plc的机械手物料分拣系统设计
【摘 要】当代工业发展急速，机械手作为能够代替人力进行运输货物以及分拣货物而被广泛运用。DENSO机械手是利用电机驱动手臂，进行工件的装配及搬运等的机械手。首先，本文通过对不同DENSO机械手的分析，选择了符合要求的DENSO机械手，同时在文中阐述了机械手的重要组成及其动作模式，并展示机械手的多功能教导器的简单操作。然后将PLC控制作为本设计的控制装置，设计了物料分拣PLC的自动、手动及报警程序。最后将PLC程序与机械手结合，得到了PLC控制机械手物料分拣的控制系统。该设计灵活多变，能够帮助人们在不同的环境中进行重复单一的工作。
目录
引言 1
一、机械手的介绍及选用 2
二、控制系统硬件组成 5
（一）机械手器材 5
（二）外形尺寸及工作范围 6
（三）法兰组件及手部的选择 7
（四）PLC的选用 8
三、机械手重要参数及简单操作 8
（一）动作模式 8
（二）机械手的速度 10
（三）多功能教导器操作 10
四、控制系统设计 16
（一）物料分拣传感器的设计 16
（二）PLC程序设计 18
（三）物料分拣流程图及PLC的I/O分配表 22
总结 25
致谢 26
参考文献? 27
引言
机械手是工业生产中一种自动控制的新技术，并且会在未来的工业机械制造中占据重要的地位。这项技术由于工业需求增加而不断的发展，渐渐的成为一项新的学科——机械手工程。机械手的运用并不是单纯意义上的取代人力的工作，而是一种结合了人类优势和机器专业的拟人化机电设，其判断能力强，可长时间使用。从某种意义上说,不间断工作、高效率、高精度和抵抗恶劣环境等性能，也是时代发展的产物。无论是在工业行业还是非工业行业，这都是一个非常重要的生产服务设备，同时也显现出自动化生产制造技术的进步。
该项目的内容是设计由PLC控制机械手进行物料分拣的控制系统。它适应环境的能力强，能够对设备过载保护，可以自行运行程序。在传输和控制性能方面，不会因为环境的变化而受到影响，减少阻力损失和泄漏，避免对环境造成污染， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
同时也具有较高的可靠性和灵活变化的优点。PLC和机器人自身的功能是由用户程序的写入控制的，只要编写相应的PLC程序，用户即可选择自动控制或是选择手动控制，并且它还可以控制机器人的动作的顺序，只要修改程序就可以实现。
一、机械手的介绍及选用
当今工业发展迅速，需要的机械手也多种多样，大到工地施工，小到工厂零件生产。有的需要代替人们在高温、高压等及其危险的工作环境下工作，如生产端子的冲压机械手，还有的则需要在无尘、无菌、恒温的密闭环境中工作，如生产芯片中所用到的芯片搬运机械手。机械手可以替代劳动力在各种环境中高效、安全的。总的来说，随着生产需求的日益增大，工业生产等许多行业对机械手的需求越来越多，机械手成为日常工作中必不可少的一部分。
该设计使用的是电装株式会社所生产的DENSO机械手。DENSO机械手主要是根据动作时所需要的动作轴来区分，一共有四类。而每一种根据需求的多样又有不同的系列。四种机械手如图11、图12、图13、图14所示：
图11垂直型本体及动作轴
图12水平型本体及动作轴
图13内置型本体及动作轴
图 14 直角型本体及动作轴
它们都是利用电机驱动臂，进行工件的装配及搬运等的生产用机械手。法兰（手指）上的夹治具等终端受动器由用户进行安装。通过RC7M型机械手控制器控制机械手的各种活动。根据由设备管理器发出的信号制作程序，按照程序使机械手本体运动。由于前两类手臂密封性较好可以在水或切削剂会溅落到机械手上的环境中使用。后两类精密度较高，动作范围小，可以使用在芯片搬运组织装的环境中。
