李曉強(qiáng)

（廣東省交通運(yùn)輸高級(jí)技工學(xué)校，廣東 佛山 528000）

淺談電氣專業(yè)維修電工高級(jí)機(jī)械手的學(xué)習(xí)

李曉強(qiáng)

（廣東省交通運(yùn)輸高級(jí)技工學(xué)校，廣東 佛山 528000）

當(dāng)前和今后的一個(gè)時(shí)期，是我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)、開創(chuàng)中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)新局面的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。建設(shè)小康社會(huì)需要科技創(chuàng)新，離不開技能人才。“全國(guó)人才工作會(huì)議”、“全國(guó)職教工作會(huì)議”都強(qiáng)調(diào)要把“提高技術(shù)工人素質(zhì)、培養(yǎng)高技能人才”作為重要任務(wù)來抓。當(dāng)今世界，誰掌握了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)并擁有大量技術(shù)嫻熟、手藝高超的技能人才，誰就能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，創(chuàng)出自己的品牌；誰就能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。科學(xué)技能是財(cái)富，操作技能也是財(cái)富，而且是重要的財(cái)富?，F(xiàn)代化生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得好的控制品質(zhì)。目前，在電氣控制領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外普遍采用機(jī)械手操作。

維修電工；技能人才；操作技能；機(jī)械手

根據(jù)《維修電工國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)》的要求，高級(jí)維修電工理論知識(shí)考核范圍包括：繼電控制電路、交直流傳動(dòng)系統(tǒng)、電子線路等知識(shí)的讀圖、測(cè)繪、分析、調(diào)試與維修。考核深度要求掌握電氣圖測(cè)繪地步驟和方法，熟悉機(jī)床電路的組成、原理及常見故障；掌握PLC的基本指令表，熟悉編程技巧，掌握編程軟件的使用方法，熟悉PLC常見故障的類型和解決方法等，其中可編程邏輯控制器理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)操都占到30%甚至更多。從現(xiàn)代生活需求還是工業(yè)發(fā)展方向，都需要高技能復(fù)合型人才?？上攵瑢?duì)于可編程控制器的學(xué)習(xí)需要不斷地深入。在多次的高級(jí)維修電工理論知識(shí)培訓(xùn)考核中，機(jī)械手類題目就多次出現(xiàn)，從專業(yè)的知識(shí)方面來看，機(jī)械手學(xué)習(xí)的綜合知識(shí)面廣，涉及知識(shí)較多；從邏輯思維方面來看，在現(xiàn)代化的生產(chǎn)生活中，社會(huì)分工逐步細(xì)化，生產(chǎn)設(shè)備越來越精密，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備越來越復(fù)雜，機(jī)械手控制精細(xì)化，同時(shí)可以很好地鍛煉學(xué)生邏輯思維方面的能力。

一、機(jī)械手背景

機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。它是機(jī)器人的一個(gè)重要分支。特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲倦，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到應(yīng)用。

1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。在1962年，美國(guó)聯(lián)合控制公司又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。同年，美國(guó)機(jī)械制造公司也試驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手，該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降，采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。這兩種出現(xiàn)在60年代初的機(jī)械手，是后來國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。目前，機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。對(duì)于我們維修電工高級(jí)工學(xué)習(xí)機(jī)械手來說是比較復(fù)雜的，通過我的教學(xué)和觀察，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和技巧還有待提高。

二、機(jī)械手結(jié)構(gòu)及工作原理

結(jié)合維修電工考證和《國(guó)家職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)》要求，我校與企業(yè)聯(lián)合研制出針對(duì)考證訓(xùn)練地模擬機(jī)械手，大概分為3個(gè)模塊：（1）送料機(jī)構(gòu)；（2）抓取機(jī)構(gòu)；（3）分揀系統(tǒng)；采用電磁閥氣動(dòng)控制。送料機(jī)構(gòu)有物料檢測(cè)，當(dāng)料槽有物料時(shí)，物料檢測(cè)傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)，通過程序控制電磁閥，送料氣缸推出物料，等待機(jī)械手抓??；抓取機(jī)構(gòu)有3個(gè)自由度的控制，每個(gè)自由度都規(guī)定初始位置，當(dāng)物料放于指定位置時(shí)，機(jī)械手開始動(dòng)作下降，夾緊物料；此過程需要位置傳感器來檢測(cè)抓取物料的精確度；取完后，機(jī)械手要放物料在分揀系統(tǒng)中。該系統(tǒng)由傳送帶帶動(dòng)，有物料檢測(cè)、顏色檢測(cè)、金屬檢測(cè)，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，分揀到不同的收料處。機(jī)械手控制涉及氣動(dòng)、電磁閥控制、傳感器檢測(cè)、機(jī)械位置調(diào)整、硬件電路接線調(diào)試綜合能力訓(xùn)練，所以學(xué)習(xí)起來比較費(fèi)勁。經(jīng)過3年的教學(xué)，總結(jié)出自己的一套學(xué)習(xí)方法。

三、機(jī)械手學(xué)習(xí)

對(duì)于機(jī)械手，模塊化學(xué)習(xí)是很重要的，使用時(shí)要根據(jù)各個(gè)模塊的功能有針對(duì)地做練習(xí)，這樣學(xué)習(xí)起來會(huì)很容易上手。下面介紹模塊化分步學(xué)習(xí)的方法及注意事項(xiàng)。

