梯軸 驅(qū)動(dòng)力矩的作用 減少傳輸?shù)呐ぞ貜恼J(rèn)為 軸的上端與柔輪 8 諧波減速器小齒輪和結(jié)束鍵 合成后的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的波浪力 1 繪制軸受力簡圖 圖 a 2 繪制垂直面彎矩圖 圖 b 軸承支承反力 160 3NRAVFL dra2 147 02 98365 982 160 3 1142 3NBrRAV 計(jì)算彎矩 截面 c 右側(cè)彎矩 1142 3 80 06N mcvMRBVF2 L2147 0 2 77Mpa 55Mpae 31 0dMc390 2 9 3 1 5 底座傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 10 590mpa1 H lim1hNzS590 480mpa2 li2Hzs481 11 3 1 6 底座軸承的選擇 1 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸的軸 軸和小的負(fù)荷和高速波 60 根據(jù)已知條件 更高 的速度 主要受力的影響 特別是滾珠軸承 雙向荷載作用下 這種軸承的極 限轉(zhuǎn)速高 結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕 成本低的實(shí)際應(yīng)用 2 為主軸 即腰部支撐 的徑向和軸向力的存在與更高的要求 攜帶 徑向和軸向負(fù)荷 但也有一些影響 但低轉(zhuǎn)速環(huán)的 選擇高精度 剛度 承載 12 力大 安裝方便能力 軸向力和力矩的機(jī)械手 許多是大于腰部支撐元素 環(huán) 磨損的球的類型很多 有用的 也有用 查手冊 高速軸選用深溝球軸承 6209 腰部軸承選用環(huán)性交叉滾子軸承 CRB12025 3 軸承的校核計(jì)算 兩個(gè) 6012 型軸承轉(zhuǎn)速 1460r min 徑向載荷 Fr1 672N Fr2 356N 軸向載荷 Fa 0 工作時(shí)無沖擊 溫度低于 100 C 預(yù)壽命 10000h 解 軸承 1 承受的負(fù)載較重 經(jīng)驗(yàn)算軸承 1 的當(dāng)量載荷為 P xFr yFa 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 6012 形軸承 Cr 31500N C0r 24200N 深溝球軸承 X0 0 6 Y0 0 5 P1 xFr1 yFa1 376N 軸承的壽命由公式計(jì)算得 16667 n ftC fpP 16667 1460 1x31500 1 2x376 壽命足夠 3 2 大臂部分設(shè)計(jì) 3 2 1 大臂的工作方式 ARM 的設(shè)計(jì)要求 1 手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸為履行職責(zé) 將機(jī)器人的工作空間的形狀和尺寸 臂和手臂的長度 在與關(guān)節(jié)角 2 下臂結(jié)構(gòu)和負(fù)荷 選擇臂截面和高強(qiáng)度輕型材料 如一個(gè)空白矩形框 架或管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 重量輕 中空結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)可以方便地驅(qū)動(dòng)機(jī) 器人 3 盡量減少手臂的關(guān)節(jié)軸的相對重量和慣性扭矩 并強(qiáng)調(diào)了驅(qū)動(dòng)裝置的 負(fù)荷 可以操作和動(dòng)態(tài)載荷的影響 手臂運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間 4 盡量減少機(jī)械運(yùn)動(dòng)間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差 精確的運(yùn)動(dòng)和剛度的限制 緩沖和定位裝置的精度提高 焊接機(jī)器人大臂與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同軸 減少和傳輸?shù)淖疃搪窂?簡單的傳輸 減少大臂是一個(gè)軟 圓不圓 只是方式 減少的剛性輪和螺栓連接的機(jī)器 人手臂 支持通過法蘭固定在手臂上的柔輪 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與驅(qū)動(dòng)鍵 在 軸與套筒和連接與關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)波發(fā)生器和剛性法蘭連接的套筒 套筒固定在支持 通過連接法蘭連接在電磁制動(dòng) 掛車輪軸承內(nèi)圈是固定連接在外殼和手臂大臂 只在軸承旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 伺服電機(jī)通過減速傳動(dòng)臂結(jié)構(gòu)緊湊 大角度范圍 驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的大臂是用高強(qiáng)度薄壁鋁合金框架結(jié)構(gòu) 剛性的運(yùn)動(dòng)中的大齒 輪 13 3 2 2 大臂電動(dòng)機(jī)的選擇 大臂電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)大臂做擺動(dòng) 選用 75BYG4501 型號 如下表 型號 步距角 相數(shù) 驅(qū)動(dòng) 電壓 V 相電 流 A 靜轉(zhuǎn) 距 N M 空載啟 