具体描述
本书经由开发与实际制作四轴吊臂装置让大家学习到顺序控制、机电整合、机械设计等基本要素。是一本借由实际练习与制作来学习PLC使用方式的一本书。
著者信息
冈田昌树
出生于北海道木谷内町。现任旭川工业高等专门学校机械系统工学科教授、地区共同科技研究中心主任。拥有日本技术士（机械部门、综合技术监理部门）、一级技能士资格，以及工商管理硕士学位。
译者简介
晓峰
东吴大学日文系毕业。历经一连串出版社的严酷历练后，转战专职翻译，作品涵盖小说、漫画、各类型杂志等。
图书目录
1-1 何谓顺序控制
1-2 何谓继电器顺序控制
1-3 开闭接点
1-4 主要使用元件之概要
1-5 如何绘制顺序控制图
1-6 主要使用元件之文字记号
1-7 主要使用元件之图案记号
1-8 时序图
1-9 真值表
1-10 继电器顺序控制的练习装置
1-11 继电器顺序控制的基础电路习作
第2章 可程式逻辑控制器
2-1 何谓顺序控制器
2-2 如何绘制阶梯图
2-3 顺序控制器的指令码和电路图
2-4 程式的组成
2-5 顺序控制器的练习装置
2-6 如何输入程式
2-7 指令码的基础用法
2-8 顺序控制器的基础电路习作
2-9 顺序控制器的程式编辑软体
第3章 气压系统
3-1 何谓气压系统
3-2 气压产生元件
3-3 气压调理元件
3-4 控制元件
3-5 驱动元件
3-6 气压的基础回路
3-7 如何选择气压缸
第4章 机构元件
4-1 齿轮机构
4-2 螺纹机构
4-3 轴、轴承、联轴器
4-4 驱动马达
第5章 设计制作四轴吊臂
5-1 装置的外观
5-2 设计制作夹爪机构
5-3 设计制作夹爪的上下移动、回转机构
5-4 设计制作吊臂的平面移动机构
5-5 设计制作骨架和面板
5-6 配置按钮开关与指示灯
5-7 制作设计控制盘
5-8 控制程式
图书序言
我是一位任教于工科高等教育机构的老师，有很多毕业生在就业后都跟我提到顺序控制（Sequential Control）教育的重要性。最近的制造业逐渐走向少量多样的自动化生产趋势，而这些少量多样的生产核心就是採用顺序控制。也就是说，在每次随着制造品项所变更的自动化生产流程中，企业的生产技术人员必须具备顺序控制的基础能力，才能用更低的成本迅速地建构出高效率的生产系统。
使用顺序控制的产业设备可说是五花八门、种类繁多，举凡汽车、食品、饮料的生产线，纤维、半导体的制造设备，或者洗车机、停车管理系统这些随处可见的装置等都有用到顺序控制。如同上述的现况，顺序控制不仅会使用在大型生产线上，也会用在一些单独的装置上，而这些生产线或机械设备，大部分都是使用了可以建构成「可程式逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）」这个顺序控制电路的电子装置，因此，本书的主旨就是要教大家学会PLC的使用方式。
不过，即使学会了PLC的使用方式，但如果不明白顺序控制的原理，或者不知道该如何实践、应用的话，这不仅不能算是学会了这门技术，也不能享受到制造物品的原始乐趣。
因此，本书就以制作四轴吊臂这种在游乐场中也可以看到的夹娃娃机装置为目标，借由设计、制作装置中的各种功能来体验实际制造物品的乐趣。
首先，为了学习顺序控制的原理与基础，请先利用继电器顺序控制的练习装置，体验一下实体配线。有很多人虽然会设计理论上的顺序图或时序图，但却不会实际配线。自己亲手制作练习装置、进行实体配线的话，可以借由手脑并用来理解理论，进而确实学会技能，累积技术。
尤其在顺序控制中，自保电路更是一开始就必须跨越的一道难关。如果可以确实理解这个电路，便能顺利完成课题，同时更加快乐地学习顺序控制的理论。不过，随着课题的进展，就会发生实体配线中的配线相关问题。懂得窍门的人，可以稍微花点工夫替配线编号，或者根据颜色来整理配线等细节上。虽然会有点麻烦，但这也是为了进入下个阶段必须先尝试的重要体验。
