【正文】 的控制 ，并借助必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾奈锪习搭A(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。 機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域 日益擴(kuò)大。 我國(guó)機(jī)械手起步于 20 世紀(jì) 70 年代初期，經(jīng)過 30 多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了 3個(gè)階段： 70 年代萌芽期， 80 年代的開發(fā)期和 90 年代的應(yīng)用化期。 隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。 在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會(huì)使機(jī) 械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運(yùn)行成本低。主要包括機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器 3部分組成，其中每一部分都可以 具有若干的自由度。內(nèi)容包括氣動(dòng)元件的選擇及其工作原理、氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)和氣動(dòng)原理圖的繪制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的布局類型直接影響到機(jī)械手的工作性能。 （ 4） 機(jī)座 是機(jī)械手用來支撐臂部，并安裝驅(qū)動(dòng)裝置 及其他裝置的部分。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動(dòng)方式。但是由于這種驅(qū)動(dòng)方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場(chǎng)合的應(yīng)用。在現(xiàn)代化的成套設(shè)備與自動(dòng)化生產(chǎn)線上，幾乎都配有氣動(dòng)系統(tǒng)。 表 21給出了各種控制方式的比較：表 各種控制方式的比較 通過以上三種驅(qū)動(dòng)方式的比較選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式，不僅能夠滿足了本設(shè)計(jì)的要求，而且節(jié)約了成 本。圖中的調(diào)速閥控制氣缸上升和下降、伸長(zhǎng)和縮短、擺動(dòng)過程中的速度，防止速度過大對(duì)物料及機(jī)械手臂的沖擊；三位四通電磁換向閥是改變氣缸的運(yùn)動(dòng)方向；真空發(fā)生器 的工作原理利用氣體的噴射產(chǎn)生真空吸附物料，其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的吸取和釋放，真空發(fā)生器的動(dòng)作是由二位二通電磁閥控制的。 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般是使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)為目的，包括高 性能的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng)硬件和控制軟件。 (2)控制裝置 用來處理各種信息，完成控制過程，產(chǎn)生必要的控制指令，它包括計(jì)算機(jī)相應(yīng)的接口等。 整體式 PLC 的每一個(gè) I／ O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I／ O 點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ O 模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 在工廠小批量生產(chǎn)中降低成本是很重要的，所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式。但是中、高檔 PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 本系統(tǒng)不需要跨范圍使用 PLC 對(duì)某些功能或信號(hào)也沒有特殊的速度要求，不需要選用具有高速 I／ O處理功能的 PLC。 6) 機(jī)型盡量統(tǒng)一 一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到 PLC 的機(jī)型統(tǒng)一。 1）確定系 統(tǒng)的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)由啟動(dòng)按鈕 SB停止按鈕 SB急停按鈕 SB手臂復(fù)位按紐 SB顏色傳感器 ST左旋極限傳感器 ST右旋極限傳感器 ST上升限位傳感器ST下降限位傳感器 ST手臂縮回限位傳感器 ST手臂伸出限位傳感器ST超上升限位傳感器 ST超下降限位傳感器 ST超左旋限位傳感器ST超右旋限位傳感器 ST1超伸出限位傳感器 ST1超縮回限位傳感器ST1工件檢測(cè)傳感器 PS系統(tǒng)的自動(dòng) /手動(dòng)控制開關(guān) SA以及手動(dòng)的升降、左右旋轉(zhuǎn)、伸縮、吸放按鈕（ SB5SB12）作為個(gè)輸入繼電器的外部控制點(diǎn)，共有 28 個(gè)輸入點(diǎn)。本系統(tǒng)的輸入、輸出實(shí)際需要 40 個(gè)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的 PLC 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)定為 48 點(diǎn)比較合適，但輸入和輸出各應(yīng)留有裕量。 對(duì)同時(shí)接通的輸 /入輸出點(diǎn)的制約， 此系統(tǒng)是可以滿足的。 三、 確定 PLC 的 I／ O 模塊 一般 I／ O模塊的價(jià)格占 PLC 價(jià)格的一半以上。 （ 1）開關(guān)量輸入模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊是用來 接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為 PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。 開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流 5Ｖ、 12Ｖ、 24Ｖ、 48Ｖ、 60Ｖ等 ；交流 110Ｖ、 220Ｖ等。 本系統(tǒng)傳輸距離較近可選擇 24Ｖ直流輸入。所以本系統(tǒng)考慮價(jià)格便宜問題，且輸入信號(hào)之間不需要分隔，選用匯點(diǎn)式較合適。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 1）輸出方式 開關(guān)量輸出模塊 有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。 本系統(tǒng)為中小型生產(chǎn)線自動(dòng)控制系 統(tǒng)，需要考慮價(jià)格相對(duì)要便宜，而本系統(tǒng)對(duì)動(dòng)作速度要求不高，所以選擇繼電器輸出作為輸出方式。一般整體式 PLC 既有分組式輸出，也有分隔式輸出。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。根據(jù)前面確定的 PLC 點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)12 點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱 FX 系列（包括 FX0S、 FX1S、 FX0N、 FX1N、 FX2N 等）、西門子系列、 OMRON 系列中 I/O 點(diǎn)數(shù)為 48 點(diǎn)各型號(hào)的 PLC 的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。 I/O點(diǎn)數(shù)分配 根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作流程分析及 I/O 點(diǎn)數(shù)確定，可以確定電氣控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)分配，如表 、表 所示： 表 機(jī)械手控制輸入點(diǎn)分配表 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號(hào) 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB1 X000 手動(dòng)下降按鈕 SB6 X016 停止按鈕 SB2 X001 手動(dòng)左旋按鈕 SB7 X017 急停按鈕 SB3 X002 手動(dòng)右旋按鈕 SB8 X020 左旋極限傳感器 ST2 X003 手動(dòng)伸出按鈕 SB9 X021 右旋極限傳感器 ST3 X004 手動(dòng)縮回按鈕 SB10 X022 上升限位傳感器 ST4 X005 手動(dòng)吸氣按鈕 SB11 X023 下降限位傳感器 ST5 X006 手動(dòng)放氣按鈕 SB12 X024 手臂縮回限位傳感器 ST6 X007 超上升限位傳感器 ST8 X025 手臂伸出限位傳感器 ST7 X010 超下降限位傳感器 ST9 X026 工件檢測(cè)傳感器 PS1 X011 超左旋限位傳感器 ST10 X027 手動(dòng) SA X012 超右旋限位傳感器 ST11 X030 自動(dòng) X013 超伸出限位傳感器 ST12 X031 復(fù)位按鈕 SB4 X014 超縮回限位傳感器 ST13 X032 手動(dòng)上升按鈕 SB5 X015 表 機(jī)械手控制輸出點(diǎn)分配表 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)號(hào) 左旋電磁閥 6YA Y000 吸氣電磁 閥 7YA Y006 右旋電磁閥 5YA Y001 放氣電磁閥 8YA Y007 縮回電磁閥 2YA Y002 報(bào)警指示燈 L11 Y010 伸出電磁閥 1YA Y003 手動(dòng)指示燈 L12 Y011 上升電磁閥 4YA Y004 自動(dòng)指示燈 L13 Y012 下降電磁閥 3YA Y005 原位指示燈 L14 Y013 PLC外部接線圖 根據(jù)表 、 /輸出信號(hào)與 PLC 輸入 /輸出接口分配情況及所選定的 PLC，得到 PLC 的外部接線圖如圖 ： 圖 31 PLC外部接線圖 機(jī)械手控制原理 在 PLC的控制下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)