動(dòng)頻率 P P S 空載運(yùn) 行頻率 K P P S 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 kg c m2 相電 感 mH 重 量 kg 75BYG 4501 0 9 1 8 4 50 3 1 5 1200 15 0 9 2 5 1 5 3 2 3 大臂上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1 減少在機(jī)器人 由于減速比大 承載能力強(qiáng) 精度高 穩(wěn)定 效率高 體積小 重量輕的 優(yōu)點(diǎn) 已廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人大臂 本設(shè)計(jì)是以減少諧波 目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的諧波減速器有三種選擇 設(shè)計(jì)是一個(gè)杯形柔 輪的諧波齒輪傳動(dòng) 如圖 4 所示 是由三個(gè)基本元件與一環(huán) 只有第 6 輪 杯 形柔輪和包括一個(gè)靈活的 1 5 橢圓形波發(fā)生器 是松耦合與表面相連的軸 2 和 3 套 外殼不受三個(gè)基本結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)組件 齒輪箱結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡化和緊湊 2 諧波減速器工作原理 諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理如圖 4 16 所示 當(dāng) G 為固定剛輪 波發(fā)生器作 為活性部分 R 波發(fā)生器作為柔軟 圓形孔 由于波發(fā)生器的兩輥之間的距離 略大于外直徑鉆孔 柔輪 柔輪的彈性變形所引起的最初的圓是橢圓的長軸兩 端的剛性齒是完美的 軟輪短軸兩側(cè)剛性變形后的齒輪齒完全拆除 其余的分 別適用于旋轉(zhuǎn)方向的牙齒 是 或 通道 當(dāng)波發(fā)生器在不斷下降 從該地 區(qū)的人和有相變化的橢圓的軸而這又柔輪與剛輪不與波發(fā)生器在相反的方向旋 14 轉(zhuǎn) 作為一個(gè)緩慢的長 短軸 柔輪的變形階段的連續(xù)變化 在連續(xù)的外圍 是柔輪諧波 因此驅(qū)動(dòng)的諧波傳動(dòng) 運(yùn)動(dòng)敦促后的手臂和手臂運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少 我們的選擇標(biāo)準(zhǔn) 其性能 參數(shù)如下表所示 規(guī)格 產(chǎn)品型號 模數(shù) m 減速比 i 額定輸入轉(zhuǎn)速 r min 額定輸出力矩 N m 其外形及安裝尺寸如下表 機(jī)型 115 77 81 6 15 80 3 4 6 5 105 14 5 16 3 26 5 6 5 5 36 45 3 3 小臂部分設(shè)計(jì) 3 3 1 小臂的工作方式 小臂與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同軸 減少和傳輸?shù)淖疃搪窂?簡單的傳輸 小臂上 并通過減少對軟 圓不圓 只是方式 減少的剛性輪和螺栓連接 的機(jī)器人手臂 支持通過法蘭固定在手臂上的柔輪 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與驅(qū)動(dòng) 鍵與軸上的鍵和外殼隨著旋轉(zhuǎn) 波發(fā)生器和剛性法蘭連接的套筒 套筒固定在 支持通過連接法蘭連接在電磁制動(dòng) 掛車軸承內(nèi)圈與輪殼只小臂小臂固定在住 房 軸承和剛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 通過減少伺服電機(jī) A 驅(qū)動(dòng)器臂速度 RM 結(jié)構(gòu)緊湊 大角 度范圍 小電機(jī)的機(jī)器人手臂是薄的高強(qiáng)度鋁合金框架結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)是相對剛性的齒 輪傳動(dòng) 3 3 2 小臂電動(dòng)機(jī)的選擇 15 小臂電動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)小臂做上下運(yùn)動(dòng) 選用 75BYG4502 型號 如下表 型號 步距角 相數(shù) 驅(qū)動(dòng) 電壓 V 相電 流 A 靜轉(zhuǎn)距 N M 空載啟 動(dòng)頻率 P P S 空載運(yùn) 行頻率 K P P S 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 kg c m2 相電 感 mH 重 量 kg 75BY G 4501 0 9 1 8 4 50 3 1 5 1200 15 0 9 2 5 1 5 3 3 3 小臂上諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 諧波齒輪傳動(dòng)中的機(jī)器人 由于減速比大 承載能力強(qiáng) 精度高 穩(wěn)定 效率高 體積小 質(zhì)量輕等 優(yōu)點(diǎn) 已廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì) 在一個(gè)小的諧波減少 目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的諧波減速器有三種選擇 設(shè)計(jì)是一個(gè)杯形柔 輪的諧波齒輪傳動(dòng) 