機(jī)械手能模仿人臂的某些動(dòng)作功能，可以按固定程序抓取、搬物件等，可以代替人實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，因此廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、冶金等行業(yè)。氣動(dòng)機(jī)械手與其他控制方式的機(jī)械手相比，具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。本文介紹一種基于PLC的氣動(dòng)機(jī)械手，其具有使用靈活、控制方便、通用性好等特點(diǎn)，具有一定的代表性。

本文以柔性制造系統(tǒng)中工件分揀單元模塊為例，介紹氣動(dòng)機(jī)械手的原理與功能以及在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活當(dāng)中的應(yīng)用。分揀單元的作用，是對工件進(jìn)行分類，合格工件隨托盤傳送到下一站人庫，不合格工件由氣動(dòng)機(jī)械手抓取投人廢品站。本文介紹的就是氣動(dòng)機(jī)械手如何抓取工件投入廢品站的過程。

1 氣動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)和動(dòng)作要求

該氣動(dòng)機(jī)械手由4個(gè)氣缸組成，分別是止動(dòng)氣缸、短程升降氣缸、轉(zhuǎn)換氣缸、無桿氣缸。可將原工作臺(tái)的物品搬運(yùn)到相鄰的另一工作臺(tái)上，機(jī)械手的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁閥控制。

機(jī)械手的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)，左右移動(dòng)以及操作臺(tái)上托盤放行，分別是由短程氣缸、擺動(dòng)氣缸、導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置、止動(dòng)氣缸配合各自的限位開關(guān)來完成。其中機(jī)械手抓取工件，是由機(jī)械手終端的氣動(dòng)電磁閥來完成的，而工件是由托盤托住在傳送帶上運(yùn)行。該機(jī)械手的控制要求，是按下啟動(dòng)按鈕后，機(jī)械手按動(dòng)作順序依次進(jìn)行。其動(dòng)作順序?yàn)椋簡?dòng)→工件到達(dá)指定位置→機(jī)械手下降→機(jī)械手終端氣動(dòng)電磁閥吸住工件→機(jī)械手上升→機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)轉(zhuǎn)換方向→機(jī)械手向右移動(dòng)→機(jī)械手下降→放下工件→機(jī)械手上升→機(jī)械手向左移動(dòng)→機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)復(fù)位。

分揀單元模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求和PLC所具有的控制特點(diǎn)，整個(gè)啟動(dòng)系統(tǒng)就是要對4個(gè)氣缸進(jìn)行順序控制，這里采用了4個(gè)雙電控先導(dǎo)式電磁閥，作為驅(qū)動(dòng)氣缸的主控閥。另外，為控制各個(gè)動(dòng)作的速度，各氣路安裝了可調(diào)單向節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)整。機(jī)械手的氣動(dòng)原理如圖2所示。

3 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 PLC的I，O分配 本系統(tǒng)采用的是西門子PLC 200(40點(diǎn))控制，24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出。外圍接線圖略、具體I／0分配如表1所列。

3.2軟件設(shè)計(jì)

由于該機(jī)械手的動(dòng)作是自動(dòng)有序進(jìn)行的，因此編程序宜采用順序控制法。順序控制法的核心，就是順序功能圖，根據(jù)順序功能圖可輕而易舉編輯出梯形圖程序。

順序功能圖主要由4個(gè)部分組成:步，有向連線，轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作內(nèi)容說明。

圖3、圖4為部分順序功能圖(機(jī)械手抓取工件過程，返回過程略)及其部分對應(yīng)程序梯形圖。

4 結(jié)束語

該類氣動(dòng)機(jī)械手在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，可以應(yīng)用于小商品裝箱以及正品和廢品的分揀、也可用于把在一個(gè)操作臺(tái)上加工完的工件，抓取放到另一個(gè)操作臺(tái)上繼續(xù)加工等。例如香皂的裝箱過程，應(yīng)用氣動(dòng)機(jī)械手并配以適當(dāng)?shù)膲毫鞲衅鳎瑢⒂邢阍淼脑砗腥讼?，無香皂的皂盒投人廢品站。