.2 客户需求

根据机械结构和工艺要求，cnc机械手主要用于完成cnc车床加工工件的上下料、工件翻转和工件转序等特定工作任务。该套设计方案需要具有单流程/循环流程、单步/连续步和暂停/运行等多种工作模式的选择，同时还需要具有示教参数设置功能，方便人工操作。

总而言之，cnc机械手既需要很好的实现控制动作的运行流程要求，同时也需要很好的实现加工工艺的工艺要求。cnc机械手的具体工艺及功能要求如表2-2。要求1多种工作模式选择要求2自定义参数示教功能要求3上下料动作流程控制……表2-2 cnc机械手具体工艺及功能要求

2.3 解决方案

根据控制及工艺要求，cnc机械手控制方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）配置、机械结构和电气控制等三部分；系统软件设计包括流程控制、i/o配置和程序设计等三部分；cnc机械手的设计参数如表2-3；cnc机械手的实物图如图2-1。

设计参数实物效果图控制系统永宏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工作气压0.5~0.6mpa工作电源220vac 50/60hz 10a 3kw工作环境

温度5-40℃湿度10-90％表2-3 cnc机械手设计参数 图2-1 cnc机械手实物效果图

基于上述各项技术指标，cnc机械手系统方案架构如图2-2；本方案控制系统采用永宏fbs系列ma经济能型控制型plc控制器，可以实现2轴100khz脉冲输出，主要控制该设备整体动作流程；伺服系统采用400w伺服，主用用于控制x轴和z轴动作；步进系统采用雷赛步进，主要用于控制y轴动作；上位机采用永宏经济型hu系列hmi操作界面，用于进行手动调试、参数设置、自动运行和i/o点监控等用户操作。

       图2-2 cnc机械手系统方案架构图

3 系统硬件设计

cnc机械手的系统硬件设计主要包括三部分：硬件配置、机械结构和电气控制；其中硬件配置主要对电气产品的配置进行了阐述说明，机械结构主要对结构的组成和结构的解析进行了阐述说明，电气控制主要对主电路控制和控制电路控制等进行了阐述说明。cnc机械手的系统硬件设计架构图如图3-1。

  图3-1 cnc机械手系统硬件设计架构图

3.1 硬件配置

cnc机械手的控制单元选用永宏fbs-40mat2-acplc（主机）和永宏fbs-16xyt-ac 模块，同时操作单元选用永宏hu070l-00 hmi；驱动单元选用x轴伺服、y轴步进和z轴伺服；执行单元选用气缸和继电器等；检测单元选用磁性和接近传感器等。整套配置方案能够帮助客户节约很多系统成本。cnc机械手系统硬件清单如表3-1；cnc机械手系统硬件配置如图3-2。