机械制造业中物料搬运机械手研制分析

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机械制造业中物料搬运机械手研制分析

　摘　　　　要：　为满足多工位加工生产线的需要,　结合近年来在制造领域应用广泛的 PLC 技术,　设

计了 3自由度气动机械手,　在机械手本体部分、驱动部件、测控电路设计的基础上,　对PLC 控制

系统的元件选用、I/O 口分配、程序编制进行了详细设计,　满足了机械手运行轨迹,　行程,　载荷等

方面的要求。

　　　关键词：　气动机械手;　PLC 控制;　步进电机;

　 Abstract 　：In　order　to　meet　demands　of　the　multi-station　production　line　in　mechatronics,　the　3-

DoF　pneumatic　manipulator　was　designed　in　this　paper　based　on　the　widely　used　and　developed　PLC　

technology　in　the　machinery　manufacturing　field　in　recent　years.　Based　on　design　for　the　manipulator　

structure,　the　power-driven　components,　and　the　measurement　and　control　circuit,　the　component　

selection　of　the　PLC　control　system,　the　I/O　port　allocation　and　the　control　programming　are　designed　

in　detail.　The　result　could　satisfy　the　manipulator　requirements　on　aspects　of　the　moving　trajectory,　

route　and　the　loading　quality.

　　　 Keyword 　：pneumatic　manipulator;　PLC　control;　stepper　motor;

　 0 引言

在机械制造业中机械手已广泛应用,　并深刻地影响现代机械加工,　对机械手的结构、运动和控制

的研究日益增多[1]。为满足多工位加工生产线的需要,　本文设计了圆柱坐标型的 3自由度机械

手,　执行部件能够按照规定的动作顺序,　以一定的速度和运动轨迹将重物从生产线上 A处移动到

B处。机械手的水平和垂直直线运动由气缸活塞的运动实现,　采用开环控制的步进电机实现机

械手的旋转,　结构简单并具有一定的旋转精度[2,3]。PLC 控制气缸、真空吸盘和步进电机的动

作顺序,　并能对机械手的动作和运动轨迹进行实时监控。

1机械手的本体结构设计

机械手本体设计如图 1所示。

机械手吸附重物较轻,　采用较为简洁的悬臂方式,　水平气缸采用 SMC 公司的 MY1H25-450A 型

无杆气缸,　为提高气缸活塞的刚度和强度,　气缸安装在步进电机驱动的拖板上,　避免受力弯曲;竖

直有杆气缸采用导向装置,　提高承受横向载荷的能力,　增强导向精度。

2机械手驱动部件设计

机械手水平、垂直直线运动及吸附抓取工件采用气压驱动,　以水平移动物品为例,　手动阀启动,　

空气经空压机压缩,　通过气动三联件过滤减压,　此时压力继电器开始工作,　右路二位五通电磁阀

　右线圈通电 (左路电磁阀不通电,　气体无法进入标准气缸,　左路回路处于关闭状态)　,　减压阀调整

气体压力,　通过电磁阀进入快速排气阀,　快速排气阀开启加快启动速度,　气体进入无杆气缸,　推动

活塞向左运动,　完成机械手伸展动作。当需机械手缩回时,　二位五通电磁阀左线圈通电,　推动活

塞向右运动。机械手伸缩时,　两个节流阀同时工作,　调节气缸的运动速度,　减少噪音。气压驱动

回路如图 2所示。

为提高机械手工作的精度,　减小误差,　在本次设计中采用步距角为 1.8°的二相混合式步进电机。

工件和标准气缸的质量为 11.81　kg,　导向装置的质量为 0.67　kg,　无杆气缸的质量为 8　kg,　水平托

板的质量为 1.82　kg。

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摘要：

机械制造业中物料搬运机械手研制分析　摘　　　　要：　为满足多工位加工生产线的需要,　结合近年来在制造领域应用广泛的PLC技术,　设计了3自由度气动机械手,　在机械手本体部分、驱动部件、测控电路设计的基础上,　对PLC控制系统的元件选用、I/O口分配、程序编制进行了详细设计,　满足了机械手运行轨迹,　行程,　载荷等方面的要求。　　　关键词：　气动机械手;　PLC控制;　步进电机;　Abstract　：In　order　to　meet　demands　of　the　multi-station　production　line　in　mechatronics,　the　3-DoF　pneumatic　...

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