机械手搬运ppt

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机械手的组成
•
机械手的基本结构由感知部分、控制部分、主机部分 和执行部分四个方面组成。采集感知信号及控制信号均由 气动缸驱动。主机部分采用了标准型材辅以模块化的装配 形式，使得气动机械手能拓展成系列化、标准化的产品。 人们根据应用工况的要求，选择相应功能和参数的模块， 像积木一样随意的组合，这是一种先进的设计思想，代表 气动技术今后的发展方向，也将始终贯穿着机械手的发展 及实用性模块化拼装的气动机械手比组合导向装置更具有 灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系 统装置，使机械手运动自如。由于采用了模块化拼装结构， 可组成立柱型气动机械手、门架型气动机械手及滑块型气 动机械手，及其它各种类型的机械手。这些模块化机械手 组装方便，动作灵活，具有较高的定位精度，但工作空间 比较小，主要应用于一般的送料自动线上。气动机械手具 有三个自由度，即水平(Z)方向自由度、垂直(Y)方向自由 度和旋转自由度，并可以采用多种灵活的控制方案。
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机械手流程图
• 根据分析可得出机械手的工作流程图， 如下图所示。
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实现要求功能需要如下条件（1）
•
•
(1)底座与横梁之间需要旋转盘，旋转盘的驱动由电机 来完成，普通电机转速较高，需要考虑安装减速机，在这 种频繁启动制动的场合下，选用低速电机会更方便。 • (2)横梁在普通情况下，长度是固定的，如果工作台不 进行调整，横梁长度可永远不变。课题任务也未作横梁要 求，但在实际应用中，可能出现工作台距离调整的情况， 为增加机械手的通用性，本设计中在横梁上安装了执行气 缸，可使用手动按钮调整横梁长度。 • (3)竖直方向上是频繁上下工作的机构，可选用电机传 动的齿轮齿条啮合机构，也可选用执行气缸，后者是新技 术更经济、环保、噪音低，也更符合课题要求。

机械限位及其支架亦可以实现上下运 动；
1激光头 返回
磁性分离器－自动调整流程
工作流程：约20张后
1、先断磁 ； 2、收回一段小行程 ； 3、调整整体支架高度 ； 4、再伸出一段小行程； 5、带磁； 6、小行程减压；
磁性传送带－双料退回
检测拆垛机械手拿来的板料，若 为双层板料，则电机反转，将板料退 回到双料回收箱；直至检测到单层板 料，电机正转，送往前段传送带；
扫描仪
扫描仪将采集到的板料 图像传送到计算机。计算机 将该图像同预先设置的板料 位置数值进行比较。若发现 数据不一致，则进入对中台 后，进行旋转与侧移。以达 到准确位置。从而避免进入 模腔时出现错误。
对中台
对中台的作用就是通过旋转 侧移，完成实际板料与预设板料 位置的完全对应。
对中台共分三层： 第一层可以实现两侧单独旋转 第二层可以实现两侧单独侧移 第三层可以实现整体旋转
传送带两侧有安全保护栅栏。由 于板料小车处可以进入操作人员，故 当使用一侧小车时，将升起另一侧的 安全保护栅栏，避免拆垛手中飞出的 板料伤人；
安全保护栅栏
双料回收箱
装载磁性传送带退回的双 板料；
磁性传送带－送入扫描仪
第二段传送带，负责运送板料 通过扫描仪，进入对中台；
送入扫描传 送带
双料回收传 送带
Robofeeder5
Robofeeder5主要功能为： 将冲压好的零件放到传送带上；
其由四个伺服电机驱动： 1、轴传送运动 2、轴手臂直线运动 3、轴手臂旋转运动 4、轴端拾器杆旋转运动
线尾皮带机
3套皮带机同物流方向垂直布置， 速度可调 。
Robofeeder5将压好的零件放到 中间皮带机上，中间皮带机可以正反 转，从而将零件交替放到两侧的皮带 机上；