其中垂直型和水平型都可以完成本设计的取物分拣放物的要求，但垂直型是六轴机械手，而水平型是四轴机械手，就成本来说六轴的机械手成本较高，如果选用六轴的，程序编写难度较大，会增加设计难度，所以使用水平多关节型的DENSO机械手。
设置机械手主体和机械手控制器时，需要确认周围环境。如果安装环境不合适，不但不能充分发挥机械手应有的功能，而且还会缩短机器的使用寿命，甚至发生严重事故。一般情况需要动作时的环境温度请控制在0～40℃的范围内。要保证湿度在90%以下且无结露。避免在过度振动和冲击的环境下安装。请勿对包括机械手在内的设备进行电气焊接。由于电机编码器和机械手控制器中通过的电流过大，有可能发生故障。对不得已进行电气焊接的情况，要暂时将机械手本体和机械手控制器从设备上卸下。
进行相应作业的人员请穿戴安全帽、安全鞋，以及护目镜等。请务必安装如图15所示的防护栏，确保操作者或其他人员无法轻易进入机器人受限空间内。并做到以下几点：
1.工作过程中防护栏不会被移动 。
2.机械手在动过程中不会碰到防护栏。
3.无关人员不能轻易进入。
4.确保身体部位无法防护栏空隙中伸入。
5.安装安全防护栏前，需要知道机械手的动作范围，并留出足够的空间，防止操作或维修人员进入后没有活动空间。同时需要在适当的位置安装监控，必要时设立监控人员，以确保安全。
图15 防护栏
二、控制系统硬件组成
（一）机械手器材
机械手主要的器材如图21所示。它主要有机械手本体、机械手控制器、I/O转换箱、多功能教导器等设备，还包括了连接各部分的电缆。但并不提供PLC、打印机及电脑等设备，这些都需要用户自行准备。
图21整体构成
（二）外形尺寸及工作范围
它的外形尺寸如图22 所示
图 22 外形尺寸及工作范围
它的工作范围则需要结合图12和图25进行说明。如图25中黄色部分所示：第1轴可以绕中心位置做3100的旋转运动；第2轴则可以绕连接部分做2900的旋转运动；而第3轴则可以在第2轴运动的同时在图中的A区域内动作；第4轴则可以抓取物件做上下运动。机械手各个关节之间的配合则可以使机械手能够抓住从传送带上运输过来的工件。
目录
引言 1
一、机械手的介绍及选用 2
二、控制系统硬件组成 5
（一）机械手器材 5
（二）外形尺寸及工作范围 6
（三）法兰组件及手部的选择 7
（四）PLC的选用 8
三、机械手重要参数及简单操作 8
（一）动作模式 8
（二）机械手的速度 10
（三）多功能教导器操作 10
四、控制系统设计 16
（一）物料分拣传感器的设计 16
（二）PLC程序设计 18
（三）物料分拣流程图及PLC的I/O分配表 22
总结 25
致谢 26
参考文献? 27
引言
机械手是工业生产中一种自动控制的新技术，并且会在未来的工业机械制造中占据重要的地位。这项技术由于工业需求增加而不断的发展，渐渐的成为一项新的学科——机械手工程。机械手的运用并不是单纯意义上的取代人力的工作，而是一种结合了人类优势和机器专业的拟人化机电设，其判断能力强，可长时间使用。从某种意义上说,不间断工作、高效率、高精度和抵抗恶劣环境等性能，也是时代发展的产物。无论是在工业行业还是非工业行业，这都是一个非常重要的生产服务设备，同时也显现出自动化生产制造技术的进步。
该项目的内容是设计由PLC控制机械手进行物料分拣的控制系统。它适应环境的能力强，能够对设备过载保护，可以自行运行程序。在传输和控制性能方面，不会因为环境的变化而受到影响，减少阻力损失和泄漏，避免对环境造成污染， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