进入第2章后就能了解这个意义，不过，PLC可以利用编写程式的方法解决实体配线的问题。经历过实体配线后便能够了解利用程式可以多么轻松地解决。
等到理解顺序控制的基础概念后，继续学习气压系统和机构元件。开发可动装置时一定需要一些驱动器。关于驱动器方面，例如使用电力的马达、电磁阀，或是使用气压、油压的气压缸、油压缸等，这些驱动器由驱动物体的驱动元件和控制元件组成，也是顺序控制的输出对象。尤其是使用随处可得的空气的气压系统，在开发装置时能够建构出干净的系统，是相当不可或缺的。
第5章会设计、制作四轴吊臂装置，如果想做成商品，就要考虑採用更有效率的驱动器和机构元件，不过，本书是以教育为目的，因此会加入更多的功能，也会故意加入一些不适当的功能，借由体验来深入了解各种功能的优缺点。如果是基于个人兴趣而制作的人，可能会觉得花费在零件上的费用过多，但如果能将这项制作运用在学校或企业的专题制作练习上，我将感到无比荣幸。
此外，这项以开发出四轴吊臂装置为目的的主题「机械控制与制作练习」，是旭川高专产业技术振兴会和旭川商工会议所等单位，为了培育地方企业的年轻技术人员所举办的「制造业人才培育讲座」的成果。
能够举办这个讲座全靠各界人士的鼎力相助，非常感谢旭川高专产业技术振兴会的会长，也是FE株式会社社长的佐佐木通彦先生、表铁工所株式会社会长的表丰先生，还有帮忙协调、联络的旭川商工会议所的大野惠司先生。此外也相当感激长谷川工作所株式会社的樋口尚博先生帮忙制作四轴吊臂的夹爪和顺序控制部分。
本书能够发行也要感谢对未来的技术发展充满热情、从企划阶段就开始支持鼓励的Ohmsha株式会社的各位开发部先进。此外，在撰稿方面也要感谢旭川工业高等专门学校的高桥英明校长和各位教职员、机械系统工程科的后藤孝行科主任和老师们，还有包括山内广也技术长、三田村均副技术长在内的技术创造部各位员工和学生们。最后，也要对在研讨会和电话中给予指导、协助的三菱电机株式会社、KOGANEI株式会社、Oriental Motor株式会社致上最深的谢意。
图书试读
用户评价
我最近入手一本名为《入门 机械控制与实作练习：借由制作四轴吊臂学习设计机械装置》的书，实在是太惊喜了！作为一个对机械设计完全是门外汉，甚至连螺丝刀和扳手都分不清的“小白”，我一直以来对那些精密的机械结构都充满好奇，但又觉得高不可攀。这本书记载的内容，恰恰满足了我这种想要“看得懂、学得会、做得出来”的强烈愿望。书的开篇部分，没有上来就抛出枯燥的公式和理论，而是非常有引导性地从“为什么”和“是什么”入手，让我能迅速理解机械控制的基本概念。作者并没有假设读者拥有任何预备知识，而是用非常生动形象的比喻，将抽象的力学原理、传动方式解释得通俗易懂。我印象最深的是关于“自由度”的讲解，作者通过一个简单的手臂摆动例子，就把一个复杂的技术概念剥离出来，让我能直观地感受到不同自由度带来的运动可能性，为后续理解四轴吊臂的结构打下了坚实的基础。而且，书中不仅仅是理论的堆砌，更重要的是贯穿始终的“实作练习”理念。它不是一本让你只看不练的教科书，而是手把手带着你一步步去构建。虽然我还没有开始实际动手，但光看书中的图示和分解步骤，我就已经能想象出将一块块零件组装起来，最终变成一个能够运作的机械臂的成就感了。这种“理论与实践相结合”的设计思路，是我选择这本书最主要的原因，也让我对即将开始的实作充满了期待。
