為定子鐵芯上粉機設計的機械手抓取裝置

摘要：本文主要是為定子鐵芯上粉機設計機械手抓取裝置，以便于為企業節約人力成本、提高工作效率，滿足工業自動化的要求。該裝置主要采用PLC控制方式，結合氣動控制回路以實現機械手的動作要求。

關鍵詞：機械手 PLC 氣動

由于工業自動化的全面發展和科學技術的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業自動化的要求，因此，必須利用先進設備生產自動化機械以取代人的勞動，滿足工業自動化的需求。其中機械手是其發展過程中的重要產物之一，它不僅提高了勞動生產的效率，還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，可以說是一舉兩得。

蘇州工業園區某公司有一臺自制的無刷電機定子鐵芯上粉機，需要兩人完成上粉過程，一人負責把定子鐵芯連軸一起架到上粉機入口的絲杠上，隨絲杠的旋轉傳入其中進行上粉，另一人則負責在出口處把上完粉的定子鐵芯裝箱。現在為了節約人力成本，故需要在出口處加裝機械手裝置，抓取定子鐵芯放到傳送帶上傳回入口處。

1 機械手的設計

目前來說，國內外機械手的研究大體是兩個方向：其一是機械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統；其二是與生產加工相聯系，性價比高，在滿足工作要求的基礎上，追求系統的經濟、簡潔、可靠，大量采用工業控制器，市場化、模塊化的元件。

因此，根據定子鐵芯在上粉機中是架在絲杠上傳輸這一特點，故采用固定不動的承托式U型勾爪，直接從底下向上勾起定子鐵芯。這樣做減免了手爪抓緊、放松的動作控制，現在只需要用兩個氣缸，控制機械手的手臂垂直升降和水平移動就可以了。從而使其結構簡單，大大提高其工作時的安全可靠性。

2 工作過程與控制要求

機械手的動作主要由兩個氣缸控制的手臂垂直升降和水平移動。氣缸由相應的電磁閥控制。手臂垂直升降由單線圈的兩位電磁閥控制，當升降電磁閥通電時，機械手下降；斷電時，機械手上升。而手臂水平移動則由雙線圈的三位電磁閥控制，當下降電磁閥通電時，機械手下降；斷電時，機械手下降停止；當上升電磁閥通電時，機械手上升；斷電時，機械手上升停止。

當機械手移到絲杠上方，并準備下降時，為了確保安全，必須確保下方一定范圍內無定子鐵芯才允許機械手下降進行作業。同樣，從絲杠上抓取定子鐵芯時，也要先判斷絲杠上有無定子鐵芯可取。另外，在傳送帶上放下定子鐵芯也必須確保定子鐵芯移開后方能上升。

2.1 工作過程

■

2.2 控制要求

按下啟動按鈕，傳送帶開始運行。機械手判別送料是否完成，若有料，則先下降送料；若無，則向右移動，右移到位后，判別下方是否有料，若無才能下降，下降到位后開始等料，取料檢測到位方能開始上升，上升到位后開始左移，左移到位后下降放料，直到檢測到放料完成才能上升回到原點。然后循環往復運動，直到按下停止按鈕，機械手先上升，再回到原點（防止在絲杠處走斜線回原點損壞絲杠）。

3 PLC控制設計

3.1 PLC輸入分配表

表3-1 PLC輸入分配表

■

3.2 PLC輸出分配表（如表3-2）

3.3 PLC程序

000LDM1002

001ZRSTS0S127

006SETS0

007LDX6

008SETY3

009LDX7

010ZRSTY0Y7

015ZRSTS0S50

020LDFX7

023SETS0

024STLS0

025OUTM100

026LDX0

027MPS

028ANDX2

029SETS17

030MPP

031OUTY2

032STLS17

033OUTM100

034OUTY2

035LDX0

036ANDX2

037LDX6

038ORM150

039ANB

040SETS11

041STLS11

042LDX0

043OUTY1

044LDX0

045ANDX3

046ANIX4

047SETS12

048SETM150

049LDX7

050OUTS17

051STLS12

052OUTY1

053OUTY0

054LDX3

055ANDX1

056ANDX4

057SETS13

058LDX0

059SETS18

060STLS18

061OUTY1

062LDX0

063ANDX3

064OUTS17

065STLS13

066OUTY1

067LDX0

068ANDX3

069SETS14

070LDX7

071OUTS17

072STLS14

073OUTM100

074LDX0

075MPS

076ANDX2

077SETS15

078MPP

079OUTY2

080LDX7

081OUTS17

082STLS15

083OUTY0

084OUTY2

085TMRT1K20

089LDX1

090ANDX2

091ANDT1

092SETS16

093LDX7

094OUTS17

095STLS16

096TMRT0K1

100LDT0

101OUTS0

102RET

103END

總之，機械手采用可編程序控制器控制，系統結構緊湊、工作可靠，設計周期短且造價較低。PLC有較高的靈活性，當機械手工藝流程改變時，只要對I/O點的接線稍作修改，或對I/O重新分配，在控制程序中作簡單修改，補充擴展即可。經過重新編制相應的控制程序，就能夠比較容易的推廣到其他類似的加工情況。

參考文獻：

[1]胡學林.可編程控制器(基礎篇).北京電子工業出版社.2003.

[2]張啟玲，何玉安.PLC在氣動控制稱量包裝裝置中的應用.液壓與氣動.2005.

[3]臺達可編程控制器使用說明書.2010.

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