基于PLC与触摸屏控制的搬运机械于的应用

　　0引言

　　搬运机械手以其具有一定的柔性、动作灵活等特点，用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，加快生产节拍，极大地提高了制造企业的生产效率和产品质量。所以在自动化生产线上下料作业中，特别是在有毒的、易燃易爆等恶劣环境内，得到广泛应用?。随着机器人技术的不断发展，简单、可靠、易于操作已成为机器人研制的准则。由于气动器件具有结构简单，造价较低，易于控制，维护方便的特点，而交流伺服电机具有运动参量易于控制等优点，从机械手工作的稳定性，可靠性，易操作性以及各种控制元器件连接的灵活性和方便性角度出发，本文设计了由可编程序控制器和触摸屏联合控制，由交流伺服电机和气缸为动力源的U型板搬运机械手。

　　1 U型板搬运机械手的结构与功能

　　U型板搬运机械手是整个冰箱生产线上自动化设备的一部分，其主要任务是将U型壳从折弯生产线搬运到另一条加工生产线上，同时转换U型壳姿态由竖直变为水平，整个工作循环小于15s。搬运机械手机械机构设计方案如图1所示，此图是利用PROE三维设计软件对整个机械手构建的模型图。该机械手主要由水平移动部分，竖直移动部分，开合横梁，大臂，小臂组成，水平方向上由交流伺服电机经行星齿轮，再通过齿轮齿条减速带动整个机械手在横梁上做水平直线运动;竖直方向上由交流伺服电机经滚珠丝杠减速带动关节做垂直直线运动;在末端由翻转气缸带动小臂绕轴线做旋转运动，夹爪由四个气缸驱动实现手爪的开合动作，真空吸盘利用真空吸附原理增加对U型板的夹持力，此外竖直方向的平衡气缸可以通过输出力平衡掉整个机械手的重力，而且同时还可以增加竖直方向的刚度。

　　2 U型板搬运机械手的气动原理

　　该机械手的翻转，夹持与吸附是通过相应的电控制的，而电磁阀的控制信号则由PLC发出。由于U型板的宽度是多样的故开合气缸选择带有刻度和端锁的气缸，该气缸可以根据传感器在表面刻度尺上的位置，来确定起动和停止的位置。两开合气缸由两个三位五通的电磁阀来控制，两个内支撑气缸由两个两位五通阀控制。当2DT和4DT，7DT和8DT通电且5DT和6DT断电时，开合气缸带动大臂，小臂由外向里移动，同时内支撑气缸带动挡板由里向外移动完成夹持U型板的动作，移动完成后2DT和4DT，7DT和8DT断电后，开合气缸处于保压状态并且两气缸被端锁固定，此时手爪夹持动作结束;当1DT和3DT，7DT和8DT通电且5DT和6DT也通电时，手爪开始移动，移动结束后1DT和3DT，7DT和8DT断电，此时手爪松开动作结束。由于两手臂夹持同一个U型板，故两翻转气缸由一个两位五通阀控制，当9DT通电时两翻转气缸带动两小臂上旋，断电后小臂下旋。当11DT和13DT通电时，4个真空吸盘开始抽真空，配合手爪夹持动作，增加夹持力保证手爪带动U型板运动时的安全性;当1lDT和13DT断电且10DT和12DT通电时，真空吸盘排真空，配合手爪松开动作，将U型板放置到生产线上。平衡气缸由精密减压阀控制，使气缸下腔保持在设定压力值上抵消机械手的重力，保证竖直交流伺服电机上下运动时输出力矩相等。系统气动回路如图2所示。由于该机械手采用气压传动，在设计时考虑了系统调压、调速、缓冲以及安全问题。尤其在旋转限位上除了加入了挡铁还加入液压阻尼器，用于吸收小臂旋转的能量，减少整个系统的振动。