基于PLC控制的气动机械手

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在汽车、拖拉机零件制造过程中，经常会遇到将工件从-工位移到另-工位的情况。由于工作台或传送带的位置相对固定 ，因而最合适的方法为使用机械手。使用电机驱动或液压驱动时，虽然位置精度很高，但由于系统刚度过大，可能会对操作人员造成伤害而限制了其在人机环境下的应用。从工业发展上看 ，20世纪70年代 ，液压元件与气动元件的产值比为9：1，而30年后 ，在欧美、13本经济发达区域，该产值已经达到6：4，甚至为5：5t”。由于气动元件的传动机构简单、污染孝工作速度快、动作频率高，因而在自动化生产线上得以广泛应用。就气动机械手的控制而言 ，应用PLC(Programmable Lgic Controler，可编程逻辑控制器)控制时，具有编程简单、可靠性强的特点，本文提出了-种基于PLC的气动机械手。

1 气动机械手机构设计气动机械手机构和动作示意图如图 1所示。工件在井式工件库中依靠自重作用下行，工件库上的工件检测开关检测到有工件后，推料气缸5的活塞杆伸出，将工件由工作台7推出。机械手的手臂和手：1-夹紧气缸；2～伸缩气缸；3-井式工件库；4-摆动气缸；5-推料气缸；6-升降气缸；7-工作台；8-机座；9-传送带图1 气动机械手机构示意爪的的运动如下 ：手臂伸出-手臂下降-气动手爪夹紧-手臂缩回-手臂上升-手臂右摆-手臂伸出-手臂下降-气动手爪松开-手臂缩回-手臂上升-手臂左摆返回原位。机械手等待下个工件到位后，重复上述过程。

对气动机械手的控制要求为：如果井式工件库中无工件时，则系统保持于原位；操作过程中出现异常情况时，按下复位按钮后，无论手臂或各气缸处于何种位置，均可使系统自动恢复原位；操作时；如果需要立刻停下，按下停止按钮后，则系统停止当前位置，再次按下启动按钮后，则系统从当前位置开始工作。

4611lY1t熬 童l-摆动气缸；2-升降气缸 ；3-夹紧气缸；4-推料气缸；5-伸缩气缸；6～1O-单向节流阀；11～15--双电控二位五通阀；16-。2O～排气消声器；21-气源；22-精密过滤器；23-减压阀；24--压力表图2 机械手气动回路图气动机械手使用的摆动气缸和其他动作气缸可完成原来由液压缸和机械构件完成的动作，气动系统使用集成式阀板，可将5个双电控二位五通阀联系起来，通过实行集中供气和放气，减少了系统占据的空间，提高了气动系统工作的稳定性。

气动系统使用的5个双电控二位五通阀，用于控制各气缸动作，由于阀体断电后 ，可保持原位不动，有效地避免了在动作过程中由于突然断电而对机械手造成的损伤。设置单向节流阀以调节气缸动作时的速度和稳定性。如果想变更气动机械手上各气缸的动作顺序，无需对硬件改动，只要变动程序即可；并且对于气动机械手的动作快慢，只需改变单向节流阀的气量即可 。

3 气动机械手控制系统根据设计的特点及动作要求可知：需要 14个输入端子包含lO个行程开关信号输入，启动、复位、停止的3个信号输人，1个工件检测信号输入；需要 l0个输出端子，即5个气缸的电控信号输出。根据输人 、输出端子的数量，设计采用有16个输入端口和 l6个输出端口的FX： -32MR可编程逻辑控制器 ，PLC控制系统的I/O端口编号对照表如表 1所示 ，对应的PLC控制系统硬件接线如图3所示。

收稿 日期 i 2012.-12-11作者简介：王新(1977-)，男，河北泊头人，助理工程师，学士，主要研究方向为机电-体化。E-.mail：zhangqingliang2001###163.x3om。

· 111·第2期(总第 132期) 机 械 管 理 开 发表1 PLC的I/O端口编号对照表输入信号 输出信号名称 端口 功能 名称 端口 功能SB0 X0 启动按钮 lYl Y0 推料推出Bl X1 推料推出 lY2 Yl 推料缩回B2 X2 推料缩回 2Yl Y2 手臂伸出B3 X3 手臂伸出 2Y2 Y3 手臂缩回B4 X4 手臂缩回 3Yl Y4 向右摆动B5 X5 向右摆动 3Y2 Y5 向左摆动B6 X6 向左摆动 4Y1 Y6 手臂上升B7 X7 手臂上升 4Y2 Y7 手臂下降B8 XlO 手臂下降 5Yl Y1O 手爪夹紧B9 X11 手爪夹紧 5Y2 Y11 手爪松开BlO Xl2 手爪松开C Xl3 工件检测SB1 Xl4 复位按钮SB2 X15 停止按钮设备操作简单易学 ，对员工的技术要求较低。如果遇到异常情况，只需按下复位按钮，系统即可回原图3 PLC控制系统硬件接线图位 。之后人工将工件取走、或将问题解决后 ，系统可重新启动。如果想变动系统的动作顺序，例如改变手臂升降和伸缩的先后次序，对程序重新编程即可加以使用，适应了实际工作需要。

4 结束语采用PLC控制的气动机械手用于汽车、拖拉机制造厂中不同工位间零部件运送 ，给出了气动机械手结构示意及气动回路，进行了I/O端口地址及PLC硬件系统设计。其原理简单，控制方便 ，可靠性高，对于实际工作有参考意义。