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.2 客戶需求

根據(jù)機械結(jié)構(gòu)和工藝要求，cnc機械手主要用于完成cnc車床加工工件的上下料、工件翻轉(zhuǎn)和工件轉(zhuǎn)序等特定工作任務(wù)。該套設(shè)計方案需要具有單流程/循環(huán)流程、單步/連續(xù)步和暫停/運行等多種工作模式的選擇，同時還需要具有示教參數(shù)設(shè)置功能，方便人工操作。

總而言之，cnc機械手既需要很好的實現(xiàn)控制動作的運行流程要求，同時也需要很好的實現(xiàn)加工工藝的工藝要求。cnc機械手的具體工藝及功能要求如表2-2。要求1多種工作模式選擇要求2自定義參數(shù)示教功能要求3上下料動作流程控制……表2-2 cnc機械手具體工藝及功能要求

2.3 解決方案

根據(jù)控制及工藝要求，cnc機械手控制方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計；其中系統(tǒng)硬件設(shè)計包括硬件（產(chǎn)品）配置、機械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分；系統(tǒng)軟件設(shè)計包括流程控制、i/o配置和程序設(shè)計等三部分；cnc機械手的設(shè)計參數(shù)如表2-3；cnc機械手的實物圖如圖2-1。

設(shè)計參數(shù)實物效果圖控制系統(tǒng)永宏plc 操作界面永宏hmi控制精度±0.5mm mm控制周期1.8秒/pcs工作效率2000pcs/h工作氣壓0.5~0.6mpa工作電源220vac 50/60hz 10a 3kw工作環(huán)境

溫度5-40℃濕度10-90％表2-3 cnc機械手設(shè)計參數(shù) 圖2-1 cnc機械手實物效果圖

基于上述各項技術(shù)指標，cnc機械手系統(tǒng)方案架構(gòu)如圖2-2；本方案控制系統(tǒng)采用永宏fbs系列ma經(jīng)濟能型控制型plc控制器，可以實現(xiàn)2軸100khz脈沖輸出，主要控制該設(shè)備整體動作流程；伺服系統(tǒng)采用400w伺服，主用用于控制x軸和z軸動作；步進系統(tǒng)采用雷賽步進，主要用于控制y軸動作；上位機采用永宏經(jīng)濟型hu系列hmi操作界面，用于進行手動調(diào)試、參數(shù)設(shè)置、自動運行和i/o點監(jiān)控等用戶操作。

       圖2-2 cnc機械手系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

cnc機械手的系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括三部分：硬件配置、機械結(jié)構(gòu)和電氣控制；其中硬件配置主要對電氣產(chǎn)品的配置進行了闡述說明，機械結(jié)構(gòu)主要對結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)的解析進行了闡述說明，電氣控制主要對主電路控制和控制電路控制等進行了闡述說明。cnc機械手的系統(tǒng)硬件設(shè)計架構(gòu)圖如圖3-1。

  圖3-1 cnc機械手系統(tǒng)硬件設(shè)計架構(gòu)圖

3.1 硬件配置

cnc機械手的控制單元選用永宏fbs-40mat2-acplc（主機）和永宏fbs-16xyt-ac 模塊，同時操作單元選用永宏hu070l-00 hmi；驅(qū)動單元選用x軸伺服、y軸步進和z軸伺服；執(zhí)行單元選用氣缸和繼電器等；檢測單元選用磁性和接近傳感器等。整套配置方案能夠幫助客戶節(jié)約很多系統(tǒng)成本。cnc機械手系統(tǒng)硬件清單如表3-1；cnc機械手系統(tǒng)硬件配置如圖3-2。