评分说实话，我买这本书的初衷，是被“四轴吊臂”这个具体的案例所吸引。我一直对机器人手臂的灵活性和多自由度运动感到着迷，而“四轴”恰好代表了一种相对容易入门又足够展现机械设计魅力的结构。这本书的厉害之处在于，它并没有将“四轴吊臂”作为一个独立的、孤立的项目来讲解，而是将其视为一个学习平台，一个承载了众多机械控制核心概念的载体。书中从一开始就详细介绍了四轴吊臂的整体架构，包括各个轴的功能、它们之间的连接方式，以及各自需要什么样的驱动和控制。我特别欣赏的是，作者并没有把每一个零件都当作独立的元素来讲解，而是强调了它们在整体结构中的作用和相互关系。例如，在讲解某个关节的传动设计时，作者会同时引入齿轮、连杆等不同的机械元件，并分析它们在传递动力、改变运动轨迹方面的优缺点。这种“全局视角”和“局部精讲”的结合，让我在理解具体零件的功能时，也能同时看到它们如何协同工作，最终实现整体的运动目标。而且，书中关于材料选择的建议，也考虑到了实际制作的便利性和成本，这对于初学者来说，是非常宝贵的指导。我感觉这本书不是一本“一次性”的学习材料，而是一本可以反复翻阅、并在实践中不断深化理解的工具书。
评分在我看来，一本优秀的入门级技术书籍，最关键的特质就是能够“化繁为简”。《入门 机械控制与实作练习：借由制作四轴吊臂学习设计机械装置》这本书，在这方面做得非常出色。我一直觉得机械控制是个非常高深的领域，里面充满了各种我无法理解的术语和复杂的公式。但是，这本书就像一位经验丰富的向导，用最平实易懂的语言，为我揭开了这个领域的神秘面纱。书中对于“力矩”、“功率”、“速度”这些基本概念的解释，都非常贴近生活，让我能够轻松地建立起直观的理解。例如，在讲解力矩时，作者会用拧瓶盖、开门锁等日常例子来比喻，让我一下子就明白了力矩在机械传动中的作用。更重要的是，书中将这些理论概念与“四轴吊臂”的实际制作紧密结合。我会看到，一个简单的力矩计算，是如何决定了选择何种型号的减速箱，又是如何影响到吊臂的承载能力。这种“学以致用”的学习方式，让我觉得学习过程充满意义，并且充满了探索的乐趣。
评分我不得不说，《入门 机械控制与实作练习》这本书，将“学习”的过程变得异常有趣。我一直觉得，学习机械控制可能会枯燥乏味，但这本书却用“四轴吊臂”这个极具吸引力的载体，将整个学习过程变得像是在玩一个大型的拼图游戏。从一开始的机械原理讲解，到零件的选型，再到最后的组装调试，每一个环节都充满了挑战和惊喜。我最喜欢的部分是，书中在讲解每一个技术点时，都会用一个非常贴切的“案例”来解释。例如，在讲解“自由度”时，作者会用人的手臂运动来比喻，让人一下子就理解了不同自由度所代表的运动能力。这种“寓教于乐”的教学方式，让我能够轻松地将抽象的理论知识内化，并且在脑海中形成清晰的图像。我迫不及待地想要开始动手制作，亲眼见证书中讲解的每一个原理，在我的四轴吊臂上得以实现。
评分我一直认为，学习一项新的技能，如果能有具体的、看得见的成果，会极大地激发学习动力。而《入门 机械控制与实作练习》恰好做到了这一点。本书以制作“四轴吊臂”为核心，将整个学习过程组织得井井有条。我非常欣赏书中循序渐进的学习路径。它不会一开始就让你去设计复杂的控制算法，而是先从最基础的机械结构入手。从理解基本的机械传动原理，到选择合适的电机和减速器，再到设计关节的连接方式，每一个环节都安排得合情合理。我尤其喜欢的是，书中在讲解每个部分的设计时，都会给出不同的方案和选项，并分析各自的优劣。例如，在选择电机驱动方式时，书中会介绍步进电机和直流电机各自的特点，以及它们在四轴吊臂上的适用性。这种“开放式”的设计思路，让我觉得自己在学习的过程中，也在进行着自己的思考和决策，而不是被动地接受信息。当我看到书中关于如何连接各个伺服电机，如何利用简单的开关控制其转向时，我仿佛已经能够预见到，当我的四轴吊臂真正动起来的那一刻，我会是多么的兴奋和自豪。
评分我对本书最大的感受是，它不是一本“理论书”或者一本“图册”，而是一本“指南”。它就像一本详细的操作手册，指导我如何从零开始，一步步地去构建一个具有实际功能的机械装置。我一直认为，理论知识如果没有实践的支撑，是相当空洞的。而这本书，完美地解决了这个问题。从材料的选择，到零件的切割、打磨，再到最后的组装、调试，书中几乎涵盖了整个制作过程中可能遇到的所有关键步骤。我印象最深的是，在讲解如何固定电机时，书中提供了好几种不同的固定方式，并详细分析了它们的优缺点，比如螺丝固定、卡槽固定等等。这种对细节的深入讲解，让我觉得作者非常理解初学者的难处，并且尽力为我们扫清障碍。而且，书中还包含了对常见问题的排查和解决方法，这在我看来，是非常实用的，能够避免我在实际制作过程中走很多弯路。总而言之，这本书给了我一种“我可以做到”的信心。
