基于PLC的气动吸盘式工业机械手设计

　　1 引言

　　在当今工业生产中应用工业机械手可把人类从危险、繁重的体力劳动中解放出来，同时可极大地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。物料搬运机械手在高温、重载、多粉尘的危险环境中应用普遍，不但减轻了工人的劳动强度，还大大提高了劳动生产率。本文主要对气动吸盘式工业机械手的机械结构和控制系统进行阐述。所设计的机械手根据实际工作现场需要，利用真空吸附方式抓取，可自动搬运镁合金板材。

　　2 机械手结构及动作

　　2.1 工作背景

　　镁合金板材生产线由熔炉、压铸机、传送带、切割机、物料传送装置等组成，现场工作环境温度高、噪声大，板材进行粗切割后，人工进行板材搬运劳动强度大，所需员工多，工作效率低，导致该岗位员工经常性流失，且人工搬运时容易对板材造成撞伤，影响板材的后续加工。

　　2.2 工作要求

　　根据生产线的实际要求，该工业机械手需能实现X、Y、Z 三个方向的移动，另外手爪能抓取和放开工件：(1)X、Y 方向移动范围为0～3500mm;(2)Z 方向移动范围为0～1800mm;(3)手爪采用气动吸盘式，能实现对工件的抓取和放松，最大吸附力为300N。

　　2.3 机械手总体结构

　　该工业机械手由支架、手臂和手爪组成，控制系统采用PLC+人机界面控制，机械手可以在X、Y、Z 三个方向上移动，并进行精确定位控制，在人机界面上可调节各轴的动作位置、速度、抓取工件等待时间并实时显示。机械手总体结构图如图1 所示。

　　3 机械手控制系统设计

　　3.1 控制要求

　　(1)通过机械手能实现工件的到位检测、自动抓放，可以对工件吸取位置的X、Y 值进行设置并保存，并可选择2/3 层堆放方式、小层距离堆放方式等。

　　(2)操作模式分为手动和自动两种。其中手动操作时，可以手动运行到任何一个位置，并可进行原点返回。自动模式下，先开启真空泵，按启动按钮后可进行自动抓放工件操作。分定位和工作两种方式。

　　(3)自动定位功能。因工件放置架每层焊接高度有误差，自动抓放料工件之前必须进行定位，即在正常抓取工件之前空载对每层的数据进行检测的操作。自动/手动选择开关选到自动档，工作/定位/选择开关选到定位，再按启动按钮，机柜面板上运行灯亮，机器先上后下，进行定位，定位结束后机器自动停止。

　　(4)自动计数功能。能实现对抓取工件数量自动计数，机械手每抓取一个工件，计数器值加一。

　　(5)参数可设定。在触摸屏上能进行参数设定，如工件类型、运行速度等。