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氣動搬運機械手的機械結構設計思考論文
主要針對氣動搬運機械手的設計進行研究,首先對氣動搬運機械手的設計方案進行了概述,然后分別詳細闡述了氣動搬運機械手手部結構的設計、氣動搬運機械手的手腕結構設計,最后分析介紹了氣壓系統(tǒng)的設計,以起到推動氣動搬運機械手發(fā)展的作用。
目前，由于機械手技術有了快速的開展，同時PLC控制技術以及點控制技術也在消費理論中得到應用，所以，合適在工業(yè)自動化消費中運用的經(jīng)過機械手也有了不小的停頓。由于氣動機械手具有諸多優(yōu)勢，比方構造簡單、定位準確、控制便利等，因而被自動化消費線大量采用。本文將分離自動化消費線的實踐狀況，停止基于PLC與步進電機的氣入手搬運機械手控制的討論。
一、起動機械手的機構及原理
1、氣動機械手的構造
該氣動機械手的構造如圖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；氣入手抓則是用來抓緊工件或放松工件；雙導桿氣缸是用來控制機械手臂停止縮回或者伸出動作；單桿氣缸能夠提升或者降低氣入手抓；不只電機控制著機械手臂的旋轉，并且根據(jù)脈沖數(shù)量來保證定位精確。
2、氣動機械手的工作原理
本文討論的氣動系統(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停止控制。至于氣缸動作過程中的穩(wěn)定性，普通經(jīng)過單向節(jié)流閥來控制其速度，速度得到控制以后，氣缸在運動過程中的穩(wěn)定性即可大大進步。該氣動機械手在工作中遵照以下流程：工件存料后氣動機械手向前伸出―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―手爪把工件放進料口―手臂縮回―機械手復位，直到下一個工件就位，這一過程循環(huán)停止到達工作的目的。在本系統(tǒng)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、氣動機械手控制規(guī)范
關于氣動機械手控制規(guī)范，主要表現(xiàn)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(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)。在遇到緊急事情時，能夠停止相應的處置。詳細請求分三個方面：（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秒松開工件，手爪進步限位后，手臂氣缸向后縮，縮回限位后手臂停止左旋轉，直到下一個工件就位，再反復以上請求。（2）啟動、中止、復位、正告。在該系統(tǒng)通電，“復位”被點動后系統(tǒng)復位，并且肅清潔凈存料臺。點擊“啟動”按鈕之后，表示缺料狀況的黃燈會閃爍，設備在放進工件后再運轉。當點動“中止“按鈕后，全部元件都會暫停工作，正告燈也會點亮，同時缺料黃燈也會繼續(xù)閃爍。（3）系統(tǒng)不測斷電的處置。設備會在系統(tǒng)不測斷電后暫停工作。直到電源供給恢復之后，點擊“復位”按鈕，并且再次點動“啟動”按鈕，這個時分機械手會執(zhí)行控制請求（1）中的有關內(nèi)容。
三、氣動機械手控制系統(tǒng)的設計
1、氣動機械手控制系統(tǒng)的硬件設計
本系統(tǒng)在動作流程上主要依據(jù)氣動機械手控制系統(tǒng)的工作原理，并且分離電磁鐵的狀態(tài)和步進電機的方向信號DIR和脈沖信號的狀態(tài)來布置氣動機械手的動作次第。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。該氣動搬運機械手控制系統(tǒng)的I/O口分配狀況如表1所示。
2、氣動機械手控制系統(tǒng)的軟件設計
在本文中的機械手軟件設計過程中，步進電機的控制是比擬復雜的難點。關于步進電機控制系統(tǒng)而言，其驅動器的方向信號DIR和脈沖信號PLU是由Q0.1和Q0.0分別提供的。應用程序對步進電機的旋轉方向和脈沖數(shù)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。分離步進電機的動作特征，應用S7-200PLC的脈沖指令PLS來保證步進電機的定位。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(shù)量和周期，所以被該系統(tǒng)采用。步進電機一旦在啟動霎時發(fā)作高頻脈沖增加的狀況，會招致電機呈現(xiàn)失步等毛病。為此，步進電機在停止啟動、運轉、中止、高速運轉、減速等階段時，能夠在PTO指令過程中運用多管線控制手腕。
結論
本文停止基于PLC與步進電機的氣入手搬運機械手控制系統(tǒng)的設計，經(jīng)過相關實驗，證明了該機械手控制便當、定位準確，能夠長期穩(wěn)定的運轉。在實踐消費過程中能夠分離需求來調(diào)整機械手動作流程，進步其順應性。
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