如圖 4 所示 是由三個(gè)基本元件與一環(huán) 只有第 6 輪 杯 形柔輪和包括一個(gè)靈活的 1 5 橢圓形波發(fā)生器 是松耦合與表面相連的軸 2 和 3 套 外殼不受三個(gè)基本結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個(gè)組件 齒輪箱結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡化和緊湊 由于慣性小臂相對小 結(jié)構(gòu)緊湊 因此 在諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)直接在小 臂的動(dòng)作 電機(jī)的諧波減速器的傳動(dòng)波發(fā)生器 一個(gè)靈活的稅收 因?yàn)橹挥熊囕唲?dòng)不 動(dòng) 柔輪 減速電機(jī)的一部分 傳動(dòng)比 1 200 減少輪驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)靈活的連 接短軸 在短軸的另一端與連接體體體小臂與小臂成一個(gè)整體 使小臂為 X 軸 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 這一運(yùn)動(dòng)后小臂 小臂運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少 我們的選擇標(biāo)準(zhǔn) 其性能參 數(shù)如下表所示 規(guī)格 產(chǎn)品型號 模數(shù) m 減速比 i 額定輸入轉(zhuǎn)速 r min 額定輸出力矩 N m 其外形及安裝尺寸如下表 16 機(jī)型 64 40 40 6 8 40 2 4 4 5 57 8 2 9 12 4 5 6 3 5 20 28 3 4 手腕部分設(shè)計(jì) 3 4 1 手腕的設(shè)計(jì)要求 連接臂和手是執(zhí)行器的部件 其作用是在手臂和執(zhí)行器的工作區(qū)中的三坐 標(biāo)測量機(jī) 自由度 的基礎(chǔ)上執(zhí)行器的操作手腕在一個(gè)方形三坐標(biāo) 方位 的 態(tài)度 也就是說 三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的 機(jī)械接口的連接和執(zhí)行器 以便在空間 三軸旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)和左運(yùn)動(dòng) 如果一種特殊需要的橫向移動(dòng)距離小 可以得到更 多的自由 腕關(guān)節(jié) 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和控制的工作 因此 根據(jù)機(jī)器人的數(shù)量決定 以因斯 在大多數(shù)情況下 手腕是一個(gè) 1 2 級 以能滿足要求的 1 要求 手腕工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求 1 由于在 ARM 端的負(fù)擔(dān)減輕的手腕 手臂 手腕要部件 結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量和為此分離驅(qū)動(dòng)裝置 在驅(qū)動(dòng)臂的后端 2 自由的手腕部分的關(guān)節(jié)角度的運(yùn)動(dòng) 動(dòng)作的靈活性越大 越高 更多 的自由 也機(jī)器人手腕的手控制的難度 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 運(yùn)動(dòng) 因此 在施工過程 中 不應(yīng)盲目增加手腕的程度自由 總體目標(biāo)三自由度機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)的特殊 配置 某些簡單的工業(yè)機(jī)器人手腕手術(shù)后 需要減少的數(shù)量的自由度 可以安 裝在手腕上 或者沒有 以簡化結(jié)構(gòu) 3 為提高準(zhǔn)確性的手腕運(yùn)動(dòng) 應(yīng)提高傳動(dòng)剛度 應(yīng)盡量減少由于機(jī)械傳 動(dòng)間隙的間隙壞的齒輪傳動(dòng)中 螺母間隙扭轉(zhuǎn)間隙 離合器分離 驅(qū)動(dòng)鏈和正 時(shí)皮帶或軸驅(qū)動(dòng) 17 4 關(guān)于共同軸旋轉(zhuǎn)手腕的機(jī)械限制和封鎖 以防止常見的事故引起的 3 4 2 手腕工作方式 有兩個(gè)自由度的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如下圖所示的手腕腕 腕結(jié)構(gòu)的電機(jī) 安裝 在大臂關(guān)節(jié)諧波減速器的兩階段鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)單手小臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軸 10 4 5 6 是由 輪 4 軸運(yùn)動(dòng) 9 10 11 和 14 的齒輪軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械接口與 一個(gè)法蘭 15 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的帶 7 5 驅(qū)動(dòng)輪殼上直接通過手腕俯仰擺動(dòng) 8 皮帶輪 6 和 4 不移動(dòng)的皮帶輪 7 和 5 人旋轉(zhuǎn)軸 10 