典型机电设备安装与调试 西门子 第3版 教案 项目二 机械手搬运机构的组装与调试.docx

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1、第课时教案月日第周星期课题项目二机械手搬运机构的组装与调试课型理实一体教时课时学标教目1 .根据设备装配示意图组装机械手搬运机构。2 .按照设备电路图连接机械手搬运机构的电气回路。3 .输入设备控制程序，调试机械手搬运机构实现功能。教学重点机械手搬运机构的组装前备课准实训器材的准备项目任务书的编写教学难点机械手搬运机构的调试探究目标通过课堂学习提高学生动手操作实践创新的能力教学模式理实一体方法任务驱动、讲练结合教学环节教学过程和内容师生活动一、施工前准备机械手搬运机构为Y1-235A型光机电设备的第二站（本项目对Y1-235A型光机电设备的机械手释放物料的去处作了适当修改,变传送带的落料口为料

2、盘），其结构部件相对比较复杂，施工前应仔细阅读设备随机技术文件，了解机械手搬运机构的组成及其动作情况，看懂机械手机构的装配示意图、电路图、气动回路图及梯形图等图样，然后根据施工任务制定施工计戈人施工方案等。1.识读设备图样及技术文件（1）装置简介机械手是一种在程序控制下模仿人手进行自动抓取物料、搬运物料的装置，它通过四个自由度的动作完成物料搬运的工作。如图2-1所示，在气压控制下它能实现以下功能：1）复位功能。P1C上电，机械手手爪放松、上伸，手臂缩回、左摆至左侧限位处停止。2）起停控制。机械手复位后，按下起动按钮，机构起动。按下停止按钮，机构完成当前工作循环后停止。3）搬运功能。起动后，若加

3、料站出料口有物料，气动机械手臂伸出一到位后提升臂伸出，手爪下降T到位后，手爪抓物夹紧Is一时间到，提升臂缩回，手爪提升一到位后机械手臂缩回一到位后机械手臂右摆一至右侧限位处,定时2s后手臂伸出一到位后提升臂伸出，手爪下降一到位后定时0.5s,手爪放松、释放物料一手爪放松到位后，提升臂缩回，手爪提升一到位后机械手臂缩回一到位后机械手臂左摆至左侧限位处，等待物料开始新的工作循环。檄咐手曾第回I.臂石隹I第舒工上科的2茹，手皆用出I学瓜下降I,I,f0SS后，手檄杜I哥下降II争I手瓜却加_1MIe升_J_I2-1工作流手皆左接_I程图（2）识读装配示意图图2-2机械手搬运机构机械手搬运机构功能是准

4、确无误地将加料站出料口的物料搬运至物料料盘内，这就要求机械手与两者之间的衔接紧密，安装尺寸误差要小，且前后部件配合良好。施工前，施工人员应认真阅读结构示意图，了解各部分的组成及其用途。1一旋转气缸2非标螺钉3-气动手爪4一手爪传感器5提升气缸6一手爪升降限位传感器7节流阀8一伸缩气缸9一手臂伸缩限位传感器10一左右限位传感器11一缓冲器12一安装支架1）结构组成。机械手搬运机构由气动手爪部件、提升气缸部件、手臂伸缩气缸（简称伸缩气缸）部件、旋转气缸部件及固定支架等组成。这些部件实现了机械手的4个自由度的动作：手爪松紧、手爪上下、手臂伸缩和手臂左右摆动。具体表现为手爪气缸张开即机械手放松、手爪气

5、缸夹紧即机械手夹紧；提升气缸伸出即手爪下降、提升气缸缩回即手爪提升；伸缩气缸伸出即手臂前伸、伸缩气缸缩回即手臂后缩；旋转气缸左旋即手臂左摆、旋转气缸右旋即手臂右摆。（3）P1C相关指令1）顺序控制。顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地工作。老师结合实物讲解，学生结合自己的理解提问2）顺序功能图。顺序功能图又称功能流程图或功能图，是一种描述系统控制过程功能和特性的图形，也是设计P1C的顺序控制程序的有力工具。如图所示，顺序功能图主要由步、转换、动作及有向连线等元素组成。步。将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相

