MPS搬運單元吸吊式手臂結(jié)構(gòu)性能分析

修學(xué)強

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

MPS搬運單元吸吊式手臂結(jié)構(gòu)性能分析

修學(xué)強

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程學(xué)院，陜西 西安 710300)

通過模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)，可以真實地模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。本文結(jié)合MPS設(shè)備，對其搬運單元的真空吸吊結(jié)構(gòu)進行了性能分析，并對氣動回路進行了模擬仿真，達(dá)到了良好的應(yīng)用效果。

MPS；自動生產(chǎn)線；真空吸吊；性能分析

模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)(MPS)集中體現(xiàn)了機電一體化的技術(shù)實際應(yīng)用。MPS設(shè)備是一套開放式的設(shè)備，用戶可根據(jù)生產(chǎn)需要選擇設(shè)備組成單元的數(shù)量和類型，最少1個單元也可自成一個獨立的控制系統(tǒng)，而由多個單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)可以體現(xiàn)自動生產(chǎn)線的控制特點，較為真實地模擬出一個自動生產(chǎn)加工流水線的工作過程。

MPS系統(tǒng)中每個單元都具有最基本的功能，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院的MPS設(shè)備由6個基本組成單元組成，分別是上料檢測單元、操作手單元、加工單元、安裝單元、搬運單元和立體存儲單元，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在使用過程中，搬運單元是以氣動機械手臂的形式出現(xiàn)的，為了更好地提高其運動的穩(wěn)定性和控制的精確性，將原設(shè)備上的導(dǎo)軌架及附在上面的SMC氣動平行手指進行改造，實現(xiàn)吸吊吸取工件并配合導(dǎo)軌完成工件的轉(zhuǎn)運，從而實現(xiàn)其原來的工作過程。

圖1 MPS設(shè)備各組成單元

1 真空吸吊結(jié)構(gòu)

在低于大氣壓力下工作的元件稱為真空元件，由真空元件組成的系統(tǒng)稱為真空系統(tǒng)(或稱為負(fù)壓系統(tǒng))。以真空壓力為動力源，作為實現(xiàn)自動化的一種手段已廣泛用于輕工、食品、印刷、醫(yī)療、塑料制品以及自動搬運和機械手等各種機械，如真空包裝機械中包裝紙的吸附、送標(biāo)、貼標(biāo)和包裝袋的開起，機械手抓取工件，玻璃的搬運和裝箱，精密零件的輸送，印刷機械中的紙張檢測和運輸?shù)雀鞣N工序作業(yè)[1]。

真空發(fā)生裝置有真空泵和真空發(fā)生器2種，真空泵是吸入口形成負(fù)壓，排氣口直接通大氣，兩端壓力比很大的抽除氣體的機械，其主要用于連續(xù)大流量、適合集中使用且不宜頻繁起停的場合；真空發(fā)生器是利用壓縮空氣的流動而形成一定真空度的氣動元件，適合從事流量不大的間歇工作和表面光滑的工件。采用真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)可以更好地實現(xiàn)利用真空負(fù)壓行程的吸引力完成工件的自動吸放動作，通過使用真空發(fā)生器產(chǎn)生真空負(fù)壓,其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，使用壽命長，且產(chǎn)生的真空度(負(fù)壓力)可達(dá)88 kPa，吸入流量不大，但可控、可調(diào)、可靠，瞬時開關(guān)特性好，無殘余負(fù)壓。

MPS搬運單元真空吸吊裝置結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。當(dāng)檢測到工件來料后，真空發(fā)生器開始工作，牢固吸取工件，伸縮臂向上縮回，再由電動機旋轉(zhuǎn)，帶動整個吸盤結(jié)構(gòu)沿著導(dǎo)軌向左運動，到達(dá)左極限位置時電動機停止運動，伸縮臂向下運動，真空發(fā)生器停止工作，吸盤釋放工件，完成工件的搬運與抓舉工作，伸縮臂及真空吸吊結(jié)構(gòu)圖如圖3所示[2]。

圖2 MPS搬運單元真空吸吊裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖3 伸縮臂及真空吸吊結(jié)構(gòu)圖

2 吸盤結(jié)構(gòu)與工作特點

真空吸盤是直接吸吊物體的元件，是真空系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。吸盤通常是由橡膠材料和金屬骨架壓制而成，材料通常為丁腈橡膠與聚氨脂橡膠。

控制用真空回路如圖4所示，當(dāng)起動手動閥向真空發(fā)生器提供壓縮空氣即產(chǎn)生真空，對吸盤進行抽吸，當(dāng)吸盤內(nèi)的真空度達(dá)到調(diào)定值時，真空順序閥打開，推動二位三通閥換向，使控制閥切換，氣缸A的活塞桿縮回(吸盤吸著工件移動)。當(dāng)活塞桿壓下行程閥時，延時閥動作，同時手動閥換向，真空斷開(吸盤放開工件)，經(jīng)過設(shè)定時間延時后，控制閥換向，氣缸A的活塞桿伸出，完成一次吸放工件動作。

圖4 真空回路

3 結(jié)語

本文針對MPS設(shè)備搬運單元的真空吸吊手臂的工作過程與氣動控制方式進行了簡單的分析，但對于其在PLC控制下的全自動運行、組態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)通信等方面有待進一步分析與論證。

[1] 張金萍.基于自動上料機械手的液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化，2013,35(11)：153-156.

[2] 羅湛.基于PLC的卸料機械手設(shè)計[J].液壓與氣動，2011(5):1-3.

責(zé)任編輯鄭練

MPSHandlingUnitSuctionPerformanceAnalysisofArmStructure

XIU Xueqiang

(Mechanic and Electronic Engineering, Shaanxi Institute of Technology, Xi′an 710300, China)

Through abbreviation of modular production system，an automatic production line of work process can be truly simulate, in combination with MPS equipment, did the handling unit vacuum suction hanging structure performance analysis including the pneumatic circuit simulation, which obtained a good application effects.

MPS, automatic production line, vacuum suction hanging, performance analysis

TH 128

:A

修學(xué)強(1972-)，男，碩士，副教授，主要從事機電及模具方面的設(shè)計、教學(xué)等方面的研究。

2014-07-24