出料口传感器： 物料检测 为光电漫反射型传感器，主 要为有检 测到物料并保持若干秒钟， 则应让系统停机然后报警
整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂 伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。
手爪提升气缸： 提升气缸采用双向电控气阀控制。
磁性传感器： 用于气缸的位置检测。检测气缸伸 出和缩回是否到位，为此在前点和后点上各 一个，当检测到气缸准确到位后将给PLC发 出一个信号；（在应用过程中棕色接PLC主 机输入端，蓝色接输入的公共端）
电感式传感器：检测金属材料， 检测距离为3~5mm。
光纤传感器：用于检测不同颜 色的物料，可通过调节光纤 放大器来区分不同颜色的灵 敏度。 三相异步电机：驱 动传送带转动，由变频器控 制。
推料气缸：将物料推入料槽， 由电控气阀控制。
钮按 程下 序启 断动 电按 保钮 持程 ，序 停开 止始 标运 志行 位， 得按 电下 。停
个工件到达后，再以30Hz的频率正向高速运行。
3．系统的停止
设备运行过程中如按下停止按钮，圆盘直流电动机立即停止，机械手将完成当前工件的搬运后 回到原位停止，分拣装置必须完成输送皮带上工件的分拣后才能停止，运行指示灯灭。
设备运行过程中如出现紧急情况，需要立即停止设备时，可按下急停开关，按下后所有装置都停 止运行，蜂鸣器响，急停开关复位后，蜂鸣器停止报警，如要启动设备，再按下启动按钮，设备 接着急停时的工作顺利进行。
1-磁性开关D-C73 2-传送分拣机构 3-落料口传感 器 4-落料口 5-料槽 6-电感式传感器 7-光 纤传感器 8-光纤传感器 9-节流阀 10-三相异 步电动机 11-光纤放大器 12-推料气缸
落料口传感器：检测是否有物 料到传送带上，并给PLC一 个输入信号。 落料孔：物 料落料位置定位。 料槽： 放置物料。

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（3）找出每个状态的转移条件和方向，即 在什么条件下将下一个状态“激活”。状 态的转移条件可以是单一的触点，也可以 是多个触点的串、并联电路的组合。
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（4）根据控制要求或工艺要求，画出状态转 移图。
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课题引入：电动机循环正反转控制， 其控制要求为：电动机正转3s，暂停2s， 反转3s，暂停2s，如此循环5个周期，然 后自动停止；运行中，可按停止按钮停止 或热继电器动作也应停止。
步进顺控指令
FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一 条是步进触点（也叫步进开始）指令STL （Step Ladder），一条是步进返回（ 也叫步进结束）指令RET。
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步进指令
FX系列PLC提供了一对步进指令。
STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步 进式控制的指令。
RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线） 的指令。
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（二）机械手的单周期控制电路的设计、接 线与调试
1、任务要求分析： 当按下启动按钮，机械手执行一个完整动作周
期后，自动停止。等待下一次的启动命令。
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2、PLC的I/O及电路图设计 （1）I/O表设计
输入装置 启动按钮 下限位开关 上限位开关 右限位开关 左限位开关
输入端子号 X0 X2 X3 X4 X5
和接线改进
增加选择开关， 2 、 修 改程 序 并 仿真 调
创新任务 既可以选择手动控 试
(建议) 制，也可以选择自 4 、 下 载 程 序 、 系 统 软
动控制。
硬件联合调试
也可增加指示灯
来显示选择状态。
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三、学一学

定时器启动 计时器设定时间到
定时器复位 放松阀 夹紧阀
标示工件所处的是夹紧还是放松 状态 上移阀 下移阀 左移阀 右移阀
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
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（二）制作工程画面
1.建立画面 在用户窗口中，选中“机
械手控制”窗口图标，单击右 键，选择下拉菜单中的“设置 为启动窗口”选项，将该窗口 设置为运行时自动加载的窗口， 如图5-5所示。
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
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（二）制作工程画面
2）编辑画面
（3）画矩形：单击“工具箱”内的“矩 形” 按钮，鼠标的光标呈“十”字形，在窗 口适当位置按住鼠标左键拖曳鼠标，拉出一 个一定大小的矩形。建立矩形后，双击鼠标 左键，或者单击鼠标右键并选择下拉菜单中 的“属性”选项，进行矩形的属性设置，如 图5-8所示。
量 计时时间
启动 复位
类型 数值型
数值型
数值型
数值型
数值型 开关型 开关型
注释 控制构件上下运动的参量
控制工件上下运动的参量
控制构件水平运动的参量
控制工件水平运动的参量
计时器的当前值 启动按钮 复位按钮
定时器启动 时间到
定时器复位 放松 夹紧
工件夹紧标志 上移 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型 开关型
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
项目分析
机械手物料搬运控制系统示意图，如图5-1所示。
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
项目分析
机械手搬运控制系统流程图
项目五 机械手物料自动搬运控制系统设计
相关知识学习
（一）组态定义数据对象
对象名称 垂直移动量 工件垂直移动

