一种基于PLC控制的五个自由度气动配料机械手

　　目前国内外市场上存在的气动机械手的种类繁多, 大体上可以分为3类: 第1类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序, 以完成各项规定的操作; 第2类是需要人工才做的, 称为操作机。主要是通过操作机来完成特定的作业。第3类是专用机械手, 主要附属于自动机床或自动生产线上, 用以在复杂的环境下解决上下料和工件传送的问题。少数机械手的工作程序是固定的, 而绝大部分的机械手的控制程序能随着工况的改变而改变的。

　　针对目前市场上应用于配料领域的专用机械手相对较少的情况, 我们研制了一种基于PLC控制的并能实现往复运动多功能气动配料机械手, 该机械手不仅能够应用于配料领域还能应用于制药等其他相关领域, 是一种具有重复精度高, 易于控制的新型机械设备。

　　1 气动配料机械手总体结构及功能

　　气动配料机械手的外部结构如图1所示: 该机械手外部结构主要是由机械接触式无杆气缸, 薄型摆动气缸, 方型升降气缸, 取料架, 配料台以及加紧气缸组成。主要是为了实现如下功能: 首先将需要进行调配的料品按照设定好的顺序依次放在取料架的料杯中,(在取料架上每一个放置料杯的位置上均放有一个电子称, 图中未给出): 当接通电源, 由上位机给出控制信号, 机械手处于等待状态, 当取料架上的料杯重量达到程序设定的标准时, 电子称会发出信号, 机械接触式无杆气缸执行动作1 (水平往复运动), 当到达发出信号的电子称位置时, 由方型升降气缸执行动作2(下降运动), 此时夹紧气缸执行动作5(夹紧料杯), 在取料架上把料杯夹紧, 方型升降气缸执行动作2 (上升运动), 当上升到达设定的位置时, 由薄型摆动气缸之行动作3(向左摆动), 摆动到配料台上发出信号的料杯正上方时, 再由方型升降气缸执行动作2(下降运动),当下降到设定位置时, 此时有薄型摆动气缸2执行动作4(翻转运动)将料杯中的料品倒入配料台中的相应的杯中。此时机械手在由摆动气缸执行动作3(向右摆动), 当摆动到取料架一侧时, 则由械接触式无杆气缸执行动作1(水平往复运动)使得机械手回到初始抓取料杯的位置时。最后执行动作5把料杯放回原位,机械手完成一次配料的动作, 继续等待下一次信号。整套动作的实现是由气动三联件为该机械手提供动力源。

　　2 配料机械手气动控制系统

　　2. 1 配料机械手的气动回路设计

　　图2的( 1)为机械接触式无杆气缸, 它的主要作用是配合机械手完成动作1; ( 2)为薄型摆动气缸, 它的作用主要是在配料的过程中完成动作3; ( 3)为气动三联件, 它的作用主要是为装置提供气源; ( 4)为方形升降气缸, 主要作用是控制机械手上升下降; ( 5)为夹紧气缸, 主要作用是夹取料杯。