隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,自動(dòng)化生成設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,由于氣動(dòng)機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,制造成本低等優(yōu)勢(shì),在生產(chǎn)線上被廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)機(jī)械手通過(guò)控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)來(lái)共同完成生產(chǎn)指標(biāo),隨著PLC技術(shù)的成熟,基于PLC技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了新的突破。
1、PLC技術(shù)概述
PLC的全稱(chēng)是可編輯邏輯控制器(Programmable LogicController),通過(guò)可編程的存儲(chǔ)器元件進(jìn)行邏輯運(yùn)算、程序控制、設(shè)備定時(shí),zui后將數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化為機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)指令。PLC電子系統(tǒng)裝置的核心是微處理器,可用于各種工業(yè)生產(chǎn),它的出現(xiàn)克服了許多原有技術(shù)的障礙,具有操作簡(jiǎn)便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),由于整合了微處理器的優(yōu)勢(shì),也更加符合電氣設(shè)備操作人員的操作習(xí)慣。我國(guó)引進(jìn)PLC技術(shù)是在上個(gè)世紀(jì)七十年代,時(shí)至今日已經(jīng)可以用于生產(chǎn)一些中小型的產(chǎn)品,在電子、紡織、產(chǎn)品、印刷等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
2、機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)和控制要求
2.1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)
機(jī)械手由控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成,二者相互配合共同完成生產(chǎn)要求,其控制系統(tǒng)由PLC技術(shù)主導(dǎo),執(zhí)行系統(tǒng)則是機(jī)械手完成各種復(fù)雜操作的實(shí)體裝置。機(jī)械手的工作性能受執(zhí)行機(jī)構(gòu)分布的影響,其形式也比較多,如直角坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)式和圓柱坐標(biāo)式。
直角坐標(biāo)式機(jī)械手可以沿著X、Y、Z 三個(gè)不同的方向做往返運(yùn)動(dòng),這種形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)適用于工作位置位于一條線上的設(shè)備,優(yōu)點(diǎn)是節(jié)拍間隔短、定位準(zhǔn)確、度高、效率高,可與傳送帶或者其他加工設(shè)備配合使用,缺點(diǎn)就是受到運(yùn)動(dòng)方向的限制作業(yè)范圍比較小。球坐標(biāo)式機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)在坐標(biāo)平面下的直線運(yùn)動(dòng)或者兩個(gè)方向之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是活動(dòng)范圍大,可進(jìn)行伸縮回轉(zhuǎn)、左右擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作,工作效率也高。關(guān)節(jié)式機(jī)械手的命名就是因?yàn)樗梢韵袢说氖直垡粯訉?shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng),優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作靈活。圓柱式機(jī)械手是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用zui多的一種機(jī)械手,優(yōu)點(diǎn)是體積小、動(dòng)作范圍大。
2.2機(jī)械手的控制要求
機(jī)械手的控制根據(jù)適用場(chǎng)合的不同可以分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制方式。自動(dòng)控制是基于PLC技術(shù)下的編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)備控制的,而手動(dòng)控制操作主要是用于設(shè)備的安裝調(diào)試以及故障維修過(guò)程。機(jī)械手的自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程要求擺動(dòng)氣缸處于中心右側(cè),此時(shí)氣缸活塞控制桿和垂直氣缸活塞控制桿同時(shí)后退,真空吸盤(pán)沒(méi)有抓取工件,在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)氣缸的擺動(dòng)和伸出等引起其他組件的一系列運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)控制操作。機(jī)械手的手動(dòng)運(yùn)行主要有機(jī)械手的升降、伸縮和擺動(dòng)操作,它與實(shí)際操作無(wú)關(guān),只是在裝置進(jìn)行初次安裝或者出現(xiàn)故障時(shí)采用的一種工作方式。
3、PLC氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.1順序功能設(shè)計(jì)
為了保證生產(chǎn)過(guò)程能夠按照預(yù)定的先后順序正常進(jìn)行,就需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)順序功能圖,順序功能圖能夠保證機(jī)械手按照規(guī)定的步驟完成控制任務(wù),可以有效的提高工程師的設(shè)計(jì)效率,由于設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單,也便于初學(xué)者理解。順序功能圖實(shí)現(xiàn)了通用編程元件和編程元件的結(jié)合使用,這種專(zhuān)門(mén)用于控制程序編制的功能圖已被PLC設(shè)計(jì)廣泛采用。通過(guò)氣動(dòng)機(jī)械手的操作流程可以看出,需要機(jī)械手按照控制要求,從原點(diǎn)位置出發(fā),依次進(jìn)行擺動(dòng)缸擺動(dòng)、伸出、吸件、退回、右擺、伸出、松件、退回原位的循環(huán)操作。
3.2氣動(dòng)機(jī)械手的總體順序功能
自動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)和手動(dòng)開(kāi)關(guān)只能有一個(gè)處于開(kāi)放狀態(tài),所以需要安裝轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以保證控制方式的單一性。對(duì)于手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式需要按照選擇開(kāi)關(guān)來(lái)決定,如果是先選用自動(dòng)操作的方式,但此時(shí)機(jī)械手并沒(méi)有處于原始狀態(tài),就需要先使用手動(dòng)操作方式使機(jī)械手回到初始位置之后再執(zhí)行其他操作,通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)就可以輕松的實(shí)現(xiàn)單周期或者自動(dòng)化的操作。
4、PLC氣動(dòng)氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的測(cè)試與發(fā)展前景
對(duì)PLC氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分進(jìn)行測(cè)試,可以保證出廠的設(shè)備質(zhì)量,為設(shè)備功能的完整實(shí)現(xiàn)以及設(shè)備運(yùn)行的速度提供強(qiáng)有力的。通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試也可以為廣大的客戶(hù)提供一個(gè)直觀了解設(shè)備工作原理的平臺(tái),友好的操作界面也讓用戶(hù)需求與設(shè)備操作之間的信息傳遞更加簡(jiǎn)便,操作起來(lái)更加方便。
氣動(dòng)機(jī)械手是在氣動(dòng)條件下實(shí)現(xiàn)的,所以動(dòng)力來(lái)源取之不盡,不僅節(jié)約能源,還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高,在醫(yī)藥、食品等多個(gè)加工制造行業(yè)被推廣使用。機(jī)械手的多向旋轉(zhuǎn)與氣爪夾緊功能相互配合,共同實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的全自動(dòng)化生產(chǎn)。基于微處理器的PLC技術(shù)使氣動(dòng)機(jī)械手的控制系統(tǒng)邏輯編程更加簡(jiǎn)單明了,提高了生產(chǎn)效率。PLC技術(shù)與氣動(dòng)機(jī)械手的優(yōu)勢(shì)合并,不僅節(jié)約能源,而且操作性能更加穩(wěn)定可靠,這也必然使PLC氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)在未來(lái)幾十年內(nèi)被更多的
生產(chǎn)行業(yè)所推廣使用。
5、結(jié)語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展,以PLC技術(shù)為核心的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)在生產(chǎn)加工過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。由于PLC技術(shù)的*優(yōu)勢(shì),使其非常適合實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)機(jī)械手的控制要求,不僅操作更加準(zhǔn)確,安全性能也更高,故障頻率也較之前有大幅度的降低?;赑LC技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的工作效率,為企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益,是一種未來(lái)發(fā)展前景廣闊的自動(dòng)控制系統(tǒng),必將得到大范圍的推廣使用。
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