2019/7/27
1 绪论
1.1 引言 机械手是能模仿人手与臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬
运物件或操作工具的自动操作装置。 机械手的种类，按驱动方式可分为机械式、气动式、电动式、液压式
机械手；按适用范围可分为专用机械手与通用机械手两种；按运动轨 迹控制方式可分为点位控制与连续轨迹控制机械手等。 本课题介绍了一种精确控制机械手的方法，以西门子公司的S7-200系 列PLC作为机械手的主控制器，外接控制面板以实现对3自由度机械 手控制的功能，实现一个精确的自动控制系统。
2019/ 手动模式，半自动模式，自动模式
手动模工作式下，操作员可以通过控制面板控制机械手的单步运动与 零点复位，能够在机械手故障时进行检修。
半自动工作方式下，只要操作员选择半自动工作方式，然后按下启动 按钮，机械手首先会零点复位，然后检查料架1有工件，机械手下降 抓取工件，上升前进，检测料架2上无工件机械手下降放下工件，返 回原点，一个周期的动作完成，机械手停机。
2019/7/27
自动方式开始工作下，按下启动按钮，两台伺服电机通电，滑台、升 降台、气缸等回到原位，气压表显示正常。机械手运动到上、左原点 位。当检测到料架1上有工件时，电机1反转，升降台快速下降，达到 一定脉冲数后减速，到达下工位2时，电机1停转；气缸伸出夹紧工件， 当气缸压力到达一定程度时压力传感器得电表明工件夹紧；电机1正 转，升降台先快速上升，达到一定脉冲数后时减速，当到达上原点时， 电机1停转，升降台停止；电机2反转，滑台快速前进，达到一定脉冲 数后滑台减速，到达右工位时电机2停止；当检测到生产线2无工件时， 电机1反转，升降台快速下降，达到一定脉冲数后减速，到达下工位1 时电机1停转；气缸缩回放开工件，压力传感器失电表明工件已松开； 电机1正转，升降台上升，先快速后慢速，当到达上原点时电机1停转， 升降台停止；电机2正转，滑台返回到初始位置，电机2停止。一个工 作流程结束

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项目3 物料搬运机械手控制系统设计
3.3.1 步进顺控指令及其编程方法
（2）状态转移图
2）状态转移和驱动的过程 图3-5中，S0为初始状态，用双线框表示，其他 状态用单线框表示，垂直线段中间的短横线表示 转移的条件。状态方框右侧连接的水平横线及线 圈表示该状态驱动的负载。图3-5的状态转移和驱 动的过程如…
由上可知，状态转移图就是由状态和状态转移条 件及转移方向构成的流程图。步进顺控的编程过程 就是设计状态转移图的过程，其一般思想为：将一 个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，搞清楚 各状态的工作细节（即各状态的功能、转移条件和 转移方向），再依据总的控制顺序要求，0 S20
X1
1.项目描述
左 水平气缸
垂直气缸
左 手抓气缸
图4-1 搬运机械手的动作过程
（1）机械手“取与放”搬运系统，定义 原点为左下方所到达的极限位置，机械 手处于放松状态。 （2）机械手工作过程：启动后机械手加 紧工件→夹住工件上升到顶端→横向移 动到右端→下降到B处位置→机械手松开， 把工件放到B处→机械手上升到顶端→横 向左移到左极限→下降到下限原点处， 以此连续循环。若中途按停止按钮时， 机械手并不立即停止，而是在本次循环 所有过程都执行完后回到原点才能停止。
如右图所示，在状态内
的母线将LD或LDI指令写入后， 对不需要触点的驱动就不能 再编程，需要按下图方式进 行变换。
或
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项目3 物料搬运机械手控制系统设计
3.3.1 步进顺控指令及其编程方法 4.状态的转移方法
OUT指令与SET指令对于STL指令后的
状态具有同样的功能，都将原来的状态 自动复位。此外，还有自保持功能。但 是，在使用OUT指令时，用于向状态转 移图中的分离状态转移。

