隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用PLC技術(shù)來控制機(jī)械裝置，已得到愈來愈廣泛的運(yùn)用。目前，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里是一個(gè)研究的熱點(diǎn)，該系統(tǒng)主要包括機(jī)械手的設(shè)計(jì)、機(jī)械手的安裝、機(jī)械手的調(diào)試和PLC的控制指令編程、調(diào)試幾大部分。本文正是以機(jī)械手為研究對象，結(jié)合PLC軟件編程控制進(jìn)行了一系列的研究探討，最終設(shè)計(jì)出一套PLC在機(jī)械手分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。

目前機(jī)械手主要應(yīng)用于在工業(yè)制造業(yè)中，機(jī)械手的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。本文參考THJDME設(shè)備中上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手的動(dòng)作過程，首先分析機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，然后分析機(jī)械手的動(dòng)作過程，最后討論如何進(jìn)行控制。

一、機(jī)械手結(jié)構(gòu)

1.機(jī)械手的上料機(jī)構(gòu)

在機(jī)械手復(fù)位完成后，按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕，如果料筒光電傳感器檢測到有工件時(shí)，物料推出汽缸將工件推出至存放料臺(tái)。若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時(shí)警示黃燈閃爍，需要放入物料后黃燈才能熄滅。機(jī)械手將工件取走后，物料推出汽缸縮回，工件下落，物料推出完成。有再次物料推出信號時(shí)物料推出汽缸重復(fù)上一次的動(dòng)作。

2.成品分揀機(jī)構(gòu)

當(dāng)機(jī)械手將物料放到傳送帶上后，傳送帶的放料口傳感器檢測到物料時(shí)，變頻器啟動(dòng)，變頻器控制三相交流異步電機(jī)以一定的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，皮帶輸送工件，當(dāng)一號倉位電感傳感器檢測到金屬物料時(shí)，推料汽缸動(dòng)作，將對應(yīng)的金屬物料推入一號倉庫，物料入庫后，料槽光電傳感器檢測到有物料進(jìn)入倉庫時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)二號倉位顏色檢測傳感器檢測到白色物料時(shí)，二號導(dǎo)料汽缸動(dòng)作，將白色物料導(dǎo)入二號倉庫，倉庫光電檢測傳感器檢測到有工件進(jìn)入料槽時(shí)，導(dǎo)料汽缸縮回原位，同時(shí)電動(dòng)機(jī)停止；當(dāng)物料為黑色物料時(shí)，直接導(dǎo)入三號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件進(jìn)入料槽時(shí)，電動(dòng)機(jī)迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.停止、復(fù)位

（1）系統(tǒng)上電后，點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，將存放料臺(tái)、皮帶上工件清空，不得人為干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以免影響設(shè)備正常運(yùn)行。

（2）按下“停止”按鈕，所有部件在完成本周期后設(shè)備停止工作，警示紅燈亮。

4.斷電的處理

若突然斷電，設(shè)備立即停止運(yùn)行。電源恢復(fù)后，點(diǎn)動(dòng)“復(fù)位”按鈕，需再點(diǎn)動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕。

5.步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器

步進(jìn)電機(jī)用于控制機(jī)械擺臂的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)器通過PLC的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行精確定位。

6.自、手動(dòng)功能切換

在設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)了手動(dòng)和自動(dòng)功能。把機(jī)械手處于原位手動(dòng)或者自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動(dòng)”操作的位置時(shí)，同時(shí)操作相應(yīng)的手動(dòng)操作按鈕，就可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升、機(jī)械手的下降、機(jī)械手的左右移動(dòng)、機(jī)械手的夾緊和放松。按下手動(dòng)按鈕的同時(shí)“手動(dòng)”指示燈亮；如果進(jìn)行自動(dòng)操作，需要把手動(dòng)／自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“自動(dòng)”位置，這時(shí)機(jī)器的“自動(dòng)”指示燈亮，人工再操作手動(dòng)按鈕不起任何作用。

二、機(jī)械手動(dòng)作過程及控制

1.機(jī)械手整個(gè)系統(tǒng)氣動(dòng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，考慮大氣泵的壓力，要考慮退料汽缸、機(jī)械手臂、機(jī)械手懸臂、A倉汽缸、B倉汽缸、C倉汽缸的壓力，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮用哪種換向閥，要通過PLC編程軟件來控制電磁閥的通斷電，來控制機(jī)械手指的動(dòng)作。

2.搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制要求分析：

（1）此搬運(yùn)機(jī)械手是在兩個(gè)工作臺(tái)之間搬運(yùn)工件，其動(dòng)作比較簡單，故選用限位開關(guān)進(jìn)行定位。

（2）此機(jī)械手應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，因此，它應(yīng)該能夠按照控制程序自動(dòng)運(yùn)行，即具有自動(dòng)運(yùn)行模式。

（3）該搬運(yùn)機(jī)械手也具有手動(dòng)運(yùn)行模式，通過手動(dòng)操作，可以按照要求更改各限位開關(guān)的位置，從而改變搬運(yùn)工作的起始位置和終止位置，使其具有一定的靈活性。

三、PLC的選擇

通過比較分析PLC的軟件化與PC化個(gè)人計(jì)算機(jī)的價(jià)格，得出PLC的軟件化價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。PLC的軟件化與PC化個(gè)人計(jì)算機(jī)具有很強(qiáng)的通信功能、數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，我們可以方便地進(jìn)行人機(jī)交流的功能。

本課題在完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對物料分揀機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，讓機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)、連動(dòng)和延時(shí)等功能。這樣機(jī)械手控制系統(tǒng)既可以保證系統(tǒng)運(yùn)行符合要求，同時(shí)具有良好的協(xié)調(diào)運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化和柔性化。

（作者單位：李利，青島科技大學(xué)；

王玉菊，青島科技大學(xué)、萊蕪市高級技工學(xué)校）