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氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考論文
主要針對(duì)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,首先對(duì)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了概述,然后分別詳細(xì)闡述了氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),最后分析介紹了氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),以起到推動(dòng)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手發(fā)展的作用。
目前，由于機(jī)械手技術(shù)有了快速的開展，同時(shí)PLC控制技術(shù)以及點(diǎn)控制技術(shù)也在消費(fèi)理論中得到應(yīng)用，所以，合適在工業(yè)自動(dòng)化消費(fèi)中運(yùn)用的經(jīng)過(guò)機(jī)械手也有了不小的停頓。由于氣動(dòng)機(jī)械手具有諸多優(yōu)勢(shì)，比方構(gòu)造簡(jiǎn)單、定位準(zhǔn)確、控制便利等，因而被自動(dòng)化消費(fèi)線大量采用。本文將分離自動(dòng)化消費(fèi)線的實(shí)踐狀況，停止基于PLC與步進(jìn)電機(jī)的氣入手搬運(yùn)機(jī)械手控制的討論。
一、起動(dòng)機(jī)械手的機(jī)構(gòu)及原理
1、氣動(dòng)機(jī)械手的構(gòu)造
該氣動(dòng)機(jī)械手的構(gòu)造如圖1所示，其中1為推料氣缸，2為工作庫(kù)，3為單桿氣缸，4為雙導(dǎo)桿氣缸，5為氣入手抓，6為轉(zhuǎn)軸，7為步進(jìn)電機(jī)，8為傳送帶。在以上組成元件中，燃料氣缸主要擔(dān)任在工件庫(kù)中推送工件；氣入手抓則是用來(lái)抓緊工件或放松工件；雙導(dǎo)桿氣缸是用來(lái)控制機(jī)械手臂停止縮回或者伸出動(dòng)作；單桿氣缸能夠提升或者降低氣入手抓；不只電機(jī)控制著機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)脈沖數(shù)量來(lái)保證定位精確。
2、氣動(dòng)機(jī)械手的工作原理
本文討論的氣動(dòng)系統(tǒng)包括了推料氣缸、升降氣缸、伸縮氣缸和氣入手抓等組成局部。其中，單電控制二位五通閥擔(dān)任控制推料氣缸、升降氣缸以及伸縮氣缸。而氣入手抓則是被雙電控制二位五通閥來(lái)停止控制。至于氣缸動(dòng)作過(guò)程中的穩(wěn)定性，普通經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥來(lái)控制其速度，速度得到控制以后，氣缸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性即可大大進(jìn)步。該氣動(dòng)機(jī)械手在工作中遵照以下流程：工件存料后氣動(dòng)機(jī)械手向前伸出―前臂降低―工件被氣入手指夾住―前臂抬升并縮回―手臂向右旋轉(zhuǎn)―手臂前屈―手爪把工件放進(jìn)料口―手臂縮回―機(jī)械手復(fù)位，直到下一個(gè)工件就位，這一過(guò)程循環(huán)停止到達(dá)工作的目的。在本系統(tǒng)中，為了保證機(jī)械手的定位精確，把電感傳感器安裝在機(jī)械手底座處，當(dāng)作其基準(zhǔn)傳感器。并且在機(jī)械手向左、向右旋轉(zhuǎn)到最大位置處加裝限制安裝。
二、氣動(dòng)機(jī)械手控制規(guī)范
關(guān)于氣動(dòng)機(jī)械手控制規(guī)范，主要表現(xiàn)在搬運(yùn)工件的工作中，不只要精確控制其操作，還要同步呈現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)。在遇到緊急事情時(shí)，能夠停止相應(yīng)的處置。詳細(xì)請(qǐng)求分三個(gè)方面：（1）機(jī)械手在工件到位后向前伸出手臂，當(dāng)傳感器檢測(cè)后，手爪氣缸延遲0.5秒后降落，在限位傳感器感應(yīng)后，同樣延遲0.5秒再抓取工件，手抓承受到加緊信號(hào)之后，延遲0.5秒上升氣缸，到位后手臂氣缸回縮，縮回限位到位之后右旋轉(zhuǎn)，抵達(dá)一定角度之后手臂向前伸出，伸出限位后手爪氣缸降低，降落限位后，手入手爪延遲0.5秒松開工件，手爪進(jìn)步限位后，手臂氣缸向后縮，縮回限位后手臂停止左旋轉(zhuǎn)，直到下一個(gè)工件就位，再反復(fù)以上請(qǐng)求。（2）啟動(dòng)、中止、復(fù)位、正告。在該系統(tǒng)通電，“復(fù)位”被點(diǎn)動(dòng)后系統(tǒng)復(fù)位，并且肅清潔凈存料臺(tái)。點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕之后，表示缺料狀況的黃燈會(huì)閃爍，設(shè)備在放進(jìn)工件后再運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)點(diǎn)動(dòng)“中止“按鈕后，全部元件都會(huì)暫停工作，正告燈也會(huì)點(diǎn)亮，同時(shí)缺料黃燈也會(huì)繼續(xù)閃爍。（3）系統(tǒng)不測(cè)斷電的處置。設(shè)備會(huì)在系統(tǒng)不測(cè)斷電后暫停工作。直到電源供給恢復(fù)之后，點(diǎn)擊“復(fù)位”按鈕，并且再次點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，這個(gè)時(shí)分機(jī)械手會(huì)執(zhí)行控制請(qǐng)求（1）中的有關(guān)內(nèi)容。
三、氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)在動(dòng)作流程上主要依據(jù)氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作原理，并且分離電磁鐵的狀態(tài)和步進(jìn)電機(jī)的方向信號(hào)DIR和脈沖信號(hào)的狀態(tài)來(lái)布置氣動(dòng)機(jī)械手的動(dòng)作次第。在PLC I/O口分配方面，主要根據(jù)該系統(tǒng)輸出與輸入的數(shù)量特征。決議將控制器選擇為西門子S7-200系列PLC。該氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的I/O口分配狀況如表1所示。
2、氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
在本文中的機(jī)械手軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，步進(jìn)電機(jī)的控制是比擬復(fù)雜的難點(diǎn)。關(guān)于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)而言，其驅(qū)動(dòng)器的方向信號(hào)DIR和脈沖信號(hào)PLU是由Q0.1和Q0.0分別提供的。應(yīng)用程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和脈沖數(shù)目停止相應(yīng)設(shè)置后，根本上能夠保證機(jī)械手向左、向右旋轉(zhuǎn)的精確度。分離步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作特征，應(yīng)用S7-200PLC的脈沖指令PLS來(lái)保證步進(jìn)電機(jī)的定位。其中，高速脈沖指令包括寬度可變脈沖PWM和高速脈沖PTO這兩品種型。由于PTO方式可以有效控制脈沖數(shù)量和周期，所以被該系統(tǒng)采用。步進(jìn)電機(jī)一旦在啟動(dòng)霎時(shí)發(fā)作高頻脈沖增加的狀況，會(huì)招致電機(jī)呈現(xiàn)失步等毛病。為此，步進(jìn)電機(jī)在停止啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、中止、高速運(yùn)轉(zhuǎn)、減速等階段時(shí)，能夠在PTO指令過(guò)程中運(yùn)用多管線控制手腕。
結(jié)論
本文停止基于PLC與步進(jìn)電機(jī)的氣入手搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，證明了該機(jī)械手控制便當(dāng)、定位準(zhǔn)確，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)踐消費(fèi)過(guò)程中能夠分離需求來(lái)調(diào)整機(jī)械手動(dòng)作流程，進(jìn)步其順應(yīng)性。
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