• 姓 名：宋扬 • 专 业：机械设计制造及其自动化 • 指导老师：王义文
目录
1、搬运机械手总体构造设计 2、搬运机械手机械构造设计 3、搬运机械手液压系统设计 4、搬运机械手控制系统设计
1、搬运机械手总体构造设计
(1)该机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即 手臂旳伸长、缩短和整体旋转。
(2)采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、构造紧 凑、传动平稳、操作简朴、安全、经济、易于实 现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优 点。
夹紧液压缸液压回路 设计如右图所示：
原理分析：
1、该液压回路采用液 控单向阀保压和锁紧， 以确保夹紧缸夹持工作 旳可靠性。 2、该回路采用进油路 节流阀调速。 3、该回路采用两位三 通电磁换向阀换向，从 而实现手爪夹紧或放松 旳动作。
3.2 伸缩液压缸液压回路设计
伸缩液压缸液压回路 设计如右图所示：
4.5 PLC控制程序设计
经过分析控制要求，应该设计机械手复位程序、手动运 营程序和自动运营程序。 搬运机械手在暂停或者等待指令时，液压系统旳液压泵 一般要处于卸荷状态，所以，还要设计控制液压泵卸荷是 否旳程序，对液压泵进行控制。
4.5.1 程序总体方案设计
程序总体方案
4.5.2 液压泵卸荷是否控制程序设计
结束语
此次设计主要对搬运机械手旳机械构造、液 压系统和控制系统进行设计，在设计过程中， 难免存在某些问题，希望老师们提出宝贵旳意 见，予以指导，谢谢 ！
Thank you！
01000～01005为输出继电器，21002～21006为手 爪夹紧或放松过程中设置旳辅助继电器。
4.5.3 复位程序设计
4.5.3 复位程序设计
复位过程动画仿真
4.5.4 手动程序设计

2021/3/20
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机器人码垛生产线其他组件
生产线对接：自动剔除机
自动剔除机，用于完成包装袋在出现含金属异常物以及 包装袋在称重复检超出重量误差时，包装袋在输送序列 被移出去的过程。
自动剔除机可集成到金属检测机或重量复检机内。
剔除机
自动剔除机
重量复检机集成的剔除机
2021
Property of SSWJ. - Duplication prohibited
机器人码垛
2021 Property of SSWJ. - Duplication prohibited
2021/3/20
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机器人码垛生产线
机器人码垛生产线整体示意图
2021 Property of SSWJ. - Duplication prohibited
2021/3/20
8
机器人码垛生产线
除非这条命令与第一条相矛 盾。 ③ 机器人必须保护自己，除非 这种保护与以上两条相矛盾。
机器人定义及特点
• 工业机器人特点 I. 精度高 II. 可靠性高 III. 安全性高 IV. 操作性好 V. 易维护 VI. 高柔性
Property of SSWJ. - Duplication prohibited
2021 Property of SSWJ. - Duplication prohibited
2021/3/20
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机器人码垛生产线其他组件
生产线对接：待码输送机 待码输送机，与机械手爪配套，方便抓取。
待码输送机
2021 Property of SSWJ. - Duplication prohibited
2021/3/20
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主要内容

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危险化学品安全管理条例
5
厂内机动车辆安全管理规定
6 诺诚综合五星系统常规工业指导手册
7
人机工效管理标准
标准编号 中华人民共和国主席令第十三号 中华人民共和国主席令第四号
GB34525-2017 中华人民共和国国务院令第645号
劳部发〔1995〕161号 CMB253-2015
Q/GTLJ-209.17-2017
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三、机械搬运
（14）限位开关和联锁保护装置，要经常检查。 （15）不允许用碰限位开关作为停车的办法。 （16）升降制动器存在问题时，不允许升降重物。 （17）被吊物件不许在人或设备上空运行。 （18）对起重机某部进行焊接时，要专门设置地线，不准利用机身做地线。 （19）吊钩处于下极限位置时，卷筒上必须保留有两圈以上的安全绳圈。 （20）起重机不允许互相碰撞，更不允许利用一台起重机去推动另一台起重机进行工作。 （21）吊运较重的物件、液态金属、易爆及危险品时，必须先缓慢地起吊离地面100~200mm， 试验制动器的可靠性。 （22）修理和检查用的照明灯，其电压必须在36V以下。 （23）桥式起重机所有的电气设备外壳均应接地。如小车轨道不是焊接在主梁上时，应采取焊接 地线措施。接地线可用截面积大于75mm2的镀锌扁铁或10mm2的裸铜线或大于30mm2的镀锌 圆钢。司机室或起重机体的接地位置应多于两处。起重机上任何一点到电源中性点间的接地电阻， 均应小于4Ω。 （24）要定期做安全技术检查，做好预检预修工作。
在带式输送机运行中，必须遵守被输送物品设计中物品的规定，遵守带式输送机的设计能力。其次，要注意各类人员不得触 及皮带输送机的运动部分，非专业人员不得随意接触电气元件、控制按钮等。最后，在带式输送机运行中不能对变频器后级 断路，如确定维修需要，则必须在停止变频运行的情况下才能进行，否则可能损坏变频器。