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氣動(dòng)搬運機械手的機械結構設計思考論文
主要針對氣動(dòng)搬運機械手的設計進(jìn)行研究,首先對氣動(dòng)搬運機械手的設計方案進(jìn)行了概述,然后分別詳細闡述了氣動(dòng)搬運機械手手部結構的設計、氣動(dòng)搬運機械手的手腕結構設計,最后分析介紹了氣壓系統的設計,以起到推動(dòng)氣動(dòng)搬運機械手發(fā)展的作用。
目前，由于機械手技術(shù)有了快速的開(kāi)展，同時(shí)PLC控制技術(shù)以及點(diǎn)控制技術(shù)也在消費理論中得到應用，所以，合適在工業(yè)自動(dòng)化消費中運用的經(jīng)過(guò)機械手也有了不小的停頓。由于氣動(dòng)機械手具有諸多優(yōu)勢，比方構造簡(jiǎn)單、定位準確、控制便利等，因而被自動(dòng)化消費線(xiàn)大量采用。本文將分離自動(dòng)化消費線(xiàn)的實(shí)踐狀況，停止基于PLC與步進(jìn)電機的氣入手搬運機械手控制的討論。
一、起動(dòng)機械手的機構及原理
1、氣動(dòng)機械手的構造
該氣動(dòng)機械手的構造如圖1所示，其中1為推料氣缸，2為工作庫，3為單桿氣缸，4為雙導桿氣缸，5為氣入手抓，6為轉軸，7為步進(jìn)電機，8為傳送帶。在以上組成元件中，燃料氣缸主要擔任在工件庫中推送工件；氣入手抓則是用來(lái)抓緊工件或放松工件；雙導桿氣缸是用來(lái)控制機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；不只電機控制著(zhù)機械手臂的旋轉，并且根據脈沖數量來(lái)保證定位精確。
2、氣動(dòng)機械手的工作原理
本文討論的氣動(dòng)系統包括了推料氣缸、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)程中的穩定性，普通經(jīng)過(guò)單向節流閥來(lái)控制其速度，速度得到控制以后，氣缸在運動(dòng)過(guò)程中的穩定性即可大大進(jìn)步。該氣動(dòng)機械手在工作中遵照以下流程：工件存料后氣動(dòng)機械手向前伸出―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―手臂前屈―手爪把工件放進(jìn)料口―手臂縮回―機械手復位，直到下一個(gè)工件就位，這一過(guò)程循環(huán)停止到達工作的目的。在本系統中，為了保證機械手的定位精確，把電感傳感器安裝在機械手底座處，當作其基準傳感器。并且在機械手向左、向右旋轉到最大位置處加裝限制安裝。
二、氣動(dòng)機械手控制規范
關(guān)于氣動(dòng)機械手控制規范，主要表現在搬運工件的工作中，不只要精確控制其操作，還要同步呈現系統的狀態(tài)。在遇到緊急事情時(shí)，能夠停止相應的處置。詳細請求分三個(gè)方面：（1）機械手在工件到位后向前伸出手臂，當傳感器檢測后，手爪氣缸延遲0.5秒后降落，在限位傳感器感應后，同樣延遲0.5秒再抓取工件，手抓承受到加緊信號之后，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，抵達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(kāi)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，直到下一個(gè)工件就位，再反復以上請求。（2）啟動(dòng)、中止、復位、正告。在該系統通電，“復位”被點(diǎn)動(dòng)后系統復位，并且肅清潔凈存料臺。點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕之后，表示缺料狀況的黃燈會(huì )閃爍，設備在放進(jìn)工件后再運轉。當點(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 )繼續閃爍。（3）系統不測斷電的處置。設備會(huì )在系統不測斷電后暫停工作。直到電源供給恢復之后，點(diǎn)擊“復位”按鈕，并且再次點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，這個(gè)時(shí)分機械手會(huì )執行控制請求（1）中的有關(guān)內容。
三、氣動(dòng)機械手控制系統的設計
1、氣動(dòng)機械手控制系統的硬件設計
本系統在動(dòng)作流程上主要依據氣動(dòng)機械手控制系統的工作原理，并且分離電磁鐵的狀態(tài)和步進(jìn)電機的方向信號DIR和脈沖信號的狀態(tài)來(lái)布置氣動(dòng)機械手的動(dòng)作次第。在PLC I/O口分配方面，主要根據該系統輸出與輸入的數量特征。決議將控制器選擇為西門(mén)子S7-200系列PLC。該氣動(dòng)搬運機械手控制系統的I/O口分配狀況如表1所示。
2、氣動(dòng)機械手控制系統的軟件設計
在本文中的機械手軟件設計過(guò)程中，步進(jìn)電機的控制是比擬復雜的難點(diǎn)。關(guān)于步進(jìn)電機控制系統而言，其驅動(dòng)器的方向信號DIR和脈沖信號PLU是由Q0.1和Q0.0分別提供的。應用程序對步進(jìn)電機的旋轉方向和脈沖數目停止相應設置后，根本上能夠保證機械手向左、向右旋轉的精確度。分離步進(jìn)電機的動(dòng)作特征，應用S7-200PLC的脈沖指令PLS來(lái)保證步進(jìn)電機的定位。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量和周期，所以被該系統采用。步進(jìn)電機一旦在啟動(dòng)霎時(shí)發(fā)作高頻脈沖增加的狀況，會(huì )招致電機呈現失步等毛病。為此，步進(jìn)電機在停止啟動(dòng)、運轉、中止、高速運轉、減速等階段時(shí)，能夠在PTO指令過(guò)程中運用多管線(xiàn)控制手腕。
結論
本文停止基于PLC與步進(jìn)電機的氣入手搬運機械手控制系統的設計，經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗，證明了該機械手控制便當、定位準確，能夠長(cháng)期穩定的運轉。在實(shí)踐消費過(guò)程中能夠分離需求來(lái)調整機械手動(dòng)作流程，進(jìn)步其順應性。
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