工业机械手机电一体化课程设计

工业机械手即工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代化制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，工业机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、自动化工厂（FA）的自动化工具。

广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改善着人类的生产和生活方式。

本次设计的机械手如图1-1所示，主要由伸缩臂4、升降臂5、机械手6、液压缸3、底座1组成。 一、伸缩臂设计

伸缩臂底板固定在升降臂上，前端法兰安装机械手，完成直线伸缩动作。 设计参数

1、伸缩长度：300mm 2、单方向伸缩时间：1.5～2.5s

3、定位误差：要有定位措施，定位误差小于2mm。 4、前端安装机械手，伸缩终点无刚性冲击。 二、升降臂设计

升降臂固定在底座上，升降部分联接伸缩臂的底板，利用升降臂的升降带动伸缩臂的上下移动。

设计参数

1、行程：0～500mm，任意可凋。 2、运动时间：0～5s

3、运动平稳，定位可靠、精确。

图1-1

三、液压控制系统设计

本次设计的工业机械手属于圆柱坐标式的液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转等三个自由度。因此相应地有手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构等组成。每一部分均用液压缸驱动与控制。要求画出液压传动系统图。对系统图的具体要求如下：

1、满足工业机械手动作顺序要求。动作顺序的各个动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁(电磁换向阀)，按程序依次步进动作而实现的。

2、手臂伸缩运动采用单出杆双作用缸。手臂伸出时采用单向调速阀进行回油节流调速，其伸出速度为200毫米／秒左右，当快到端点时，提前发讯切断油路，手臂靠惯性滑行缓冲，此外，采用电液换向阀，换向时间可调。定位由死挡铁保证精度。手臂缩回，没有定位精度要求，由终点行程开关控制，适当提前发讯号切断油路，由活塞与缸筒端盖相接触来定位。

3、手臂回转采用摆动液压缸(齿条缸)，正反方向均采用单向调速阀调速。由于回转部分的重量大，回转长度长，手臂中心的线速度为毫米／秒(回转角速度约为45度／秒)，因此手臂回转时具有很大的动能。为此，除采用调速阀的回油节流调速外，还在回油路上安装行程节流阀，进行减速缓冲。 四、PLC电控系统设计方案

设计内容

1、设计该系统液压泵电机及各部件总成驱动电机的主电路。

2、参照主电路及液压控制系统图设计控制柜，画出所有元件的柜中布置图。 3、确定全部的行程开关的安装、调试方案。 4、选择电控系统中所有电机及元气件的型号。

5、以FX系列基本指令、移位寄存指令、步进指令编程。要求编写I/O分配图、程序总框图、各部分的梯形图并编写出完整的语句表。