機(jī)械手能模仿人臂的某些動作功能，可以按固定程序抓取、搬物件等，可以代替人實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，因此廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、冶金等行業(yè)。氣動機(jī)械手與其他控制方式的機(jī)械手相比，具有價格低廉、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。本文介紹一種基于PLC的氣動機(jī)械手，其具有使用靈活、控制方便、通用性好等特點，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，介紹氣動機(jī)械手的原理與功能以及在現(xiàn)實生產(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，不合格工件由氣動機(jī)械手抓取投人廢品站。本文介紹的就是氣動機(jī)械手如何抓取工件投入廢品站的過程。

1 氣動機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)和動作要求

該氣動機(jī)械手由4個氣缸組成，分別是止動氣缸、短程升降氣缸、轉(zhuǎn)換氣缸、無桿氣缸?？蓪⒃ぷ髋_的物品搬運(yùn)到相鄰的另一工作臺上，機(jī)械手的全部動作由氣缸驅(qū)動，氣缸由電磁閥控制。

機(jī)械手的升降、轉(zhuǎn)動，左右移動以及操作臺上托盤放行，分別是由短程氣缸、擺動氣缸、導(dǎo)向驅(qū)動裝置、止動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，是按下啟動按鈕后，機(jī)械手按動作順序依次進(jìn)行。其動作順序為：啟動→工件到達(dá)指定位置→機(jī)械手下降→機(jī)械手終端氣動電磁閥吸住工件→機(jī)械手上升→機(jī)械手?jǐn)[動轉(zhuǎn)換方向→機(jī)械手向右移動→機(jī)械手下降→放下工件→機(jī)械手上升→機(jī)械手向左移動→機(jī)械手?jǐn)[動復(fù)位。

分揀單元模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 氣動系統(tǒng)的設(shè)計

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

3 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

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

3.2軟件設(shè)計

由于該機(jī)械手的動作是自動有序進(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個部分組成:步，有向連線，轉(zhuǎn)換條件和動作內(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

該類氣動機(jī)械手在實際生產(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、也可用于把在一個操作臺上加工完的工件，抓取放到另一個操作臺上繼續(xù)加工等。例如香皂的裝箱過程，應(yīng)用氣動機(jī)械手并配以適當(dāng)?shù)膲毫鞲衅?，將有香皂的皂盒人箱，無香皂的皂盒投人廢品站。