物料搬运装置及控制系统设计（CAD+PLC）

╰半橙微兮° 2024-03-31 12:36 60阅读 0赞

目 录  
1 绪论 1  
1.1 物料搬运装置的概述 1  
1.2 物料搬运装置的发展史 1  
1.3 气动技术及气动物料搬运装置的发展过程 2  
1.4 物料搬运装置未来的发展趋势 3  
1.5 本课题研究内容 6  
1.6 课题研究的意义 6  
2 物料搬运装置的总体设计方案 7  
2.1 物料搬运装置的工作原理及系统组成 7  
2.2 物料搬运装置基本形式的选择 8  
2.3 驱动机构的选择 9  
2.4 物料搬运装置详细设计参数 9  
2.5 本章小结 9  
3 物料搬运装置手部结构设计及计算 10  
3.1 手部结构 10  
3.2 物料搬运装置手爪设计计算 10  
3.3 夹紧气缸的设计 12  
3.4 手爪夹持范围计算 14  
3.5 物料搬运装置手爪夹持精度的分析计算 15  
3.6 弹簧的设计计算 16  
3.7 本章小结 18  
4 腕部的设计计算 19  
4.1 腕部设计的基本要求 19  
4.2 腕部的结构以及选择 19  
4.3 腕部的驱动力矩计算 20  
4.4 腕部工作压力的计算 21  
4.5 气压缸盖螺钉的计算 22  
4.6 动片和输出轴间的连接螺钉 23  
4.7 本章小结 24  
5 物料搬运装置手臂机构的设计 25  
5.1 手臂的设计要求 25  
5.2 伸缩气压缸的设计 25  
5.3 导向装置 29  
5.4 本章小结 29  
6 物料搬运装置腰部和基座结构设计及计算 30  
6.1 结构设计 30  
6.2 控制手臂上下移动的腰部气缸的设计 30  
6.3 导向装置 33  
6.4 平衡装置 33  
6.5 机身回转机构的计算 33  
6.6 本章小结 34  
7 物料搬运装置的PLC控制系统设计 35  
7.1 气压传动系统工作原理图 35  
7.2 可编程序控制器的选择及工作过程 36  
7.3 可编程序控制器的使用步骤 36  
7.4 物料搬运装置可编程序控制器控制方案 37  
7.5 本章小结 47  
8 结论 48  
参考文献 49  
致 谢 50  
2 物料搬运装置的总体设计方案  
2.1 物料搬运装置的工作原理及系统组成  
物料搬运装置的工作原理：物料搬运装置主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作\[7\]。  
（1）执行机构  
包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。  
a.手部  
即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。传力机构通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构的型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。  
b.手臂  
手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业物料搬运装置的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。  
c.立柱  
立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。物料搬运装置的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。  
d.机座  
机座是物料搬运装置的基础部分，物料搬运装置执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。  
（2）驱动系统  
驱动系统是驱动工业物料搬运装置执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。  
（3）控制系统  
控制系统是支配着工业物料搬运装置按规定的要求运动的系统。目前工业物料搬运装置的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。该物料搬运装置采用的是PLC程序控制系统，它支配着物料搬运装置按规定的程序运动，并记忆人们给予物料搬运装置的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对物料搬运装置的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。  
（4）位置检测装置  
控制物料搬运装置执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置\[8\]。  
2.2 物料搬运装置基本形式的选择  
常见的工业物料搬运装置根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: a直角坐标型物料搬运装置；b圆柱坐标型物料搬运装置； c球坐标(极坐标)型物料搬运装置；d多关节型机物料搬运装置。其中圆柱坐标型物料搬运装置结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小，容易实现\[7\]。因此，本设计采用圆柱坐标型。图2-1是物料搬运装置外观轮廓图。  
![在这里插入图片描述][767b931dbd3f4c578ced1fcee57380e3.png]  
图2-1物料搬运装置外观轮廓图  
![在这里插入图片描述][647f4850498d40e99eab13b11545c953.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][be36a7c0357e4b0c968292d154a1356a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][600637b4a3e04249aef9f634e78373e3.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][3bbcd33b93b24d11ba8c02d28cbce53a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][8b338fef549445e68dc77431649cd833.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][93a489624fef4661947ded82aa8392ca.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][2575c4b09923496c826ce2fdec079646.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][4b2c1891e39b40308d455908fc5ec22d.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][28c58b5f1cc149e0b8b53f923417a4ec.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][8f199644fb634e7d979f31f2fd975017.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][66f3cd07493a4c8c93d5ceae92a36977.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][a440f17b2be749aea7674099f7edfbd0.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][d9e2a95432164bdfbdc32021685720e2.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][0590a65baaa2457a85de44485b9368a7.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][f305792eb96244aa8a52b8cc74448b3e.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][323163575bb14db8bddec760dff46bf9.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][81dc7bcef6e747818fa0e33eaa7e77ef.png_pic_center]

[767b931dbd3f4c578ced1fcee57380e3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/9950a4920a474232ba6d69ebb9228d83.png
[647f4850498d40e99eab13b11545c953.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/aed70e48c8404cfaac15cfaa65d8afd5.png
[be36a7c0357e4b0c968292d154a1356a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/14a1bee10cbd4dfdaf4c0f3e55cbe3b8.png
[600637b4a3e04249aef9f634e78373e3.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/4e92de41426f4ce0a162aa838506fdf5.png
[3bbcd33b93b24d11ba8c02d28cbce53a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/51d6e530eb07420b9f9c9824be24cf1d.png
[8b338fef549445e68dc77431649cd833.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/9b8164fb09d44f1a9d44088c85d392b5.png
[93a489624fef4661947ded82aa8392ca.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/9c8615b1a2e1402fafe963b8279dd29c.png
[2575c4b09923496c826ce2fdec079646.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/4ef93255ec9747528e0c888ffa0d1ddd.png
[4b2c1891e39b40308d455908fc5ec22d.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/122d91f2100848529dfc63ee025dbeb9.png
[28c58b5f1cc149e0b8b53f923417a4ec.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/d5571c444ada4ba0a2179081e830a4e3.png
[8f199644fb634e7d979f31f2fd975017.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/30014fe2fe7c48d0bd1d81d72fd46747.png
[66f3cd07493a4c8c93d5ceae92a36977.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/e6beff36bc294e27877a99742f97d618.png
[a440f17b2be749aea7674099f7edfbd0.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/5aaee07436c840d38fb1b654efd19fed.png
[d9e2a95432164bdfbdc32021685720e2.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/db72aef34b2e442c93e752e60daec771.png
[0590a65baaa2457a85de44485b9368a7.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/5a7e37e6c7e9431197e5f7d201d3b87e.png
[f305792eb96244aa8a52b8cc74448b3e.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/c37190b3a4b74af7b8580643116401bd.png
[323163575bb14db8bddec760dff46bf9.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/80a55e4dc487454dac1b67a7b4decc70.png
[81dc7bcef6e747818fa0e33eaa7e77ef.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/76ea7ccc648745eaa180e18d72893fb9.png