小型搬运机械手结构及plc控制系统的设计

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1、万方数据EquipmentManufactringTechnologyNo．3，2010小型搬运机械手结构及PLC控制系统的设计李雪静。杜玉红’(天津工业大学机电学院。天津300160)摘要：介绍了小型搬运机械手的工作背景和机械机构的设计过程，阐述了PLC对机械手控制的软、硬件设计及PLC的I／O分配点。并给出了机械手在PLC控制下自动过程的工作漉程图以及自动控制的梯形图。关键词：机械手；PLC；控制；接线图中图分类号：TP241文献标识码：A随着科学技术的进步，机械在现实生活中的普遍应用，以及我国机械自动化的不断提高，机械手已经被广泛

2、应用。机械手在控制器的控制下，可以模仿人的手、腕、臂的动作，按照固定的动作流程进行工作。因此，在许多的工业领域可以代替人的劳动，达到生产自动化。使用机械手，不但降低的人的体力劳动，减少人力资源的浪费，而且提高了工作效率，为企业带来更大的经济效益，更有利于企业的发展。机械手的控制，可以用单片机来控制，也可以用PLC来控制。但使用单片机进行控制，需要有相当的研发力量和行业经验，才能使系统稳定可靠地运行；而用PLC控制，相对简单并且信号处理时间短，速度快，可靠性高，容易维护。因此，PLC在机械手的控制领域被越来越广泛的使用。1机械手的动作要求

3、和结构设计1．1工作背景生产线上有两个传输线和—个自动装箱机械手。传输带1是使用来传送阀体的，传输带2是用来传送箱子的。两个生产线上都有传感器，是用来控制传输线的运动。初始时，机械手处于复位状态，控制系统检测是否传输带1上已经有一个阀体停在指定位置，传输带2上已经有一个箱子停在指定位置上。首先，机械手将传输带I上的阀体移到传输带2的箱子里，同时传输带1将另—个阀体传送到指定位置后停止移动，接着机械手将传输带1上的阀体移到箱子里，同时传输带l又将一个新阀体传送到指定位置后停止，接着机械手将阀体移到箱子里，直到箱子装满了，传输带2运动，把装

4、满阀体的箱子移走，送来一个空箱子，待第二个箱子到达指定位置后，传输带2停止运动，与此同时传输带1也将一个阀体送到位后停止，待两个传输带都停止后，机械手又开始新的装箱工作。1．2工作要求机械手机械设计要求：根据生产线的要求，该装箱机械手需要有一个绕竖轴的旋转，一个横轴方向的移动，—个竖轴方向的移动，一个手爪的抓取和放开动作。(1)旋转动作。旋转角度范围为2700；文章编号：1672—545X(2010)03-0058-02(2)竖轴移动。竖轴移动范围0—750nm'l。(3)横轴移动横轴移动范围0．750m／n。(4)末端执行结构。气动的

5、手爪，能实现对工件的夹紧和放松，能抓起2kg的重物。1．3机械手的结构设计根据机械手的工作背景以及工作要求，选取不同型号的双作用气压缸来实现机械手的竖向升降、横向伸缩、手爪的抓紧以及放松等作，机械手的旋转动作通过使用单叶片式摆动气压缸来实现，将摆动气压缸放在竖向气缸的下面，这样机械手的驱动系统只需要一个适当的气压泵，就可以驱动机械手动作，并且气压传动动作迅速，反应快，维护简单，工作介质清洁，不存在变质问题。考虑到经济因素，气压传动的成本相对较低。摆动气压缸的选择。根据工作压力以及额定转速来选择摆动气压缸，由于摆动气压缸放置在竖向气压缸的

6、底部，所以摆动气压缸要提供较大的转矩，因此摆动气压缸在选择时，要注意输出周径应该较大一些。2机械手的控制设计2．1机械手的控制要求(1)通过机械手实现物品的到位自动检测、搬运、传输等功能。(2)功能上分手动和自动两个设计。手动时，由—个按钮控制(不带锁)，第一次按下按钮，机械手复位，然后每次按下时，机械手执行一步，直到完成所有动作；自动时，由启动、停止、急停按钮来控制。要求分清停止和急停的功能；停止时，机械手执行完此次任务后，回到复位状态而停止；急停时，机械手无条件的立即停止，但是注意机械手爪上如有物体，应注意抓紧防止手爪松动而使物体落

7、下。(3)要求有指示灯进行功能指示，如：手动，自动指示灯、启动指示灯、停止指示灯等。(4)设计计数功能，每抓取—个物件计数器值加一。计数器显示抓取的总个数。收稿日期：2009—12—13作者简介：李雪静(1987一)，女，天津人。本科学生，研究方向为机电—体化。58万方数据《装备制造技术))2mo年第3期2。2硬件系统设计(1)I／0点数的确定。输入——控制按钮需要6个，限位传感器需要8个，检测手爪是否抓起物体的压力传感器需要1个，检测箱体和阀体是否到位的光电传感器需要2个。共需要17个输入点；输出——按钮指示灯需要4个，计数器需要1个

8、，电磁阀手动自动选择开关点动启动停止急停复位右麓限位传感嚣sl左旋限位传感器鸵竖向下降限位传感嚣s3竖向上升限位传感雒s4横向缩回限位传感器耶横向伸出限位传癌器s6手抓抓羹限位传感嚣s7手抓橙开限位传感嚣锑