旋轉(zhuǎn)不動(dòng) 將案件 8 11 行 星齒輪運(yùn)動(dòng)的住房 即設(shè)備 11 革命 在 8 V 但也是一個(gè)額外的旋轉(zhuǎn)軸 14 發(fā)動(dòng)機(jī)底部的齒小臂 手腕的驅(qū)動(dòng)電源 以手部動(dòng)作同步跳動(dòng) 效率高 節(jié)能效果達(dá) 98 99 5 和平和 V 相比 傳動(dòng)比準(zhǔn)確 無彈性膜 駕駛 10 至 40 米 秒的速度和承載能力 結(jié)構(gòu)緊湊 使用慢慢膨脹 驅(qū)動(dòng) 噪音小 無 需潤滑 因此帶機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 以確定這種結(jié)構(gòu)的書 3 4 3 手腕電動(dòng)機(jī)的選擇 發(fā)動(dòng)機(jī)是在兩個(gè)手腕 第一手的主要任務(wù)是可旋轉(zhuǎn) 第二個(gè)主要功能是實(shí) 現(xiàn)與手腕 兩個(gè)電機(jī)都選用 75BYG4503 型號 如下表 型號 步距角 相數(shù) 驅(qū)動(dòng) 電壓 V 相電 流 A 靜轉(zhuǎn)距 N M 空載啟 動(dòng)頻率 P P S 空載運(yùn) 行頻率 K P P S 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 kg c m2 相電 感 mH 重 量 kg 18 75BY G 4501 0 9 1 8 4 50 3 1 5 1200 15 0 9 2 5 1 5 3 4 4 手腕軸承的選擇 1 與驅(qū)動(dòng)軸的軸和軸的載荷和較小的高速波 20 根據(jù)已知條件 在較 低的速度 主要受徑向力的軸承 因此 尤其是在高的雙向軸向載荷 限制速 度 具有結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕 價(jià)格低廉 方便適用 在手冊的高速球軸承軸 L 2 計(jì)算 有兩個(gè) 1460r 6012 min 速度 FR1 FR2 672n 軸向負(fù)荷 負(fù)荷 356n FA 0 工作無影響 溫度低于 100 10000h 壽命 解決方案 1 承擔(dān)沉重的負(fù)擔(dān) 負(fù)擔(dān)的經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)的一個(gè) P 1 yfa XFR 檢查設(shè)計(jì)手冊 c0r 31500n 鉻軸承 24200n 6012 x0 y0 0 6 0 5 球軸承 xfr1 yfa1 376n P1 使用壽命公式 16667 FTC FPP n 16667 立方米 1 2x376 1x31500 1460 生活是不夠的 3 合成后的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的波浪力 1 繪制軸的力量 圖 A 2 垂直彎曲 圖 B 支承反力 160 3NRAVFL dra 147 02 98365 982 160 3 1142 3NBrRAV 計(jì)算彎矩 截 面 c 右 側(cè) 彎 矩 1142 3 80 06N mcvMRBVFL7 截 面 c 左 側(cè) 彎 矩 160 3 11 88N m A 3 繪制水平彎矩圖 圖 c 軸 支 承 反 力 1309NRAHFB2t8 19 2 77Mpa 55Mpae 31 0dMc390 20 4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 1 電氣設(shè)備概述 焊接機(jī)器人具有五自由度運(yùn)動(dòng)控制和協(xié)調(diào) 編碼器 用于選擇在電氣操作 的轉(zhuǎn)換由傳感器控制的機(jī)器安裝 4 1 1 電氣控制的變壓系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 生產(chǎn)控制的特點(diǎn)后 系統(tǒng)電壓有以下四個(gè) 1 PLC 的電源為 220 伏交流電 2 帶所需的電交流 100 伏 3 需要 24 V 直流電磁鐵 4 需 6 3 伏交流電源燈 的兩端通過擺動(dòng)系統(tǒng)約為空氣斷路器的短路和過載保護(hù)的長期 110 伏特 的直流整流電路 需要安裝 4 1 2 電氣控制的部分設(shè)計(jì) 1 PLC 應(yīng)用概述 可編程序控制器 PC PLC 也比以前的 PC 不同于 PC 個(gè)人計(jì)算機(jī) 自 20 世紀(jì) 60 年代末發(fā)展起來的一種新的 PLC 電氣控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制與計(jì)算 機(jī) 通訊技術(shù)融為一體 具有廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線的自動(dòng)化 傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制有其自身的特點(diǎn) 但更大的控制體積大 動(dòng)作速 度慢 消耗少的特點(diǎn) 特別是因?yàn)樗且粋€(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)的硬件線路 當(dāng)生產(chǎn)或 控制對象的變化 原來的和害羞的柜子必須改變或更換 通用性和靈活性較差 PLC 的應(yīng)用非常的廣泛 并迅速擴(kuò)張 早期的 PLC 繼電器 哪里都采 用 PLC 和今天 我們幾乎可以說 在所有需要的控制系統(tǒng)需要 PLC 尤其是近 幾年來 PLC 的成本和增加的功能 所以目前 