机械手说明书

1.前言

能模仿人手和臂的某些动作功能，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。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下： 1.可以提高生产过程的自动化程度

应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。2.可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

1. 可以减少人力，便于有节奏地生产 应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。

2.方案选择

本设计中的机械手采用关节式结构，并右电磁阀控制。动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。

原始位置（装好工件等待加工位置，其状态是大手臂竖立，小手臂伸出并处于水平位置，手腕很横移向右，手指松开）——手指夹紧（抓住卡盘上的工件）——松卡盘——手腕左移（从卡盘上卸下已加工好的工件）——小手臂上摆——大手臂下摆——手指松开（工件放回料架）——小手臂收缩——料架转位——小手臂伸出——手指夹紧（抓住未加工零件）——大手臂上摆（取送零件）——小手臂下摆——手腕右移（将工件装到机床的主轴卡盘中）——卡盘收紧——手指松开，等待加工。

图8-13 机械手的外形及其与料架的配置

1- 手部 2-手腕 3-小臂 4-工件 5-大臂 6料架

控制方式选择

根据要求选择用电气控制，由油泵电机（采用Y100L2-4.3KW）驱动，继电器，时间继电器，限位开关控制。

电气控制设计图及继电器控制 机械手电气控制系统工作流程图

等待，进入下次循环

小臂上摆 初始位置 手腕左移 手指夹紧

大臂下摆

手腕右移 手指松开 手指夹紧 小臂伸出 小臂收缩 大臂上摆 等待，进入下次循环 继电器控制

YV1 手指夹紧 YV2 手指放松 YV3 手腕左移 YV4 手腕右移 YV5 小臂伸出 YV6 小臂收缩 YV7 小臂上摆 YV8 小臂下摆 YV9 大臂上摆 YV10 大臂下摆 限位开关

I0.1 手腕左移限位开关 I0.2 小臂上摆限位开关 I0.3 大臂下摆限位开关 I0.4 小臂收缩限位开关 I0.5 小臂伸出限位开关 I0.6 大臂上摆限位开关

I0.7 小臂下摆限位开关 I0.8 手腕右移限位开关 7.4电气控制电路图

3.控制原理图

4.工作原理

1、机械手移动工件的工作原理 1、）机械手分别通过上升/下降电机，左行/左行电机的正反转来上、下、左、右移动移动

的最大位置通过上下左右4个限位开关控制。 2、）夹紧工件通过夹紧/放下电机的正反转来控制。夹紧工件通过定时器来控制，即经验设定一个时间，在这个时间内，机械手能完全夹紧工件。放下工件通过放松限位开关来控制。 3、）底座的旋转通过给出脉冲信号驱使步进电机旋转一定角度。 4）机械手具有手动和自动两种工作方式。

2、机械手自动运行过程（首先让底座按要求旋转一定的角度） 1 按下启动按钮，系统开始工作；

2 机械手首先向下运动，运动到最低位置停止；

3 机械手开始夹紧工件，一直把工件夹紧为止（由定时器控制） 4机械手开始向上运动，一直运动到最上端（由上限位开关确定）； 5 上限位开关闭合后，机械手开始向右运动；

6 运动到右端后，检测是否有工件，若无就继续向下运动；

7 向下运动到最低位后，机械手把工件松开，一直到松限位开关有效（由松限制位开关控制）；

8 工件松开后，机械手开始向上移动，直到触动上限位开关（由上限位开关控制）；

9 到达最上端后，机械手开始向左运动，直到触动左限制位开关，此时机械手已经回到初始位置。

5 元器件选择+型号 ？

6.总结

本次设计完成了简单的机械手液压系统的PLC电气控制部分的设计。在这段时间的设计中，参考了大量的参考资料，同时我们也作了大量的社会调查，结合实际完成了这套设计。

本篇设计的机械手液压系统的控制设计综合和运用了机械零件、液压系统、机械制图、PLC电气控制等知识，它主要是应用在那些单调、频繁的操作中用以代替人的劳动进行工作，它的主要优点是：

1. 工作时间持久，不会出现人的疲劳，可以重复不断的劳动，维持流水线的正常工作。 2. 对环境适应性强，可以在多粉尘、易燃、易爆、放射性强 等恶劣环境中工作。 3. 运动精确、灵活、特别是在计算机的控制下，可以达到非常高的精度要求。 4. 通用性好，除了特定用途外，适当改变手部，便可以完成喷涂、焊接等。 5. 工作效率高，提高劳动生产率的同时也提高了成本。

我通过这次课程设计，使我对继电器、控制器、PLC、有了进一步的了解。课堂上的知识为此次课程设计提供了正确的理论指导，而实践中遇到的问题又进一步加深和巩固了我们的知识，不但对机器控制系统的工作原理和特点有了深入认识，而且对各类元器件的作用及选用也进行了仔细研究。这次课程设计让我有一次复习了以前的内容并运用它做出了自己的东西，让我对机电控制技术产生了浓厚的兴趣。

课程设计对于一名工科类学生而言，是对大学所学的专业知识一个检验和运用的过程，经过此次课程设计，让我深切体会到作为一名机械设计人员必须面对的各种困难，同时也让我看到了自身的不足，更清楚了前进的方向。