评分这本书最打动我的地方，莫过于它对于“动手能力”的强调。很多机械类书籍，虽然理论讲得头头是道，但对于如何将理论转化为实际的物理结构，却往往语焉不详，留给读者的是一片迷茫。而《入门 机械控制与实作练习》则完全不同，它仿佛一位经验丰富的老师傅，带着你一步步地在“车间”里实践。书中大量的实物图片和详细的组装步骤，让我在阅读的过程中，仿佛就已经置身于制作现场。作者会细致地讲解如何选择合适的工具，如何进行精准的测量，甚至包括一些简单的加工技巧。例如，在安装轴承的部分，书中不仅仅告诉你需要安装轴承，还会告诉你如何防止轴承卡死，如何判断安装是否到位。这种对细节的关注，对于初学者来说是至关重要的。我记得书中有一段关于“公差”的讲解，原本我觉得这是一个很抽象的概念，但作者通过举例说明，告诉我不同零件之间留有多少“缝隙”才会影响到整个机械臂的顺畅运作，让我一下子就明白了其重要性。这种从理论到实践的无缝衔接，让我觉得这本书不是一本“摆设”，而是真正能够帮助我“做出来”的指南。
评分这本书最吸引我的，是它在“设计思路”上的引导。我之前对机械设计总是有种“想当然”的想法，认为只要把零件拼起来就好了。但通过阅读这本书，我才明白，真正的机械设计，其实是一个充满思考和权衡的过程。在讲解四轴吊臂的结构时，作者并没有直接给出一个“最优解”，而是会探讨不同的设计方案，并分析它们的利弊。比如，在选择关节的材料时，书中会讨论金属、塑料、甚至3D打印件各自的优缺点，以及它们在成本、强度、加工难度等方面的考量。这种“多角度思考”的设计理念，让我意识到，机械设计从来都不是单一的答案，而是需要在各种约束条件下做出最优选择。书中还强调了“模块化设计”的概念，让我能够理解如何将复杂的机械臂分解成几个相对独立的部分，然后再将它们组装起来。这种思维方式，对于我以后学习更复杂的机械系统，无疑是非常宝贵的财富。
评分我非常欣赏这本书的“严谨性”和“实用性”。作为一本入门级的书籍，它在保证易懂性的同时，并没有牺牲掉专业性。书中所讲解的每一个机械原理、每一个设计细节，都经过了严谨的考量。例如，在计算驱动力矩时，书中给出的公式虽然简单，但背后蕴含的物理原理却十分扎实。而且，书中关于材料选择的建议，也充分考虑了实际制作的可行性和成本效益。作者并没有推荐一些过于昂贵或者难以获取的材料，而是选择了一些在市面上比较容易找到的替代方案。我最看重的一点是，这本书并没有止步于“制作一个简单的模型”，而是将“控制”这个关键环节也融入其中。从简单的开关控制，到更加复杂的程序控制，书中都给出了相应的指导。这让我觉得，我不仅仅是在制作一个“摆设”，而是一个真正能够执行指令的“机械装置”。这本书为我打下了坚实的机械控制基础，让我对未来的学习充满了信心。
评分这本书最大的价值在于，它不仅仅是传授知识，更是培养一种“解决问题”的能力。在学习制作四轴吊臂的过程中，难免会遇到各种预料之外的问题。而这本书，就像一位经验丰富的老工程师，在前面为你指点迷津。书中对于“调试”环节的讲解，让我印象深刻。作者会详细说明如何一步步地检查机械装置的各个部分，如何判断问题出在哪里，以及如何进行相应的调整。例如，在讲解伺服电机的校准时，书中会提供多种校准方法，并分析每种方法的适用场景。这种“循序渐进”的排查思路，让我觉得即使遇到困难，也不会感到无从下手。而且，书中还鼓励读者进行“创新”，在掌握基本原理的基础上，尝试对设计进行修改和优化。这种“开放式”的学习态度，让我觉得这本书不仅仅是教会我制作一个四轴吊臂，更是为我打开了通往更广阔的机械设计世界的大门。
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