PLC 已廣泛應(yīng)用于冶金 機(jī)械 石油 化工 輕工 電子 建筑 交通運(yùn)輸?shù)绕髽I(yè) 一般而言 主要是單機(jī)自 動(dòng)化 小型 PLC 在大中型 PLC 控制自動(dòng)生產(chǎn)線的一部分 以下幾種 PLC 邏輯控制 模擬控制 數(shù)字控制的機(jī)械加工中心 機(jī)器人 控制和分布式系統(tǒng) 2 PLC 的特點(diǎn) 1 可靠性和魯棒性 21 如日本三菱公司 F1 F2 系列的 MTBF 高達(dá) 30 萬小時(shí) 這是一般電腦所 不能比擬的 繼電器控制相比 PLC 控制 大量的非接觸式行動(dòng)電子電路來完成 參見 軟件取代之間的連接復(fù)雜 使用方便 靈活 提高了系統(tǒng)的可靠性 2 過程控制 通用性強(qiáng) PLC 是一個(gè)內(nèi)存控制器 輸入和輸出設(shè)備 可直接進(jìn)入 PLC 的 I O 端的 輸入 可以被動(dòng)地接觸開關(guān) 其輸出可直接驅(qū)動(dòng)接觸器 電磁閥組成 如必須改變 如果改變控制系統(tǒng)的功能 只有一個(gè)相應(yīng)的 PLC 軟件 無 需修改硬件 3 編程簡單 使用和維護(hù) 大多數(shù) PLC 的實(shí)際布線 非常接近的梯形圖程序 語言生動(dòng) 容易理解 但隨著 PLC 的故障檢測和診斷 及時(shí)發(fā)現(xiàn)等 的故障和報(bào)警顯示 調(diào)查的人員 迅速判斷沒有錯(cuò)誤 一個(gè)強(qiáng)大的在線編程能力 維護(hù)非常方便 4 組合方便實(shí)用 應(yīng)用范圍寬 現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運(yùn)算 定時(shí) 計(jì)數(shù) 階躍函數(shù) 而且所有的 A D 數(shù)學(xué) 計(jì)算機(jī)及通訊 生產(chǎn)控制等 5 體積小 重量輕 低功耗 PLC 的空載功耗約為 1 2W 錄音機(jī) 一個(gè)具有相同的三個(gè)尺寸 1 8m 高繼 電器控制功能 3 PLC 的分類 許多 PLC 產(chǎn)品的規(guī)格 通常是不均勻的 在以下三個(gè)條件 1 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式 可分為大 中 小階段 2 根據(jù) PLC 的 I O 分類可分為綜合和模塊化 A 點(diǎn) 256 個(gè)點(diǎn)后在小型 PLC PLC 例如 在中間點(diǎn)超過 256 點(diǎn)以下 PLC 中型 PLC 2048 C 在以上大型 PLC 的 I O 2048 點(diǎn)大型 PLC 此外 有時(shí)在 I O 點(diǎn)數(shù) 64 為微型 PLC 3 根據(jù) PLC 的功能 根據(jù) PLC 的功能可分為高 中 低三種 4 PLC 系統(tǒng) PLC 的 CPU 的核心是一個(gè)電子系統(tǒng) 實(shí)際上是一種工業(yè)控制用的專用計(jì) 算機(jī) 它由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的基本單位 一般小型 PLC 主要由 CPU 內(nèi)存 輸入和輸出擴(kuò)展模塊 I O 接口 外設(shè) I O 和程序員也部分軟件 系統(tǒng)程序和用戶程序 22 5 PLC 的工作原理 通過定期 arbeiten sps PLC CPU 的循環(huán)操作 在用戶程序的情況下 沒有 跳轉(zhuǎn)指令 第一個(gè)指令順序執(zhí)行的 CPU 的用戶程序 直到用戶結(jié)束 然后返回 第一條指令 開始了新一輪的 scan bei 每個(gè)過程 而且在信號的輸出和狀態(tài) arbeiten plc 是周重復(fù)周期 4 2 PLC 的應(yīng)用 4 2 1 梯形圖的設(shè)計(jì) PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟 1 分析了一個(gè)實(shí)際的問題 哪些是輸入 輸出的是什么 2 在 I O 的復(fù)雜性和控制要求 對 PLC 的選型 PLC 的選擇從以下幾個(gè)方面考慮 1 結(jié)構(gòu)類 按物理結(jié)構(gòu) PLC 分為整體式和模塊式兩種 整體較低的 價(jià)格 一只開關(guān)控制整個(gè)設(shè)備的小型 PLC 選擇滿足要求 對于復(fù)雜的和更高 的系統(tǒng) 可以考慮采用模塊化大型機(jī)械因此 靈活的 I O 點(diǎn)的類型 以控制 A D 和 D A 運(yùn)動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)通訊功能 2 容量是指用戶程序存儲(chǔ)器容量的能力 和數(shù)量的 I O 可以在兩種意 義上的選擇 存儲(chǔ)容量可以 10 25 15 的保證金數(shù)量的 I O 3 對生產(chǎn)方式的選擇 plc 提供三種輸出 繼電器輸出 晶體管輸出 接觸 和輸出可控硅 NFC 在繼電器的輸出低電壓 寬 交直流電壓可種 在瞬態(tài)電壓電力的能力 不常見 應(yīng)優(yōu)先考慮電力負(fù)荷的電力負(fù)荷 這些 PLC 廣泛應(yīng)用的 NFC 選擇輸出 晶體管和可控硅 3 連續(xù)輸入的輸入輸出分配 先后分配到生產(chǎn) 分配 I O 端子的拔出 4 要求有明確的控制對象的控制 根據(jù)控制的特點(diǎn)和復(fù)雜性 選擇前面 介紹的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 分析和狀態(tài)轉(zhuǎn)移 