（1）對(duì)于機(jī)械手結(jié)構(gòu)，我們把它分為3個(gè)模塊來學(xué)習(xí)，如圖1所示。供料單元、搬運(yùn)單元、分揀單元；第一模塊上料檢測(cè)單元，此模塊又可分為物料檢測(cè)、推送物料、循環(huán)供料；物料檢測(cè)主要用于入料口，并在需要時(shí)將料倉(cāng)中物料送至抓取搬運(yùn)平臺(tái)，為搬運(yùn)單元做好準(zhǔn)備。在物料檢測(cè)過程中需要注意調(diào)整檢測(cè)傳感器的靈敏度，因?yàn)檫@是機(jī)械手搬運(yùn)過程的第一步中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，如果這里檢測(cè)出現(xiàn)錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致搬運(yùn)單元過程的失敗。此過程需要循環(huán)進(jìn)行，下一次何時(shí)開始推送物料要看機(jī)械手把第一次的物料是否安全無誤地搬運(yùn)到指定位置，這是供料單元在程序編寫過程中要注意的。

（2）搬運(yùn)單元，在整個(gè)搬運(yùn)系統(tǒng)中，此環(huán)節(jié)最為重要、復(fù)雜。涉及到機(jī)械知識(shí)、氣動(dòng)控制、傳感器知識(shí)、PLC程序控制設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。在機(jī)械手搬運(yùn)過程中涉及到許多傳感器限位控制，每一個(gè)動(dòng)作都需要傳感器來檢測(cè)，那么在機(jī)械手從原位開始伸出、下降、抓取、上升、旋轉(zhuǎn)、下降、松開、上升、轉(zhuǎn)到原位，這個(gè)過程需要調(diào)整每個(gè)電磁閥動(dòng)作的先后順序，這是首要步驟；然后需要每一動(dòng)作都要準(zhǔn)確到位，這將影響到抓取物料。如何確保物料精準(zhǔn)的抓取，這里要分步進(jìn)行。把抓取的動(dòng)作分步細(xì)化，上述每個(gè)動(dòng)作用傳感器檢測(cè)準(zhǔn)確到位后在進(jìn)行整體調(diào)試，這樣可以避免在調(diào)試過程中重復(fù)調(diào)整機(jī)械手抓取的準(zhǔn)確性。程序的編寫也有多樣性，根據(jù)PLC型號(hào)的不同，有不同的編寫方式，這里重點(diǎn)說明三菱FX2N型號(hào)的PLC。大家都知道一般指令編寫都是沒有問題的，在注意整個(gè)機(jī)械手動(dòng)作過程后一步步編寫，確保每個(gè)動(dòng)作完成后復(fù)位即可。與其他PLC比較拿一般指令編寫無太大差別，但是要拿步進(jìn)指令編寫的話，這里就很簡(jiǎn)單了。三菱FX2N-PLC步進(jìn)指令有個(gè)很大的好處在于它的每一步程序動(dòng)作完成后，下一步不需要考慮它的復(fù)位問題，這可以大大簡(jiǎn)化了機(jī)械手搬運(yùn)過程的程序量，和一般指令比起來簡(jiǎn)單了許多。

（3）分揀單元，作為最后的分揀系統(tǒng)，我們能夠正確的認(rèn)清每個(gè)傳感器的功能，把相應(yīng)的物料通過傳感器檢測(cè)出來分流出去即可，此過程程序?qū)懛ㄓ袃煞N方法。一種方法是按照動(dòng)作順序到分揀單元時(shí)編寫；另一種方法是在機(jī)械手動(dòng)作之初，也就是原位的時(shí)候把分揀系統(tǒng)程序加入，在機(jī)械手完成抓取動(dòng)作后回到原位的同時(shí)開始分揀物料，同時(shí)也不影響下次抓取物料，此過程是同步的。這兩種方法根據(jù)自己的實(shí)際情況，采用適合自己的。

機(jī)械手的學(xué)習(xí)需要認(rèn)真考慮多方面的因素，本課程是一門綜合性課程，涉及到電氣專業(yè)基本類課程，所以想學(xué)好本課程，基礎(chǔ)是關(guān)鍵。對(duì)于上述學(xué)習(xí)方法，涉及到機(jī)械手實(shí)訓(xùn)設(shè)備的類型，對(duì)于一般維修電工考證使用機(jī)械手，這種學(xué)習(xí)方法可以滿足，但涉及到精準(zhǔn)定位抓取物料類型，需要使用編碼器來記錄數(shù)據(jù)的，這種方法可以借鑒。對(duì)于我們經(jīng)常用得FX2N系列PLC，編寫程序通常使用兩種方式，一種是基本指令編寫程序；另一種是利用FX2N系列PLC的步進(jìn)指令進(jìn)行編寫；這兩種方法都可以對(duì)機(jī)械手進(jìn)行編程，個(gè)人建議使用第二種方法。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，思路比較清晰，程序模塊化，比較容易上手。

對(duì)于上述學(xué)習(xí)方法，結(jié)合維修電工考證指導(dǎo)，在我多次培訓(xùn)學(xué)生后總結(jié)出。學(xué)習(xí)機(jī)械手，重點(diǎn)需要模塊化，對(duì)于機(jī)械手本身也需要模塊化學(xué)習(xí)，模塊分得越詳細(xì)越好，當(dāng)然程序同樣也可進(jìn)行模塊化編程，兩者同時(shí)進(jìn)行，在我們學(xué)習(xí)機(jī)械手則很輕松。在我國(guó)已經(jīng)有很多企業(yè)在制造機(jī)械手，佛山也有許多，在勞動(dòng)力成本日趨嚴(yán)重的現(xiàn)在，機(jī)械手漸漸已經(jīng)取代勞動(dòng)力踏入我們的生產(chǎn)生活，作為電氣專業(yè)的核心項(xiàng)目，掌握如何學(xué)習(xí)機(jī)械手也顯得尤為重要。

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［2］趙華軍.機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2010（6）：117-118.

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