6、连的阶段，这些阶段称为步。动作。在控制过程中与步对应的控制动作。有向连线。将代表各步的方框连接起来的线，称为有向连线,代表着活动的顺序和方向。转换。转换又称转移，用横线表示，是从一个步向另一个步转换的必要条件。教学环节教学过程和内容师生活动3）顺序控制设计法。应用顺序功能图设计程序的方法称为顺序控制设计法，一般有两种。一种是直接使用顺序功能图，即按照要求画出相应的顺序功能图，直接输入到P1C中，如S7GRPAH语言编程。另一种为间接使用顺序功能图。就是用顺序功能图描述P1C要完成的控制任务，然后将其转化为梯形图，最终将梯形图输入到P1C中。（4）识读电路图机械手搬运机构主要通过P1C驱动电磁换

7、向阀来实现其4个自由度的动作控制。输入为起停按钮、物料检测光电传感器、旋转限位传感器、手爪传感器及各气缸伸缩到位检测传感器，输出为驱动电磁换向阀的线圈。1） P1C机型。机型为西门子SIMATICS7-1200CPU1214CAC/DC/R1y和SMI223DC/R1Y型信号模块。2） I/O点分配。P1C输入/输出设备及输入/输出点数的分配情况见表2-1。表2-1输入/输出设备及I/O点分配表观看接线视频，总结接线方法，归纳接线步骤教师讲解，学生对照设备，找出相应部分提问：根据播放的视频，结合设备各组成部件，分析设备的工作原理。自主操作提出疑问教师巡回辅导输入输出元件功能输入点元件功能输出点

8、SB5起动按钮10.0YV1手爪夹紧Q0.1SB6停止按钮10.1YV2手爪放松Q0.2SQPI料盘出料检测10.2YV3手爪提升Q0.3SQP2手臂左摆限位10.3YV4手爪下降Q0.4SQP3手臂右摆限位10.4YV5手臂伸出Q0.5SCK1手臂伸出限位10.5YV6手臂缩回Q0.6SCK2手臂缩回限位10.6YV7手臂左摆Q0.7SCK3手爪提升限位10.7YV8手臂右摆Q1.0SCK4手爪下降限位11.0SCK5手爪夹紧检测11.13）输入/输出设备连接特点气动手爪夹紧检测传感器、手臂伸缩限位检测传感器、手爪开降限位检测传感器均为两线磁性传感器（也称磁性开关手臂左右摆动限位检测使用的是

9、三线电感式传感器（也称电感式接近开关），其中一根线接P1C的输入信号端子，一根线接外部电源24V（接P1C面板的1214C1M）,另一根接外部电源0V。P1C的输出负载均为电磁换向阀的线圈。程序段1：-T0ms程序H4：IM004JiW*0.0VRfSfUFIP)106X0.0Wrr1停止标志（做运时0VeIp，Mfr化ENENO运ENO1107手IK夹*桂剜手IK1f开律Kr教师引导学习学生认真记笔记整理学习资料生成个性化学习任分析程序共同讨论整理程序程序段3:程序段5:（5）识读气动回路图机械手搬运工作主要是通过电磁换向阀改变气缸运动方向来实现的。1）气路组成。气动回路中的气动控制元件是4

10、个两位五通双控电磁换向阀及8个节流阀；气动执行元件分别是气动手爪、提升气缸、伸缩气缸、旋转气缸；同时气路配有气动二联件及气源等辅助元件。2）工作原理。机械手搬运机构气动回路的动作原理见表2-2。以旋转气缸D为例来分析：若YV7得电、YV8失电，电磁换向阀Br1出气、A口回气，从而控制旋转气缸D反转，手臂左摆；若YV7失电、YV8得电，电磁换向阀A口出气、B口回气，从而改变气动回路的气压方向，旋转气缸D正转，手臂右摆。机构的其他气动回路工作原理与之相同。（6）识读梯形图务书机械手搬运机构系统控制由“Main”程序块和“0-初始化”程序块和“2-搬运”程序块三部分组成，“Main”程序块主要实现设