在一個(gè)設(shè)計(jì) PLC 梯形圖的設(shè)計(jì) 5 根據(jù)指令的人寫的 因?yàn)樵陧?xiàng)目歐姆龍 C 系列 P 型的 所以必須了解的特點(diǎn)和內(nèi)部資源的分 配模式為電氣控制系統(tǒng)與繼電器的概念進(jìn)行了界定 在內(nèi)存的用戶數(shù)據(jù) 根據(jù) 繼電器的類型分為七類 即 I O 繼電器 內(nèi)部輔助繼電器的特殊地區(qū) 在該地 區(qū)的中間繼電器 定時(shí)器 計(jì)數(shù)保持區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 在每個(gè)通道使用的概念 劃分為不同的渠道 其中包括 16 位 包括標(biāo)識符和 1 或 2 位數(shù) 小區(qū) ID 每個(gè) 通道的數(shù)據(jù) 號 如表所示 23 采用特殊設(shè)計(jì)的繼電器在 1815 年至 1815 年數(shù)的內(nèi)部 然后從 1900 年至 1907 年 共 16 個(gè)特殊的內(nèi)部輔助繼電器 1815 年實(shí)現(xiàn)功能為可編程邏輯控制 器的運(yùn)行 當(dāng)一個(gè)掃描周期 在 和過程 4 2 2 用功能表圖表示控制過程 如圖所示 采用 L 激活模式開關(guān) SA3 一個(gè)半自動(dòng)的和移動(dòng)的兩個(gè)序列 當(dāng) SA3 是開放的 通過它的可移動(dòng)的接觸 在一個(gè)半自動(dòng)的工作 后夾按鈕 24 系統(tǒng)按大小臂旋轉(zhuǎn)臂臂鐘擺線為半自動(dòng)循環(huán) 循環(huán)的最后一步完成后 開始準(zhǔn) 備 準(zhǔn)備下次再做 如果半自動(dòng)或操作的順利進(jìn)行 用內(nèi)部輔助繼電器 1000 1001 1002 1014 分別代替工步 4 2 3 I O 分配表與配線圖 根據(jù)控制要求 可將輸入 輸出元件按下圖分類并分配相應(yīng)的 I O 點(diǎn) 如下 所示 0560578送 絲手 動(dòng) 指 示 燈自 動(dòng) 指 示 燈輸 入 輸 出器 件 名 稱 點(diǎn) 號 器 件 名 稱 點(diǎn) 號啟 動(dòng) 02 05105234停 止 01轉(zhuǎn) 臺(tái) 旋 轉(zhuǎn)大 臂 擺 動(dòng)小 臂 擺 動(dòng)手 腕 擺 動(dòng)手 腕 轉(zhuǎn) 動(dòng)工 作 指 示 燈 SQ1 SB12轉(zhuǎn) 臺(tái) 角 度 傳 感 器大 臂 轉(zhuǎn) 動(dòng) 傳 感 器小 臂 擺 動(dòng) 傳 感 器手 腕 擺 動(dòng) 傳 感 器手 腕 轉(zhuǎn) 動(dòng) 傳 感 器工 件 檢 測 光 電 開 關(guān)自 動(dòng)手 動(dòng) SA1 2腕 擺 手 動(dòng) 控 制腕 轉(zhuǎn) 手 動(dòng) 控 制小 臂 手 動(dòng) 控 制大 臂 手 動(dòng) 控 制轉(zhuǎn) 臺(tái) 手 動(dòng) 控 制 SB 76 SB54 SB3 2 SQ34 SQ560 015401320109807送 死 手 動(dòng) 控 制 8 M12M34M5 6HL12HL3 配線圖如下 25 02304506708901012 30145 0534050567058C40P01COM0512 SB12 SB87 SQ65 SQ43 SQ2 SB34 SB56A1 21DC24VCOM M2134M56MHL 21DC24V3COMCOM 4 2 4 寫出梯形圖 0912182110轉(zhuǎn) 臺(tái) 旋 轉(zhuǎn)大 臂 擺 動(dòng)0303 26 104106 TIM018 3105107 10291039 10807送 絲 104041050510606107108 延 時(shí) 05TIM 05轉(zhuǎn) 臺(tái) 旋 轉(zhuǎn)051手 腕 擺 動(dòng) 小 臂 擺 動(dòng)手 腕 轉(zhuǎn) 動(dòng) 101104129 052大 臂 擺 動(dòng)小 臂 擺 動(dòng) 27 105390534108569054送 絲腕 轉(zhuǎn)腕 擺10605870手 動(dòng) 指 示 燈自 動(dòng) 指 示 燈工 作 指 示 燈END 1 4 2 5 鍵盤及顯示 8279 可編程鍵盤是一個(gè)通用的接口設(shè)備 顯示器 一個(gè)芯片可以鍵盤輸入 和 LED 顯示控制提供了兩個(gè)函數(shù) 鍵盤掃描模式和 64 鍵可以在傳感器的自動(dòng) 連接 以消除開關(guān)抖動(dòng)和 N 鍵同時(shí)按下的保護(hù) 根據(jù)掃描工作模式顯示可以顯 示 8 位或 16 位 LED 顯示塊 8279 引腳功能如圖所示 維持 D7 數(shù)據(jù)總線 連接兩個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)總線和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和 CPU 對 8279 命令傳輸 CLK 時(shí)鐘 輸入線 一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘 8279 的輸入 復(fù)位 復(fù)位 輸入線 如果復(fù)位 8279 1 復(fù)位 復(fù)位條件 16 字符代 碼的掃描鍵盤雙鍵鎖定 CS CS 輸入線 當(dāng) CS 0 選擇 8279 使 CPU 的讀寫 或顯示 A0 數(shù)據(jù)選擇線 輸入 A0 1 時(shí) CPU 