PLC控制的氣動(dòng)機械手的設計

在汽車(chē)、拖拉機等機械制造業(yè)中，鍛件總重量的80%為模鍛件。模鍛工作的節奏性強，操作人員拾取模鍛件時(shí)必須精力集中。但由于長(cháng)時(shí)間工作而導致工作者注意力下降而使該工作有一定的危險性，因此需要開(kāi)發(fā)一種低成本，更安全的方式完成模鍛件的拾取。

1、氣動(dòng)機械手的結構及氣動(dòng)回路

氣動(dòng)機械手的機構及氣動(dòng)回路如圖1所示。主要包含: 工作臺、料臺、推料氣缸、夾緊氣缸、伸縮氣缸、擺動(dòng)氣缸、升降氣缸以及相應的傳感器。

圖1 總體結構示意

送料機構( 圖1 中未顯示) 設置為斜坡，模鍛坯料依靠自重滑入模鍛錘工作臺。鍛壓成形后，無(wú)工件檢測開(kāi)關(guān)有信號，推料氣缸將由模鍛錘中頂出的模鍛件推出至料臺。手臂的主要運動(dòng)形式如下: 夾緊氣缸實(shí)現手爪的打開(kāi)和閉合; 伸縮氣缸實(shí)現手臂的伸出與縮回; 擺動(dòng)氣缸實(shí)現手臂繞垂直方向轉動(dòng); 升降氣缸實(shí)現手臂的上升與下降。由機械手的運動(dòng)形式可知其工作過(guò)程如圖2 所示。

機械手的氣動(dòng)回路如圖3 所示。設計中使用5 個(gè)三位四通電磁閥來(lái)控制上述各個(gè)氣缸的動(dòng)作，為了實(shí)現PLC 對氣動(dòng)回路的控制，用PLC 的輸入、輸出信號控制1DT ～ 10DT 的狀態(tài)而實(shí)現動(dòng)作的先后順序。由于機械手用于位置相對固定的模鍛件的拾取，因此其動(dòng)作精度相對較低，因而未設置限位開(kāi)關(guān)。但是如果想使動(dòng)作的先后順序改變時(shí)，無(wú)需在硬件上改動(dòng)，而只

需改變程序即可; 機械手氣缸動(dòng)作快慢只需改變單向節流閥的通氣量大小即可。

2、PLC 控制系統設計

根據機械手的控制要求，共需要輸入端子13 個(gè)，分別為: 5 個(gè)氣缸的檢測信號需10 個(gè)端子; 無(wú)工件檢測信號需1 個(gè)端子; 自動(dòng)工作時(shí)需起動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止開(kāi)關(guān)，需2 個(gè)端子。機械手的輸出信號需要10 個(gè)端子，分別為: 推料氣缸的推出、收回，夾緊氣缸的打開(kāi)、閉合，伸縮氣缸的伸出、縮回，擺動(dòng)氣缸的左轉、右轉，升降氣缸的上升、下降。根據輸入、輸出點(diǎn)個(gè)數及程序容量選取FX2n － 64MT 作為主機。PLC 的輸入、輸出地址如表1 所示; 控制系統的接線(xiàn)圖如圖4 所示。

設備操作簡(jiǎn)單，只需對員工進(jìn)行短時(shí)間培訓即可上崗作業(yè)。先前在模鍛崗位上留不住人，現在將氣動(dòng)機械手應用于拾取模鍛件后，有效地避免了操作失誤帶來(lái)的安全事故問(wèn)題，改善了勞動(dòng)條件，降低了員工的流動(dòng)率，運行3 個(gè)月以來(lái)尚未有員工提出更換勞動(dòng)崗位的情況。機械手適用范圍廣、利用率高。用戶(hù)可根據自己需求對程序重新設定，以調整機械手各動(dòng)作的

位移、角度，從而改變系統各組成空間位置布局，適應工作場(chǎng)地需要。
表1 機械手PLC 的功能對照表

圖4 控制系統接線(xiàn)圖