电芯自动上下料机械手系统的研发

摘要

自动上下料机是工业自动化生产线的重要组成部分，对提高企业生产效率有着重要影响。而在电芯制造行业，大多数企业依然采用手工作业，操作工人工作繁重、效率低下、工伤频发。因此，研发一种可辅助进行电芯自动上下料的机械手系统已刻不容缓。
　　本文全面探讨了国内外机械手的研究现状及现有技术，并对自动上下料机械手的结构组成和控制精度进行了深入分析和研究。提出了一种电芯自动上下料机械手方案，并对其主要结构和控制系统进行研发，实现了要求:
　　从该上下料机械手的实际工况要求出发，确定了该上下料机械手的各项结构参数。分析比较机械手的布置、传动方案，确定了上下料机械手的总体方案设计及具体机械手结构，运用Pro/e软件进行了3D建模。为解决机械手的精确定位问题，基于有限元分析理论对机械手关键受力部位进行了刚度和强度校核。
　　依据负载状况进行了电机选型，并选用欧姆龙可编程控制器(PLC)CP1H-X40TD-D型号作为该机械手的运动控制器，设计了控制电路，编写了机械手的运动控制程序，实现了对该机械手的工作流程控制。
　　最后对该自动上下料机械手的触摸屏进行了人机界面设计，并对该机械手进行了试安装调试，运行过程证明该机械手是可行的，达到了设计要求。
　　该机械手的实现大大减少了操作工人的工作量和工伤率，提升了企业的经济效益。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 工业机器人定义、起源和发展

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外机器人发展及研究现状

1．2．2 国内机器人发展及研究现状

1．2．3 上下料机械手简述

1．3 课题背景及意义

1．4 主要研究内容

第二章 上下料机械手总体设计及方案对比

2．1 项目概况

2．1．1 物料描述

2．1．2 上下料机械手的设计要求

2．2 上下料机械手布置方案比较与确定

2．2．1 机械手布置方案比较

2．2．2 机械手布置方案确定

2．3 上下料机械手系统传动方案设计

2．4 本章小结

第三章 上下料机械手结构设计

3．1 传动机构设计

3．1．1 X轴设计

3．1．2 Y轴设计

3．1．3 滚珠丝杠选型计算

3．1．4 电机选型计算

3．2 升降机构设计

3．2．1 结构设计

3．2．2 气缸选型计算

3．3 末端执行器设计

3．4 样机建立

3．5 本章小结

第四章 机械手结构的有限元分析

4．1 ABAQUS理论

4．2 X轴型材的有限元分析

4．3 Y轴悬臂梁的有限元分析

4．4 末端执行器支撑板的有限元分析

4．5 机械结构精度计算

第五章 上下料机械手电控系统设计

5．1 上下料机械手的控制要求

5．1．1 上下料机械手的自动控制要求

5．1．2 上下料机械手的手动控制要求

5．2 控制系统的硬件设计

5．2．1 I／O接口分配

5．2．2 PLC选型

5．2．3 伺服电路设计

5．2．4 电控柜设计

5．3 控制系统的软件设计

5．3．1 程序结构

5．3．2 主程序

5．3．3 复位程序

5．3．4 循环程序

5．3．5 机械手定位的计算程序

5．3．6 手动控制程序

5．3．7 保护程序

5．4 本章小结

第六章 人机界面设计及样机调试

6．1 人机界面设计

6．2 样机调试

6．2．1 通电前检查

6．2．2 试运行

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

附录