电极切换机器手的研制

论文摘要

在工业生产和其他领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。机器人可以部分甚至全部代替人工劳动,而机器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。通过调研电子生产厂商,发现现有一种大量生产的电极,它的直径不到10mm,重量不到50g,是一种高精密的电子元件。这些电极出生产线时每40枚放进一个生产线模具座里,在生产后期,产品需要转移到便于物流的包装模具座里。在这个转接的过程中,因为工人手工操作造成较高的不良率,而且效率低下,导致了生产成本过高。为了解决这一问题,研制出专用于电极切换的机器手,它可以有效降低不良率,提高劳动生产率。精确、高效地完成定位、输送、夹持、放松各个精确的动作。该设计机械本体采用了三大模块的结构:输送部分、夹具部分、夹具移动部分。其中输送部分采用的是齿轮减速马达拖动平带输送产品,夹具部分采用的是日本SMC高精密气爪,夹具移动部分采用的是伺服电机与精密滚珠丝杠驱动。位置检测采用了磁簧开关。本文研究的机器手由PLC控制,周期性的动作过程是,从原点出发,生产模座输送带前行,到达预定的位置停止,包装模座输送带前行,到达预见定的位置停止,夹具打开,夹具下降,同时定位气缸下降,因定位气缸动作较快,当夹具下降到电极的位置时,定位气缸已将生产模座固定好,夹具夹紧电极,上升,到达预定的位置,定位气缸后退,夹具向包装模座输送带移动,达到设定的位置停止,夹具下降,定位气缸伸出夹紧包装模座,夹具打开,夹具上升到达设定的位置,定位气缸后退,夹具夹紧,夹具回归原位。为了完成对机器手的动作过程的控制,输出端口接继电器输出,完成对横轴、竖轴伺服电机的控制,和生产模座流水线及包装模座流水线前行的控制。用电磁阀输出,用来控制气爪的夹/松,和定位气缸的夹/松。控制部分采用西门子S7-200PLC,选用226CPU。采用梯形图和功能图编程,简单直观。该装置涵盖了机械设计、可编程控制技术,气动技术、检测技术、电机拖动技术等。本次研究所完成的电极切换机器手,第一次安全可靠地实现了电子行业电极产品的自动切换,实现了高精度和自动化。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 机电一体化技术
• 1.1.2 工业机器手
• 1.1.3 国内外工业机器手现状
• 1.1.3.1 国内机器手的发展现状
• 1.1.3.2 国外机器手的发展现状
• 1.2 选题的意义
• 1.3 研究的主要内容与方法
• 第二章 结构设计
• 2.1 输送机构
• 2.1.1 常用输送机构的种类
• 2.1.2 平带输送
• 2.1.3 TWT 齿轮减速马达
• 2.2 夹具组机构
• 2.2.1 敏捷夹具
• 2.2.2 SMC 气爪
• 2.3 夹具组移动机构
• 2.3.1 移动机构的驱动种类
• 2.3.2 交直流伺服系统的比较
• 2.3.2.1 伺服系统的发展过程
• 2.3.2.2 伺服驱动产品概况
• 2.3.2.3 伺服系统的发展趋势
• 2.3.3 APM 伺服电机
• 第三章 PLC 控制部分
• 3.1 国内外PLC 产品
• 3.2 PLC 的优势
• 3.3 PLC 的应用领域
• 3.4 PLC 的工作原理
• 3.5 PLC S7 -200 的特点
• 3.6 PLC 控制电极切换机器手的过程
• 第四章 设计结论
• 4.1 设计结论
• 4.2 讨论
• 参考文献
• 导师简介
• 致谢