五自由度工业机器人说明书

中北大学2010届毕业设计说明书

图3-4 轴的零件图

3.3.5 轴上的轴承的选取及校核[20]

由设计计算可得两处支撑力不大，有一定的轴向力，因此选择深沟球轴承，型号为6002，采用ZL-1 通用锂基润滑脂润滑。其基本额定动载荷 C r ＝5.58KN，基本额定静载荷C0r＝2.85KN。预期使用寿命L h ??＝10000h。对轴承受力分析计算：

FrA=RAx?RAy?53.92?6.982?54.35N FrB=RBx?RBy?57.212?5.932?57.52N

因B轴承的径向力较大，故只需对B轴承进行校合因其所受的轴向力相对径向力很小，故只需考虑径向力对轴承的影响。

轴承的当量动载荷：P=XFr+XFa=1×57.52=57.52N 寿命计算：Loh?ftC?=?? 60n?P?106?式中， L 10h——基本额定寿命；

C——基本额定动载荷；

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P——当量动载荷； f t ——温度系数； n——转速； ε——寿命指数。

带入数据计算，得：

Loh?ftC?=??=15976h 60n?P?106?大于10000h，满足设计要求。 额定静载荷校核计算：

C0?S0P0

式中， C0 ——额定静载荷；

S0 ——安全系数； P0 ——当量动载荷。

C0?S0P0?2?57.52?115.04N'

C0=2.85kN, 满足设计要求。 其它轴承照此计算符合要求。

4 机械手的plc控制

4.1 PLC控制系统设计的基本原则与步骤 4.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

? 最大限度地满足控制要求 充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的

控制要求，是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。

? 保证系统的安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，

是设计控制系统的重要原则。

? 力求简单、经济、使用与维修方便 在满足控制要求的前提下，一方面要

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注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。

? 适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。 4.1.2 PLC控制系统设计的步骤 1）分析被控对象并提出控制要求

详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 2）确定输入／输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 3）选择PLC

PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择 4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路

分配I/O点：画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。PLC外围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 5）程序设计

程序设计：1.控制程序；2.初始化程序；3.检测、故障诊断和显示等程序； 4.保护和连锁程序。

模拟调试：根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模 拟法两种形式。 6）硬件实施

设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图；设计系统各部分之。 间的电气互连图；根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查；由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短 7）联机调试

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联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。 8）整理和编写技术文件

技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。

本课题选用FX系列。FX系列是日本三菱公司后期的产品。三菱公司的可编程控制器分为F、F1、F2、FX2、FX0、FX0N、FX2C、FX1N和FX q2N几个系列。其系统配置灵活多便，它具有各种点数及各种输出类型（继电器、晶体管、晶闸管）的扩展单元及扩展模块，要与基本单元自由混合配置，使系统有极高的灵活程度。

FX的应用领域包括：通用机械、汽车制造、立体仓库、机床与工具、过程控制、控制与装置仪表、纺织机械、包装机械、控制设备制造、专用机械 。

多种级别(功能逐步升级)的CPU，种类齐全的通用功能的模板，使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或变得更加复杂时，不必投入很多费用。FX可编程控制器采用模块化设计，性能范围宽广的不同模板可灵活组合，扩展十分方便。任何时候只要适当的增加一些模板，便能使系统升级和充分满足本课题的需要。 4.2 机械手的基本参数

机器人是一种最先进的数控系统, 是实现柔性自动化中最典型的机电一体化装置。机器人主要由控制箱和机械手两大部分组成, 通过对控制器进行编程控制, 由光电闭环伺服回路引导机械手末端手爪, 可以实现手爪对体的抓取和释放。该机器人是关节型的机器人, 结构简单, 且全部采用开放式结构。机械手具有5个自由度, 皆由步进电动机驱动。我们采用新的控制器( PLC) , 同时编制控制程序, 从而实现起功能。

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