PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)

        PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在了以氣動(dòng)機(jī)械手為代表的自動(dòng)化設(shè)備之中。作為具有便于操作、成本低廉等諸多優(yōu)勢(shì)的自動(dòng)化設(shè)備，氣動(dòng)機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中取得了良好的效果。將PLC技術(shù)應(yīng)用在控制系統(tǒng)之中，更是增強(qiáng)了氣動(dòng)機(jī)械手操作時(shí)的靈活性，無(wú)論是生產(chǎn)質(zhì)量還是生產(chǎn)效率，都得到了顯著的提升。 氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        在對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)當(dāng)對(duì)企業(yè)的實(shí)際情況和控制要求加以明確，在此基礎(chǔ)上開展設(shè)計(jì)工作，往往可以取得事半功倍的效果。例如，某企業(yè)現(xiàn)有高低溫箱的具體內(nèi)部尺寸如下：長(zhǎng)度為575mm；寬度為440mm，高度為700mm。該高低溫箱對(duì)應(yīng)變送器的具體尺寸如下：長(zhǎng)度為138mm；寬度為130mm；高度為197mm，且該變送器重量約為4.95kg[2]。那么，設(shè)計(jì)人員不僅可以根據(jù)上文所列舉的高低溫箱尺寸、變送器尺寸及重量，完成對(duì)容積的計(jì)算工作，還可以對(duì)所容納變送器的尺寸及重量加以明確。該企業(yè)所應(yīng)用框架層數(shù)為兩層，每層排數(shù)為兩排，每排可容納變送器數(shù)量為四臺(tái)。為了保證框架能夠不受任何阻礙的被放入高低溫箱的內(nèi)部，框架四角分別安裝了能夠承受其總重量的輪子，這樣做的目的是保證框架能夠從工作臺(tái)上被直接推入到高低溫箱內(nèi)部。在對(duì)變送器位置進(jìn)行確定時(shí)所應(yīng)用的，主要是框架平板所對(duì)應(yīng)的定位板。以需要放置在框架之上的變送器尺寸為依據(jù)，氣動(dòng)機(jī)械手能夠在框架內(nèi)完成對(duì)工位進(jìn)行搬運(yùn)和放件的工作。另外，在實(shí)踐過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)，氣動(dòng)機(jī)械手搬動(dòng)變送器時(shí)的運(yùn)動(dòng)路徑為直線，由于框架每層排數(shù)為兩排，每排可容納變送器數(shù)量為四臺(tái)，因此，最終確定的方案為：左右方向移動(dòng)三位氣缸，前后方向移動(dòng)五位氣缸。
        如果以直角坐標(biāo)系為依據(jù)對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，可將其分為以下六個(gè)部分：其一，底座；其二，升降氣缸，這部分的作用是保證氣動(dòng)機(jī)械手可以沿著Z軸的方向上下運(yùn)動(dòng)，保證框架兩層能夠同時(shí)開展工作；其三，左右方向移動(dòng)三位氣缸，氣動(dòng)機(jī)械手可以根據(jù)這部分的移動(dòng)，以Y軸為方向完成在兩排之間對(duì)變送器進(jìn)行擺放的操作；其四，前后方向移動(dòng)五位氣缸，氣動(dòng)機(jī)械手可以根據(jù)這部分的移動(dòng)，以X軸為方向完成在任意位置上對(duì)變送器進(jìn)行擺放的操作；其五，短行程氣缸，這部分的作用是控制氣動(dòng)機(jī)械手拿起和放下的動(dòng)作；其六，氣動(dòng)手爪，這部分的作用是完成夾緊以及放開的動(dòng)作。多位置氣缸是該氣動(dòng)機(jī)械手主要應(yīng)用的氣缸，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際需求，將不同長(zhǎng)度的氣缸進(jìn)行連接，以此來(lái)保證動(dòng)作的靈活性和定位的精確性，需要注意的一點(diǎn)是，需要進(jìn)行連接的氣缸，應(yīng)當(dāng)具有完全相同的活塞直徑。除此之外，PLC可以通過(guò)對(duì)電磁閥進(jìn)行控制的方式，完成任意氣缸的動(dòng)作。對(duì)活塞桿速度進(jìn)行控制的方式，則以單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量為主，氣動(dòng)機(jī)械手則通過(guò)重量對(duì)氣爪進(jìn)行平衡，以此來(lái)保證運(yùn)行的平穩(wěn)性，在最大程度上實(shí)現(xiàn)“輕拿輕放”的目標(biāo)。