讀出數(shù)據(jù) 寫入數(shù)據(jù)字為字 狀態(tài) A0 0 CPU 讀取和寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 28 RD WR 讀寫信號 輸入線 從 CPU 的控制信號 控制在較低水平 8279 讀和寫 的 IRQ 中斷請求 高級別 即 SL0 SL3 掃描線 輸出線 掃描鍵盤和顯示器可以被編程 4 1 編碼或解碼 rl0 rl7 線矩陣或矩陣的列 或 輸出信號 SHIFT 鍵 Shift 信號線 高層次的信號 鍵盤 數(shù)據(jù)高 機(jī)頂盒 基礎(chǔ) 控制 門 發(fā)生在高水平上 outa0 outa3 A 組 信號輸出 兩組明顯 outb0 outb3 B 組 行輸出信號 顯示一個(gè)數(shù)字顯示的掃描線與一系列 SL3 即 SL0 同步 BD 顯示分離 生產(chǎn)在較低的水平 一個(gè)信號 數(shù)字轉(zhuǎn)換顯示在顯示 或隱藏命令分開 發(fā)光顯示器和顯示界面 的結(jié)構(gòu)和工作原理 LED 顯示 LED 顯示 LED 顯示塊顯示一個(gè)字完成單片 機(jī)系統(tǒng)一般采用 7 段 LED 顯示器的陰極和陽極的共三塊 LED 顯示屏的總陰極 塊 如圖所示 a 在一個(gè) LED 的陽極 高電位的共陽極 LED 燈 LED 顯示 LED 的陽極塊 如圖 b 通常塊 7 段 LED 顯示共有 8 個(gè)發(fā)光二極管顯示 也有人叫一塊八 其中 7 個(gè)是由發(fā)光二極管 7 一字形 8 一個(gè)發(fā)光二極管和一 7 段 8279 接口很容易 這將在 3 8 的 8 位并行端口和顯示模塊可連接的 LED pin 8 位并行輸出不同的字 節(jié)數(shù)據(jù)可以輸出不同的數(shù)字或字符 通常 控制 LED 的 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)段和選 定的代碼段共陰極 LED 靜態(tài)顯示之間的陰極和陽極與在接地或 5V 鍵盤 用于控制 狀態(tài)和數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng) 包括矩陣鍵盤 I O 線與行和 列的行和列的鍵結(jié)構(gòu)的交界處 行線連接兩端的按鈕 當(dāng)路線通過拉鉗有 5V 的 在高的水平 鍵盤上有無鍵按下 其中發(fā)送掃描信號線讀線路狀態(tài) 判斷是否有鍵被按 下 一個(gè)中斷信號在 8279 關(guān)鍵是可用的 對 8259A 可編程中斷控制器編程 29 一個(gè)隱藏的 8259A 中斷輸入工作 ir0 區(qū)間為 4 個(gè)字節(jié) 0260h 8259A 的 入門程序 如下 CLR EA 8031CPU 禁止中斷 MOV R0 00H 送 ICW1 A0 0 CS 0A0 0 MOV A 76H 0111011013 設(shè) ICW1 命令字 MOVX R0 A ICW1 命令字送入 8259A MOV R0 01H 送 ICW2 A0 1 CS A0 0 MOV A 02H 中斷入口的高 8 字節(jié)地址為 02H MOVX R0 A 送 ICW2 命令字入 8259A SETB EA 8031CPU 中斷允許 SETB IT0 8031 選擇 INT0 為負(fù)跳變觸發(fā) SETB EX0 8031 允許 INT0 中斷 8259A 中斷服務(wù)程序流程圖如下 程序清單如下 ORG 0003H INTO PUSH PSW 保護(hù)現(xiàn)場 PUSH A MOV R0 00H MOVX A R0 取 CALL 碼 丟棄 MOV DPL A 取中斷服務(wù)程序入口地 址低 8 位 INC R0 MOV R0 01H MOVX A R0 MOV DPH A 取中斷服務(wù)程序入口地 址高 8 位 CLR A JMP A DPTR 轉(zhuǎn)向 8259A IRx 中斷 服務(wù)子程序 30 ORG I0260H IR0 中斷服務(wù)子程序 LJMP IR0 NOP LJMP IR7 NOP ORG IR0 IR0 LCALL LAB 模擬中斷返回 8259A 服務(wù)子程序 延時(shí) 10ms 先計(jì)算 10ms 定時(shí)所需的定時(shí)器初值 采用定時(shí)器方式 1 即 16 位計(jì)數(shù)器 方式 計(jì)數(shù)器的始終頻率為 6MHZ X M 定時(shí)值 T T 12 晶振頻率 12 6 106 2us 216 10 10 3 2 10 6 65536 15000 50536 1110110001111000B 則 TH0 初值為 ECH TL0 初值為 78H 子程序清單 MOV TMOD 01H 定時(shí)器方式 1 MOV TH0 ECH 定時(shí)器高 8 位初值 MOV TL0 78H 定時(shí)器低 8 位初值 SETB EA 開中斷 SETB ET0 定時(shí)器允許中斷 SETB TR0 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 POP Acc POP PSW RETI 31 總 結(jié) 設(shè)計(jì)學(xué)院是由過去的知識 鍛煉了我們的綜合利用能力 獨(dú)立思考 獨(dú)立 解決工程實(shí)際問題的能力 比能力 從課本上的理論知識在實(shí)踐中的變化 在這之前 雖然經(jīng)過四年的學(xué)習(xí) 學(xué)到了很多 但沒有機(jī)會(huì) 這些東西和 掌握 通過這次實(shí)踐 我了解到有一個(gè)全面的機(jī)械設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算和綜 