气动搬运机械手的机械结构设计思考论文
主要针对气动搬运机械手的设计进行研究,首先对气动搬运机械手的设计方案进行了概述,然后分别详细阐述了气动搬运机械手手部结构的设计、气动搬运机械手的手腕结构设计,最后分析介绍了气压系统的设计,以起到推动气动搬运机械手发展的作用。
目前，由于机械手技术有了快速的开展，同时PLC控制技术以及点控制技术也在消费理论中得到应用，所以，合适在工业自动化消费中运用的经过机械手也有了不小的停顿。由于气动机械手具有诸多优势，比方构造简单、定位准确、控制便利等，因而被自动化消费线大量采用。本文将分离自动化消费线的实践状况，停止基于PLC与步进电机的气入手搬运机械手控制的讨论。
一、起动机械手的机构及原理
1、气动机械手的构造
该气动机械手的构造如图1所示，其中1为推料气缸，2为工作库，3为单杆气缸，4为双导杆气缸，5为气入手抓，6为转轴，7为步进电机，8为传送带。在以上组成元件中，燃料气缸主要担任在工件库中推送工件；气入手抓则是用来抓紧工件或放松工件；双导杆气缸是用来控制机械手臂停止缩回或者伸出动作；单杆气缸能够提升或者降低气入手抓；不只电机控制着机械手臂的旋转，并且根据脉冲数量来保证定位精确。
2、气动机械手的工作原理
本文讨论的气动系统包括了推料气缸、升降气缸、伸缩气缸和气入手抓等组成局部。其中，单电控制二位五通阀担任控制推料气缸、升降气缸以及伸缩气缸。而气入手抓则是被双电控制二位五通阀来停止控制。至于气缸动作过程中的稳定性，普通经过单向节流阀来控制其速度，速度得到控制以后，气缸在运动过程中的稳定性即可大大进步。该气动机械手在工作中遵照以下流程：工件存料后气动机械手向前伸出―前臂降低―工件被气入手指夹住―前臂抬升并缩回―手臂向右旋转―手臂前屈―手爪把工件放进料口―手臂缩回―机械手复位，直到下一个工件就位，这一过程循环停止到达工作的目的。在本系统中，为了保证机械手的定位精确，把电感传感器安装在机械手底座处，当作其基准传感器。并且在机械手向左、向右旋转到最大位置处加装限制安装。
二、气动机械手控制规范
关于气动机械手控制规范，主要表现在搬运工件的工作中，不只要精确控制其操作，还要同步呈现系统的状态。在遇到紧急事情时，能够停止相应的处置。详细请求分三个方面：（1）机械手在工件到位后向前伸出手臂，当传感器检测后，手爪气缸延迟0.5秒后降落，在限位传感器感应后，同样延迟0.5秒再抓取工件，手抓承受到加紧信号之后，延迟0.5秒上升气缸，到位后手臂气缸回缩，缩回限位到位之后右旋转，抵达一定角度之后手臂向前伸出，伸出限位后手爪气缸降低，降落限位后，手入手爪延迟0.5秒松开工件，手爪进步限位后，手臂气缸向后缩，缩回限位后手臂停止左旋转，直到下一个工件就位，再反复以上请求。（2）启动、中止、复位、正告。在该系统通电，“复位”被点动后系统复位，并且肃清洁净存料台。点击“启动”按钮之后，表示缺料状况的黄灯会闪烁，设备在放进工件后再运转。当点动“中止“按钮后，全部元件都会暂停工作，正告灯也会点亮，同时缺料黄灯也会继续闪烁。（3）系统不测断电的处置。设备会在系统不测断电后暂停工作。直到电源供给恢复之后，点击“复位”按钮，并且再次点动“启动”按钮，这个时分机械手会执行控制请求（1）中的有关内容。
三、气动机械手控制系统的设计
1、气动机械手控制系统的硬件设计
本系统在动作流程上主要依据气动机械手控制系统的工作原理，并且分离电磁铁的状态和步进电机的方向信号DIR和脉冲信号的.状态来布置气动机械手的动作次第。在PLC I/O口分配方面，主要根据该系统输出与输入的数量特征。决议将控制器选择为西门子S7-200系列PLC。该气动搬运机械手控制系统的I/O口分配状况如表1所示。
2、气动机械手控制系统的软件设计
在本文中的机械手软件设计过程中，步进电机的控制是比拟复杂的难点。关于步进电机控制系统而言，其驱动器的方向信号DIR和脉冲信号PLU是由Q0.1和Q0.0分别提供的。应用程序对步进电机的旋转方向和脉冲数目停止相应设置后，根本上能够保证机械手向左、向右旋转的精确度。分离步进电机的动作特征，应用S7-200PLC的脉冲指令PLS来保证步进电机的定位。其中，高速脉冲指令包括宽度可变脉冲PWM和高速脉冲PTO这两品种型。由于PTO方式可以有效控制脉冲数量和周期，所以被该系统采用。步进电机一旦在启动霎时发作高频脉冲增加的状况，会招致电机呈现失步等毛病。为此，步进电机在停止启动、运转、中止、高速运转、减速等阶段时，能够在PTO指令过程中运用多管线控制手腕。
结论
本文停止基于PLC与步进电机的气入手搬运机械手控制系统的设计，经过相关实验，证明了该机械手控制便当、定位准确，能够长期稳定的运转。在实践消费过程中能够分离需求来调整机械手动作流程，进步其顺应性。
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