11、备的机械手搬运机构原位检测和起停控制。“0-初始化”程序块主要实现机械手搬运机构同初始位置（原位）的功能，“2-搬运”程序块主要实现机械手搬运机构往复搬运物料的功能。其动作过程如下：aBOO*112Kittff1运展位.1M0.1YMIJ停止惊志tsd11)“Main”程序块原位检测本程序块程序段I中通过手爪放松、手爪提升、手臂缩回、手臂左摆四个位置的检测，并通过定时器Iime1延时一秒判定机械手是否稳定在初始位置。起停控制程序段2中按下起动按钮SB5,10.0=1,且机械手原位标志小组讨论M1.2=1,则起动标志M0.0=10程序段6中M0.0=1,开始调用“2-搬运”程序块，机械手搬运机构

12、开始工作。总结交流2) “0初始化”程序块本程序块依次对机械手搬运机构进行手爪放松；手爪放松检测到位后，进行手爪提升；手爪提升检测到位后，进行手臂缩回；手臂缩回检测到位后，进行手臂左摆；手臂左摆检测到位后复位机械手搬运机构得电的所有线圈QOJ-Q1O=O,完成机械手搬运机构的初始化。3) “2搬运”程序块步M2.0实现抓取物料功能。即气动机械手手臂伸出手臂归纳流程伸出检测到位后，手爪下降T手爪下降检测到位后，手爪夹紧Is抓取物料。步M21机械手回安全位置。抓取物料IS时间到后，手教师讲解爪提升手爪提升到位后，手臂缩回T手臂缩回到位后，手臂向右摆动至右侧限位处，定时2s。步M2.2实现放至物料功

13、能。2s时间到后，手臂伸出手臂伸出到位后，手爪下降到位后学生做好笔记定时0.5s,手爪放松、释放物料。步M2.3机械手回初始位置。手爪提升T手爪提升到位后，手臂缩回T手臂缩回到位后，手臂向左摆动至左侧限位后，机械手回到初始位置，同时复位机械手搬运机构得电的所有线圈QOJ-Q1O=Oo再次等待物料开始新的物料搬运工作循环。教师示范操作（7）制定施工计划机械手搬运机构的组装与调试流程如图2-6所示。以此为依据,施工人员合理制定施工计划，确保在定额时间内完成规定的施工任以某学生作业为准务。大家共同讨论图2-6机械手搬运机构的组装与调试流程图三、实施任务根据制定的施工计划，按照顺序对机械手搬运机构实施

14、组装，施工中应注意及时调整进度，保证定额。施工时必须严格遵守安全操作规程，加强安全保障措施，确保人身和设备安全。1.机械装配（1）机械装配前的准备按照要求清理现场、准备图样及工具，并参考流程见图2-7.（2）机械装配步骤按图2-13组装机械手搬运机构。1）画线定位。2）安装旋转气缸。将旋转气缸的两个工作口装上节流阀后固定在安装支架上。固定节流阀时，既要保证连接可靠、密封，又不图2-7机械装配流程图可用力过大，以防节流阀损坏。3）组装机械手支架。旋转气缸的安装支架固定在机械手垂直主支架上，注意两主支架的垂直度、平行度，完成后装上再脚支架。4）组装机械手手臂。提升臂支架固定在伸缩气缸的活塞杆上后，将其固定在手臂支架上。5）组装提升臂。提升气缸装好节流阀后固定在提升臂支架上。6）安装手爪。将气动手爪固定在提升气缸的活塞杆上。7）固定磁性传感器。机械手搬运机构所用的磁性传感器，将它们固定在其对应的气缸上，固定时要用力适中，避免损坏。完成后将手臂装在旋转气缸上。8）固定左右限位装