基于機械手的自動上料系統的開發與研究

張衛軍

摘 要：利用機械手的自動定點搬運功能，為機械手提供自動上料，以實現工件或貨物的自動化搬運解決方案，研制具有一定適用范圍的供料及搬運裝置，極大地提高生產效率并減輕勞動強度。

關鍵詞：自動上料系統；機械手

0 引言

機械手在自動化生產中以其高效、精確，被廣泛應用。與機械手的定點搬運功能相配合的自動送料系統是保證生產線自動化的重要環節。針對自動上料的研究，很多人根據不同場合和用途，也都進行了諸多探索。核心目的都是解決無人值守的全自動或者是半自動供料裝置及其系統化功能的完成或改善。鑒于此，設計為機械手提供自動上料的系統完成生產線局部甚至是全部自動化。

1 系統總體設計

1.1 系統結構設計 基于機械手的自動上料系統主要包括搬運機械手、自動上料機構。

上料機構由豎直方向舉升氣缸三、托舉板、水平縱向氣缸一、水平橫向氣缸二、光電傳感器、限位開關、延時繼電器、出料平臺構成。這一上料機構是基于PLC控制的自動化裝置，用于完成自動化送料功能。物料搬運是由機械手完成。搬運機械手機構由步進電動機及驅動器、機械手臂伸縮螺桿、機械手氣動手爪、機械手臂升降螺桿、限位開關、磁性傳感器等組成，主要完成將物料從上料機構的出料平臺輸送到指定位置待加工或直接裝夾于機床。

1.2 系統工作原理

豎直方向舉升氣缸通過托舉板將物料向上推舉，到達儲料車頂部時阻斷光電傳感器，觸發啟動信號給水平橫向氣缸二動作，將物料向出料平臺推送，到達出料平臺限位開關SQ3后，觸發水平橫向氣缸二退回動作，極限開關為SQ4，機械手于出料平臺處抓取物料，返回后觸發水平橫向氣缸二繼續動作。當橫向物料全部推送完成后，水平縱向前端出現空置，水平縱向氣缸一的阻力消失，且SQ1斷開，通過推板推動整排物料縱向前進到達儲料車前端，儲料車前端壁上限位開關SQ1被重新接通，再次啟動橫向推送物料。水平方向物料全部推送完畢后，儲料車上部空置，光電傳感器光感信號被接通，豎直方向氣缸三開始向上的推舉動作，到達頂端并阻斷光電傳感器，停止動作，同時水平推送再一次開始。系統中水平橫向氣缸的復位極限位置由限位開關SQ4控制，水平縱向氣缸的復位極限位置由限位開關SQ2控制。豎直方向氣缸的復位極限位置由限位開關SQ6控制。

2 系統硬件設計

2.1 PLC控制模塊

根據統的控制要求，選用三菱FX2N PLC作為控制器，電路中PLC控制I/O接線圖如圖1所示。

2.2 氣動控制模塊

自動上料系統采用氣動控制方式，主要由豎直方向推送氣缸、水平橫向推送氣缸、水平縱向推送氣缸及電氣控制單元組成，控制原理圖如圖2所示。

豎直方向推送氣缸Q3通過托舉盤將物料向上托起，由光電傳感器控制Q3停止，由行程開關控制復位退回；水平橫向推送由Q2完成，由出料平臺上的限位開關控制停止，由行程開關控制復位退回；水平縱向推送由Q1完成，由儲料車上縱向頂端壁上的限位開關控制停止，由行程開關控制復位退回。

3 自動上料程序設計

自動上料系統的控制程序如下：

4 結束語

本系統采用三菱PLC控制物料的自動輸送，詳細介紹了系統的總體結構設計、硬件設計和軟件設計。該系統能夠自動連續對物料進行定位輸送，是與機械手配合的一種非常實用的自動上料系統，勞動生產率顯著提高，勞動強度大大降低。

參考文獻：

[1]崔保春，單鵬.基于PLC的物料分揀控制的設計[J].科技信息，2010（32）：640.

[2]李海雯.基于PLC的物料分揀系統設計[J].電工技術，2012（6）：47-48.