四自由度氣動(dòng)機(jī)械手及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林梓九

一、機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述

機(jī)械手主要由手指、手腕、手臂等運(yùn)動(dòng)部件組成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。它有手臂升降氣缸A、手臂伸縮氣缸B、夾緊氣缸C、手腕回轉(zhuǎn)氣缸D、手臂擺動(dòng)氣缸E氣動(dòng)元件及輔助元件。其工作方式的選擇可以很方便地在操作板上表示出來(lái)，如圖2。

1.現(xiàn)場(chǎng)器件與PLC內(nèi)部等效繼電器地址編號(hào)對(duì)照表(見(jiàn)表1)

2．動(dòng)作順序執(zhí)行表

該機(jī)械手的控制要求：手動(dòng)啟動(dòng)后，能從第一個(gè)動(dòng)作開(kāi)始自動(dòng)延續(xù)到最后一個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作順序見(jiàn)表2。

3．可編程控制器的選型

由系統(tǒng)的輸入輸出選擇可知，輸入信號(hào)全部為開(kāi)關(guān)量以“三菱”FX0N-40MR型可編程控制器為例，其輸入點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16點(diǎn)，繼電器輸出方式，電源為AC100～240V，50/60HZ，可直接采用原控制電源AC 24V，滿足要求。

二、程序設(shè)計(jì)

1．系統(tǒng)的組成

操作系統(tǒng)包括回原點(diǎn)程序 、手動(dòng)單步操作程序和連續(xù)操作程序，如圖4。

（1）回原位程序如圖 5所示。用S10～S14作回零操作元件。應(yīng)注意，當(dāng)用S10～S19作回零操作時(shí)，在最后狀態(tài)中在自我復(fù)位前應(yīng)使特殊繼電器M8043置1。

（2）手動(dòng)單步操作程序如圖6 所示。

（3）自動(dòng)操作程序如圖7所示。當(dāng)機(jī)械手處于原位時(shí)，按啟動(dòng)X0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，驅(qū)動(dòng)上升Y0，當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位使行程開(kāi)關(guān)X1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，而S20自動(dòng)復(fù)位。S21驅(qū)動(dòng)Y1手臂正擺，當(dāng)?shù)竭_(dá)正擺限位使行程開(kāi)關(guān)X2接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，驅(qū)動(dòng)Y2手臂伸出，當(dāng)?shù)竭_(dá)伸出限位使行程開(kāi)關(guān)X3接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23，驅(qū)動(dòng)Y3置位夾緊，延時(shí)1秒，以使電磁力達(dá)到最大夾緊力，同時(shí)夾緊指示燈亮。當(dāng)T0接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24，驅(qū)動(dòng)Y4手腕正轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)限位，X4接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S25， 驅(qū)動(dòng)Y3復(fù)位放松，夾緊指示燈滅，電磁力放松，為了使電磁力完全失掉，延時(shí)1秒。延時(shí)時(shí)間到，T1接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S26，驅(qū)動(dòng)Y5手腕反轉(zhuǎn)， X5接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27，驅(qū)動(dòng)Y5 手臂反擺。X6接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S30 驅(qū)動(dòng)Y7縮進(jìn)，X7接通，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S31驅(qū)動(dòng)Y10下降， X10接通，返回初始狀態(tài)。

2．PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際安裝接線圖

（I/O 端口分配接線圖見(jiàn)圖8）

（作者單位：廣東省工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校）