基于PLC的四自由度电动机械手的控制设计样本.doc
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1、基于PLC四自由度电动机械手控制设计 摘 要:所简介电动机械手由电控机械手、yz轴丝杠组、手转动机构、旋转底盘等机械某些构成,在PLC控制下,它可在行程范畴内将物体从一点搬运至另一任意点,可置放于各种不同生产线或物流流水线中。核心词:机械手;PLC;步进电机中图分类号:TP241 文献标志码:A 文章编号:Design of the Control System of 4-dimension Motor-driven Mechanical Manipulator Based on PLCAbstract:Motor-driven mechanical manipulator disscusse
2、d in this paper consists of power-operated mechanical manipulator,y-axis and z-axis screw lever modules ,rotatry mechanism of manipulator,rotated-plate at the bottom etc. On the control of PLC system,it can take bodies from one place to another in the range of its journey. It can be placed on differ
3、ent manufacture assembly lines or goods circulation lines. Key Words:mechanical manipulator;PLC;step motor随着微电子技术、计算机和当代控制理论不断完善,机械手技术也迅速发展。按实现功能和驱动方式划分,机械手可以分为诸各种。仅就驱动方式,就有气动(或液动)、电动和电气混合等。为实现不同功能,有3个自由度,也有4、5个自由度,甚至尚有6个自由度。本文中,笔者仅阐述基于PLC技术4个自由度电动机械手控制设计,它能满足绝大多数场合搬运需要,并且可用于教学实验,具备良好示范性和教学性。1 4轴联动简
4、易机械手构造及动作过程如图1所示,搬运一种零件,普通需要4个自由度拟定其位置:3个坐标拟定其空间位置;1个角度坐标拟定其摆放方位。本文中拟定空间位置3个坐标分别是角度A、Y轴坐标Y1和Z轴坐标Z1;摆放方位(方位角)由零件长度方向轴线与X轴形成夹角B拟定。普通状况下,4个自由度机械手即可满足大多数搬运需求。4个自由度电动机械手构造如图2所示。它由电磁铁控制机械手1、YZ轴丝杠组2、手转动机构3、旋转底盘4、物料输送带5、PLC 6、控制面板7、步进电机驱动器8和24V电源9等构成。图1 拟定物体位置普通坐标985764132图2 电动机械手构造其运动控制方式为:1)由步进电机驱动可旋转角度为9
5、0电控机械手,由微动开关拟定其起始0点;2)由步进电机驱动丝杠组件,使机械手沿Y和Z轴移动,有Y、Z轴接近开关作安全限位;3)可回旋270旋转机构能带动机械手及丝杠组自由旋转,其电气拖动某些由步进电机、微动开关等构成;4)旋转底盘重要支撑以上3某些;5)电控机械手张合由电磁铁控制,通电时机械手抓紧,断电时机械手松开。其工作流程如下:1)当被搬运物体到达预定位置时,通过光电开关发出信号,机械手系统开始动作;3台步进电机分别控制旋转运动、横向运动和上下运动,手转动机构驱动机械手旋转一种方位角,然后电磁铁通电,机械手夹住物体。2)步进电机驱动纵轴上升,另一种步进电机驱动横轴开始向前走动;转盘步进电机
6、转动使机械手整体运动,转到物体接受处。3)步进电机再次驱动纵轴下降(或上升),到达指定位置后,电磁铁断电,机械手松开物体。4)系统回位,准备下一次动作。2 控制器件选型为使控制较为精准,对各种核心器件类型应有所选取。2 1 步进电机及其驱动器控制面板负载步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移开环控制元件。在非超载状况下,电机转速及停止位置只取决于脉冲信号频率和脉冲数,而不受负载变化影响。即给电机加一种脉冲信号,电机就转过一种步距角。虽然步进电机已被广泛应用,但步进电机并不能像普通直流电机和交流电机同样在常规下使用,它必要由双环形脉冲信号、功率驱动电路等构成控制系统方可使用1(见图4)。选取
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