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        在對(duì)應(yīng)用于氣動(dòng)機(jī)械手之上的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，氣動(dòng)機(jī)械手所對(duì)應(yīng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、功能及控制需求同樣是需要設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的部分，換句話說(shuō)，只有以上文所提及的因素為基礎(chǔ)，才能保證所涉及PLC控制系統(tǒng)能夠在最大程度上滿足氣動(dòng)機(jī)械手具有的需求。如果氣動(dòng)機(jī)械手包含氣缸的數(shù)量為四個(gè)，且執(zhí)行任意動(dòng)作時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行控制的部件包括單電控電磁閥一個(gè)、雙電控電磁閥三個(gè)，同時(shí)還設(shè)有指示燈一個(gè)。那么，在對(duì)該氣動(dòng)機(jī)械手所對(duì)應(yīng)的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)明確輸入點(diǎn)數(shù)量為七個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)量為八個(gè)，另外，在確定可編程控制器的型號(hào)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)以控制信號(hào)數(shù)量作為主要依據(jù)，文中應(yīng)用的可編程控制器具體型號(hào)為FX2N—48MR。
        正式開始設(shè)計(jì)工作的第一步，應(yīng)當(dāng)是對(duì)PLC和氣動(dòng)機(jī)械手所對(duì)應(yīng)I/O表進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，然后再根據(jù)制作完成的I/O表，完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)工作。文中所討論設(shè)備提出的控制要求如下：氣動(dòng)機(jī)械手所處工位為1號(hào)工位，氣爪放松，并設(shè)置為“復(fù)位”。因此，設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中，始終都應(yīng)當(dāng)保證氣缸伸出、氣爪放松。待氣動(dòng)機(jī)械手上電、復(fù)位之后，指示燈開始閃爍。此時(shí)，如果有工件位于1號(hào)工位處，氣動(dòng)機(jī)械手則需要在第一時(shí)間啟動(dòng)，并進(jìn)入正式工作狀態(tài)，此時(shí)，氣壓降至手臂降位。正常情況下，在對(duì)工件進(jìn)行抓取時(shí)，都會(huì)設(shè)有與之相對(duì)應(yīng)的傳感器，如果沒有設(shè)置傳感器，則需要對(duì)定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置，只有這樣才能保證氣動(dòng)機(jī)械手在放置工件時(shí)，具備應(yīng)有的穩(wěn)定性。在對(duì)工件進(jìn)行裝配時(shí)，首先需要?dú)飧紫聣?，然后再抓取并抬起工件，接下?lái)需要進(jìn)行的步驟是將氣缸向4號(hào)工位處進(jìn)行移動(dòng)，最后下壓并完成工件的放置即可。再完成上述步驟后，氣缸還需要進(jìn)行再一次的伸出和復(fù)位，至此，一個(gè)工作周期告一段落。在這個(gè)過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)人員完成的工作還包括對(duì)PLC控制程序的功能圖進(jìn)行編制，并將其向梯形圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化，只有這樣才能保證氣動(dòng)機(jī)械手在執(zhí)行動(dòng)作的過(guò)程中，具備較高的自動(dòng)化水平以及有效性。
參考文獻(xiàn)：李秋芳.氣動(dòng)機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用2017年11期