同时也具有较高的可靠性和灵活变化的优点。PLC和机器人自身的功能是由用户程序的写入控制的，只要编写相应的PLC程序，用户即可选择自动控制或是选择手动控制，并且它还可以控制机器人的动作的顺序，只要修改程序就可以实现。
一、机械手的介绍及选用
当今工业发展迅速，需要的机械手也多种多样，大到工地施工，小到工厂零件生产。有的需要代替人们在高温、高压等及其危险的工作环境下工作，如生产端子的冲压机械手，还有的则需要在无尘、无菌、恒温的密闭环境中工作，如生产芯片中所用到的芯片搬运机械手。机械手可以替代劳动力在各种环境中高效、安全的。总的来说，随着生产需求的日益增大，工业生产等许多行业对机械手的需求越来越多，机械手成为日常工作中必不可少的一部分。
该设计使用的是电装株式会社所生产的DENSO机械手。DENSO机械手主要是根据动作时所需要的动作轴来区分，一共有四类。而每一种根据需求的多样又有不同的系列。四种机械手如图11、图12、图13、图14所示：
图11垂直型本体及动作轴
图12水平型本体及动作轴
图13内置型本体及动作轴
图 14 直角型本体及动作轴
它们都是利用电机驱动臂，进行工件的装配及搬运等的生产用机械手。法兰（手指）上的夹治具等终端受动器由用户进行安装。通过RC7M型机械手控制器控制机械手的各种活动。根据由设备管理器发出的信号制作程序，按照程序使机械手本体运动。由于前两类手臂密封性较好可以在水或切削剂会溅落到机械手上的环境中使用。后两类精密度较高，动作范围小，可以使用在芯片搬运组织装的环境中。
其中垂直型和水平型都可以完成本设计的取物分拣放物的要求，但垂直型是六轴机械手，而水平型是四轴机械手，就成本来说六轴的机械手成本较高，如果选用六轴的，程序编写难度较大，会增加设计难度，所以使用水平多关节型的DENSO机械手。
设置机械手主体和机械手控制器时，需要确认周围环境。如果安装环境不合适，不但不能充分发挥机械手应有的功能，而且还会缩短机器的使用寿命，甚至发生严重事故。一般情况需要动作时的环境温度请控制在0～40℃的范围内。要保证湿度在90%以下且无结露。避免在过度振动和冲击的环境下安装。请勿对包括机械手在内的设备进行电气焊接。由于电机编码器和机械手控制器中通过的电流过大，有可能发生故障。对不得已进行电气焊接的情况，要暂时将机械手本体和机械手控制器从设备上卸下。
进行相应作业的人员请穿戴安全帽、安全鞋，以及护目镜等。请务必安装如图15所示的防护栏，确保操作者或其他人员无法轻易进入机器人受限空间内。并做到以下几点：
1.工作过程中防护栏不会被移动 。
2.机械手在动过程中不会碰到防护栏。
3.无关人员不能轻易进入。
4.确保身体部位无法防护栏空隙中伸入。
5.安装安全防护栏前，需要知道机械手的动作范围，并留出足够的空间，防止操作或维修人员进入后没有活动空间。同时需要在适当的位置安装监控，必要时设立监控人员，以确保安全。
图15 防护栏
二、控制系统硬件组成
（一）机械手器材
机械手主要的器材如图21所示。它主要有机械手本体、机械手控制器、I/O转换箱、多功能教导器等设备，还包括了连接各部分的电缆。但并不提供PLC、打印机及电脑等设备，这些都需要用户自行准备。
图21整体构成
（二）外形尺寸及工作范围
它的外形尺寸如图22 所示
图 22 外形尺寸及工作范围
它的工作范围则需要结合图12和图25进行说明。如图25中黄色部分所示：第1轴可以绕中心位置做3100的旋转运动；第2轴则可以绕连接部分做2900的旋转运动；而第3轴则可以在第2轴运动的同时在图中的A区域内动作；第4轴则可以抓取物件做上下运动。机械手各个关节之间的配合则可以使机械手能够抓住从传送带上运输过来的工件。
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