區(qū)分零件大小的機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與研究

摘要：闡述了區(qū)分零件大小的機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，介紹機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及I/O口的分配，并給出機(jī)械手的主電路圖和控制電路圖，研究一種新型機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)裝置，在教學(xué)中可利用該實(shí)訓(xùn)裝置開發(fā)出多種教學(xué)項(xiàng)目，推行理論實(shí)踐一體化教學(xué)，更加突出學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)，節(jié)省教學(xué)成本，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置區(qū)分零件大小機(jī)械手

0引言

機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)作為高等職業(yè)：校一門專業(yè)性很強(qiáng)的課程，因其突出的工程意識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、敏銳的創(chuàng)新能力和較高的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，在機(jī)電一體化技術(shù)人才培養(yǎng)中具有舉足輕重的作用[1]；目前開設(shè)機(jī)電一體化專業(yè)的高職：校普遍存在著實(shí)訓(xùn)設(shè)施落后于企業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)綜合訓(xùn)練水平不高、缺乏融合機(jī)與電為一體的綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等現(xiàn)狀[2]；這些因素嚴(yán)重影響了畢業(yè)生專業(yè)技能和工程實(shí)踐能力的提高；本著“教實(shí)學(xué)、育真才、重技能、促就業(yè)”的原則，為了將機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建成教學(xué)效果好，運(yùn)行效率高，多種功能于一體的機(jī)電技術(shù)技能訓(xùn)練中心，我們一直致力于區(qū)分零件大小的機(jī)械手實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究與開發(fā)工作。

1機(jī)械手的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1工作原理按下SB2按鈕給輸送帶電動(dòng)機(jī)通電，將需要分類零件傳送到輸送帶末端零件碰壓行程開關(guān)SQ1輸送帶停止工作。機(jī)械臂下降抓住零件后提升。此時(shí)通過限位開關(guān)SQ11判斷出物件的大小。如果抓的是小體積的零件SQ11沒有閉合，機(jī)械臂將轉(zhuǎn)動(dòng)30°角度下降放在第一個(gè)輸送帶上，如果抓的是大體積零件SQ11閉合，機(jī)械臂將轉(zhuǎn)動(dòng)60°角度下降放在第二個(gè)輸送帶上，分類完畢后機(jī)械臂將回到原點(diǎn)。等待下一次的分類。圖1為機(jī)械手的軸測(cè)圖。

1.2動(dòng)作要求機(jī)械手機(jī)械設(shè)計(jì)要求：根據(jù)生產(chǎn)線的要求，該機(jī)械手需要有兩個(gè)動(dòng)作：①通過電機(jī)6實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的上下轉(zhuǎn)動(dòng)，范圍是0～30毅。②通過電動(dòng)機(jī)2實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的前后轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度的范圍為0～60毅。

1.3機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械手的工作原理以及要求，通過電動(dòng)機(jī)6來實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的上下轉(zhuǎn)動(dòng)；夾鉗8的夾緊和放松動(dòng)作通過電磁鐵來實(shí)現(xiàn)，而機(jī)械臂的前后轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)2來實(shí)現(xiàn)，用三個(gè)輸送帶來實(shí)現(xiàn)物件的輸送。

1.4機(jī)械手的主電路圖和控制電路圖圖2為機(jī)械手的主電路圖，圖3為機(jī)械手的控制電路圖。

2機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1機(jī)械手的控制要求①通過行程開關(guān)的定位后，利用機(jī)械夾鉗實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的到位，夾緊，判斷大小傳輸?shù)裙δ堋＂谕ㄟ^限位開關(guān)SQ11判斷出物件的大小。如果機(jī)械夾鉗抓的是小體積的零件SQ11不閉合，機(jī)械臂轉(zhuǎn)30°后，碰壓行程開關(guān)SQ10，機(jī)械臂停止轉(zhuǎn)動(dòng)，下降把零件放在第一個(gè)輸送帶上。如果機(jī)械夾鉗抓的是大體積零件SQ11閉合，機(jī)械臂將轉(zhuǎn)動(dòng)60°角度后碰壓行程開關(guān)SQ9，機(jī)械臂停止轉(zhuǎn)動(dòng)，下降把零件放在第二個(gè)輸送帶上。

2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)①Ι/0點(diǎn)數(shù)；輸入———控制按鈕需要2個(gè)，控制行程開關(guān)需要13個(gè)，共需要15個(gè)輸入點(diǎn)。輸出———接觸器需要6個(gè)，共需要6個(gè)輸出點(diǎn)。②PLC：根據(jù)我們的需要來選擇PLC。PLC具有體積小，功能強(qiáng)大，指令豐富，能滿足本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)需要，PLC作為基本單位，如果以后需要擴(kuò)展其功能，可根據(jù)需要加入擴(kuò)展模塊。③行程開關(guān)；采用限位行程開關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的擋鐵碰壓行程開關(guān)的滾輪時(shí)，使其常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合。④I/O分配點(diǎn)：根據(jù)對(duì)區(qū)分零件大小的機(jī)械手的控制要求確定輸入、輸出口I/O的分配見表1。⑤I/O配線圖如圖4所示。

2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)①工作原理。機(jī)械手的動(dòng)作由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)由相應(yīng)的接觸器來控制。輸送帶上的零件碰到行程開關(guān)SQ1輸送帶停止，在原點(diǎn)位置按SQ2啟動(dòng)按鈕時(shí)，機(jī)械臂連續(xù)工作一個(gè)周期。一個(gè)周期的工作過程如下：原點(diǎn)→下降→夾緊→上升→上升→往后轉(zhuǎn)→下降→放松→上升→往前轉(zhuǎn)到原點(diǎn)。原點(diǎn)位機(jī)械夾鉗處于放松位，機(jī)械臂處于輸送帶末端上方，機(jī)械夾鉗為有電夾緊，無電放松。②行程開關(guān)的順序動(dòng)作。行程開關(guān)的順序動(dòng)作：SQ1→SQ2→SQ3→SQ6→SQ4→SQ5→SQ8→SQ10（小零件）或SQ9（大零件）→SQ2→SQ3→SQ7-1（SQ7-2）→SQ4→SQ5→SQ12→SQ13。

3結(jié)論

區(qū)分零件大小的機(jī)械手實(shí)驗(yàn)臺(tái)具備特點(diǎn)：①機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②采用行程開關(guān)和接觸器來控制機(jī)械手的每個(gè)動(dòng)作；③電路圖簡(jiǎn)單；④采用12V電壓，比較安全；⑤與光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置相比較投資成本低。該實(shí)訓(xùn)裝置適用于高等職業(yè)：校和職業(yè)技能培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，主要應(yīng)用于機(jī)電一體化技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)和可編控制器應(yīng)用技術(shù)等課程的課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，提供了大量典型教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，重在提高學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)理論實(shí)踐一體化教學(xué)模式的推行，節(jié)省教學(xué)成本，提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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