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摘要

现代工业机器人机械手起源于20世纪50年代，初期是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更、具有多自由度动作功能的柔性自动化设备，其中通用机械手因具有独立的控制系统程序可变动作灵活多样等特点在中小批量自动化生产中得到广泛应用。本文主要介绍了PLC控制的卸煤自动锚定机械臂的功能原理。包括机械臂的机械、液压部分的方案选择和设计计算过程，以及PLC控制系统的可靠性设计和控制程序原理。最后阐述了基于组态软件的整机工作过程动画模拟及运动仿真。

自动锚定机械手是一种机电液一体化的自动化装置，由四连杆机构、液压缸、传感器位置检测和PLC控制系统组成，可实现机械手的空间位置自动寻找、机械手与车辆挂钩自动连接、定位和位置锁定。保证在采用卸煤机卸煤的作业过程中，车辆在轨道上不发生位置移动和振动，从而消除了人身安全事故并提高了生产效率；在卸煤作业完成后，机械手自动脱离与车辆的连接并退回原始位置，缩入轨道基面以下，使得轨道上车辆正常行驶无障碍，符合铁路安全标准规定。

 

关键词　机械手 PLC控制 组态软件 机电液一体化 

 

 

目 录

 

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 机械手的国内外发展史 1

1.1.2 工业机器人的组成及其分类 1

1.1.3 锚定机械手的工程背景 5

1.2 本章小结 5

第2章 自动锚定机械手液压系统设计 7

2.1 卸煤自动锚定机械臂的工作原理 7

2.2 液压系统原理设计 8

2.2.1 液压系统组成 8

2.2.2液压系统设计计算 9

2.3 本章小结 11

第3章  自动锚定机械手液压元件的选择 13

3.1 液压泵的选择 13

3.2 电机的选择 14

3.3 联轴器的选择 14

3.4 液压控制阀的选择 14

3.4.1 压力控制阀的选择 15

3.4.2 流量控制元件的选择 15

3.4.3 方向控制元件的选择 16

3.5 液压辅助元件的选择 17

3.5.1 滤油器的选择 17

3.5.2 液位液温计的选择 17

3.5.3 空气滤清器的选择 17

3.5.4 加热器的选择 18

3.5.5 压力表和压力表开关的选择 18

3.6 工作介质的选择 18

3.7 本章小结 18

第4章 自动锚定机械手液压装置的结构设计 19

4.1 液压泵站的类型及其组件选择 19

4.1.1 液压泵站的类型选择 19

4.1.2 液压元件的配置形式 19

4.2 油箱的设计 20

4.2.1 油箱的功用与类型 20

4.2.2 油箱的容积确定 21

4.2.2 油箱的结构设计 21

4.3 阀集成块的设计 23

4.4 管路及管路的布置 24

4.5 泵站的设计 25

4.3 本章小结 26

第5章 基于MCGS的整体机工作过程动画模拟 27

5.1 MCGS组态软件的概括 27

5.1.1 MCGS组态软件的概念 27

5.1.2 MCGS组态软件的系统构成 27

5.1.3 组态软件的功能特点 30

5.2锚定机械手的系统模拟 31

5.2.1 建立工程 31

5.2.1 设计画面流程 33

5.2.1 编写控制流程 37

5.2.2 曲线显示 38

5.2.3 安全机制 40

5.3本章小结 44

结论 45

参考文献 46

致谢 48

附录1 49

附录2 57

附录3 65