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1、94液压与气动2010年第12期分拣机械手设计黄崇莉,刘菊蓉DesignonsortingmanipulatorHUANGChongl,iLIUJurong(陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003)摘要:针对环形输送线的特点,设计一种基于PLC控制的教学型气动机械手,实现对物体的分拣。文中阐述了机械手结构设计、气路传动系统设计以及PLC控制系统设计等具体内容。关键词:机械手;气压传动;可编程控制器中图分类号:TH138文献标识码:B文章编号:10004858(2010)120094031引言气动技术是以压缩空气为工作介质,进行能量传递或信号传递的工程
2、技术,是实现工业自动化的重要手段之一。特别是电气可编程控制技术与气动技术相1.旋转运动气缸2.升降运动气缸3.伸缩运动气缸结合,使整个系统的自动化程度更高,控制方式更灵4.手爪5.环形输送带活,性能更加可靠;由于气压传动系统使用安全、可靠,图1分拣机械手总体结构图可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶上,使机械手做旋转运动,旋转最大角度180,角度可劣环境下工作,而气动机械手作为机械手的一种,具有任意调整。机械手升降运动和水平运动气缸选用同型结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污号,为双作用气缸,脚座式安装。手爪采用具有自锁性染环境,易实现无
3、级调速、过载保护等优点,广泛应用性能的夹持式。制造业、半导体及家电行业、化工、食品和药品包装、精3分拣机械手气动回路设计密仪器、物流等。根据工件分拣机械手的要求,在驱动系统中气缸本文研制的机械手是针对实验室的环形输送带,的运动方式主要有两种:(1)直线运动(缸体固定,活用来完成对环形输送带上传送的工件进行分拣,它能塞杆运动);(2)摆动(缸体固定)。其气动驱动系统根据工件的颜色或材质进行分拣的,将分拣后的工件原理图如图2所示。进行分类堆放,并能对工件的个数进行计数和显示、也可以对工件进行称重分类。2机械手的总体结构机械手的种类很多,有直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式机械手、
4、水平关节式、垂直关节式等。本文设计的机械手采用圆柱坐标式,其结构尺寸小、动作灵活。工件分拣机械手的结构主要由机座、立柱、水平手臂、垂直手臂和手爪组成。其中机座采用摆动气缸进行驱动,手爪采用单活塞杆双作用气缸驱动。机械手的动作基本有伸缩、升降、左右旋转、取物和放物等动图2气动驱动系统原理图作。其总体结构如图1所示。机械手旋转运动选用齿轮齿条式摆动气缸。摆动收稿日期:20100706气缸是通过连接在活塞上的齿条使齿轮回转的一种摆作者简介:黄崇莉(1965),女,陕西西安人,硕士,副教授,动气缸,为双作用气缸。安装在升降运动的导杆汽缸主要从事机电设备控制与检测教学和科研工
5、作。2010年第12期液压与气动95气动系统包括3个三位四通电磁换向阀、1个二表1PLC控制系统输入/输出(I/O)端口分配位二通电磁阀、3个气缸、3个调压阀、8个单向调速输入信号输出信号阀、消声器(若干)等。调速阀控制气缸上升和下降、输入点输出点伸长和缩短、摆动过程中的速度,防止速度过大对物料设备名称代号设备名称代号编号编号及机械手臂的冲击;三位四通电磁换向阀是改变气缸启动按钮SB1X0下降电磁阀YV1Y0的运动方向;手爪的动作是由二位二通电磁阀控制的。停止按钮SB2X1夹紧电磁阀YV2Y14控制方式设计4.1分拣机械手动作过程分析复位按钮SB3X2上升电磁阀YV3Y2
6、分拣机械手操作方式分为手动操作方式、回原位下限光电开关SQ1X3放松电磁阀YV4Y3操作方式和自动操作方式,自动操作方式包括单步、单上限光电开关SQ2X4右移电磁阀YV5Y4周期和连续运行;连续运行又分为以颜色分拣、材质分右限光电开关SQ3X5左移电磁阀YV6Y5拣和重量分拣。在环形输送带上装有反射式色彩传感顺时针旋转器、材质检测传感器,在环形输送带旁有一台重量传左限光电开关SQ4X6电磁阀YV7Y6感器。称重台处光电逆时针旋转SQ5X7YV8Y7机械手的初始位置停在原点,按下启动按钮,机械开关电磁阀手将依次完成下降夹紧(停3s)上升右移至称传送带电机0处光电开关SQ6
7、X10KM1Y10重台正上方再下降至下限位放松(停5s)夹紧控制接触器(停3s)再上升至下限位右移至右限位不旋转/90处光电开关SQ7X11重量显示HLP1Y11顺时针旋转90/顺时针旋转180下降至下限位180处光电开关SQ6X12Y12放松(停5s)上升不旋转/逆时针旋转90/逆时针有无工件光电开关SQ8X13个数显示HLP2Y13旋转180左移至左限位(原点),若原点下方有工件则重复上面动作进行下一个周期。旋转方向和角度由红颜色信号U01X14Y14颜