合能力的訓(xùn)練和提高 我的機(jī)器產(chǎn)生了更加濃厚的興趣 更堅(jiān)定了我在機(jī)械行 業(yè)的信心 開始的時(shí)候 我去了圖書館的網(wǎng)站上下載的 很多文學(xué)的理解 機(jī) 械手 然后準(zhǔn)備好我的開題報(bào)告 任務(wù)和文學(xué) 在總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃 我遇到了許 多困難 許多數(shù)據(jù)改變后 才確認(rèn)的總體方案 地得到了我的指導(dǎo)老師 我覺 得從與老師的溝通過程中 我可以學(xué)到很多東西 老師可以從不同的角度啟發(fā) 了我 給了我很多的幫助 支持和指導(dǎo) 在此期間 我的設(shè)計(jì) 按照要求完成 了焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì) 但因?yàn)槲业闹R是有限的 但無實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中存在 的缺陷 如果教師對學(xué)生的批評和建議 使他們及時(shí)糾正我知道整個(gè)項(xiàng)目還沒 32 有結(jié)束 因?yàn)槲覀冃枰拇鸢?而且教師的意見和調(diào)查設(shè)計(jì) 我終于可以結(jié)束 了 所以 我必須繼續(xù)努力辯護(hù)準(zhǔn)備 認(rèn)真檢查 我的完美 我的大學(xué)論文 畫一個(gè)完美的結(jié)局 參考文獻(xiàn) 1 邱宣懷 機(jī)械設(shè)計(jì) M 第 4 版 北京 高等教育出版社 1997 2 王明強(qiáng) 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練 M 北京 兵器工業(yè)出版社 2007 3 孫桓 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 M 北京 高等教育出版社 2010 04 4 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì) 中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典 M 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002 01 5 薛銅龍 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 電子工業(yè)出版社 2011 05 5 殷昌貴 王蘭美 畫法幾何及工程制圖 M 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 6 葉偉昌主編 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡明設(shè)計(jì)手冊 上冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 葉偉昌主編 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡明設(shè)計(jì)手冊 下冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 8 胡家秀主編 機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 10 9 超微氣流粉碎 楊宗志編著 化學(xué)工業(yè)出版社 9 張建民 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng) 北京 北京理工大學(xué)出版社 2006 10 何家金 機(jī)械電氣自動(dòng)控制網(wǎng) 重慶 重慶大學(xué)出版社 2002 11 孫樹棟 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2006 4 75 76 12 孫杏初 關(guān)節(jié)型機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 1996 510 一一 512 13 Craig JJ Introduction to Roborics J New York Addison Wesky PublishingCo 1989 33 致 謝 四年的大學(xué)生活結(jié)束后 他的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的高等教育的關(guān)鍵 可以順 利的畢業(yè)設(shè)計(jì)不能沒有我的老師和同學(xué)們的幫助 首先 我感謝老師對我們的設(shè)計(jì)工作中 負(fù)責(zé)任的 他讓我很他對待學(xué)生 有耐心 友好 為學(xué)生解決困難的設(shè)計(jì) 我們的設(shè)計(jì)思路 順利進(jìn)行 在整個(gè) 發(fā)展過程中 給予我精心的指導(dǎo)和幫助 設(shè)計(jì)我們的努力工作 花大量的時(shí)間 和精力 如果沒有老師的幫助不是設(shè)計(jì)的性能 對他表示誠摯的敬意和感謝 通過這次設(shè)計(jì) 我意識到一個(gè)問題首先應(yīng)該獨(dú)立思考和解決問題 并在這 個(gè)過程中也曾經(jīng)了解一些做人的道理 在此表示衷心的感謝 也感謝在設(shè)計(jì)的 同學(xué)和老師 幫助過我的人 最后 感謝我的同學(xué) 朋友 我們的生活中共同進(jìn)步 感謝四年的大學(xué)四 年 我所有的關(guān)心和幫助 附 錄 附錄下空 2 行 換行后打印以下內(nèi)容 34