文档介绍：天津理工大学
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摘要
机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲,分别驱动横轴、竖轴变频器,控制机械手横轴和竖轴的精确定位,微动开关将位置信号传给PLC主机;位置信号由接近开关反馈给PLC主机,通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合,从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业,并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键词:机械手 PLC 变频器交流电机
目录
摘要…………………………………………………………………………………1
引言…………………………………………………………………………………3
第一章三相异步电动机和电气传动………………………………………4
传动机构………………………………………………………………………4
三相异步电动机的机构………………………………………………………5
三相交流电机的工作原理……………………………………………………10
三相电动机的转动原理………………………………………………………12
第二章变频器…………………………………………………………………14
变频器的结构…………………………………………………………………14
变频器的分类和控制方式……………………………………………………18
FR-A540变频器………………………………………………………………22
第三章可编程控制器PLC……………………………………………………26
…………………………………………………………………………26
…………………………………………………………………27
第四章机械手PLC的控制系统设计…………………………………………29
机械手的工艺工程……………………………………………………………29
PLC控制系统…………………………………………………………………31
致答谢词…………………………………………………………………………39
参考文献…………………………………………………………………………40
引言
在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等,已经随处可见。同时,现代生产中,存在着各种各样的生产环境,如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等,这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。在我国,近几年来也有较快的发展,并取得一定的效果,受到***和铁路工业部门的重视。
本课题拟开发物料搬运机械手,采用日本三菱公司的FX2N系列PLC,对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。该装置机械部分有滚珠丝杠、滑轨、机械抓手等;电气方面由交流电机、变频器、操作台等部件组成。我们利用可编程技术,结合相应的硬件装置,控制机械手完成各种动作。
由于时间仓促和个人水平限制,我的设计存在着许多还没来得及解决的问题,希望广大老师、同学能够给予批评指正并予以解决。
第一章三相异步电动机和电气传动
传动机构

螺旋机构由螺杆、螺母和机架组成,其主要功能是将转动变换为直线运动,并同时传递运动和动力,按螺旋副中的摩擦性质,螺旋机构可以分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构两种类型。按用途可以分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。
螺旋机构具有结构简单,制造方便,传动平稳,无噪声易于自锁等优点。
2. 滑动螺旋机构
螺旋副内为滑动摩擦的的螺旋机构,称为滑动螺旋机构。滑动螺旋机构所用的螺纹为传动性能好,效率高的矩形、梯形和锯齿形螺纹。
滑动螺旋机构由螺母和螺杆组成。根据机构的组成及运动方式,滑动螺旋机构又分为以下两种。
(1).由螺母和螺杆组成的滑动螺旋机构,螺母与机架固联,螺杆转动并移动(如图1