摘要:文章介紹了plc在氣缸生產線組裝單元機械手中的應用。就機械手的結構原理、控制系統的硬體及軟體
作了詳細的分析和研究。
關鍵詞:生產線;機械手; plc
0 前言
機械手在自動化生產線上具有廣泛的用途,它可以
用來搬運貨物、運送材料、傳送工件等。本文主要介紹
plc在氣缸生產線組裝單元機械手中的應用。該機械
手由plc控制氣缸驅動,其任務是把組成氣缸的各元
件,如缸體、活塞、彈簧、缸蓋分別送到組裝工位,經組裝
後再把成品送到分檢工位分檢。該生產線原採用5個
自由度、步進電機驅動的機械人來完成此工作。但該機
器人控制複雜、價錢昂貴、執行速度較慢。改用由plc
控制的氣動機械手來代替,經試驗滿足生產線對該部件
的要求,並且控制方便、結構簡單、**便宜、可靠性高。
1 結構原理
該機械手如圖1所示,由機身、機械臂、手爪、氣源
裝置及plc控制部分組成。共有三個自由度,動作由
氣缸驅動,plc控制,可以完成大臂的擺動、伸展,小臂
的伸縮,及抓取工件等動作。能準確地抓取工件,送到
指定的工位。
2 氣動系統設計
該生產線組裝單元機械手氣動系統如圖2所示
a、b、c、d和e缸分別是大臂擺動氣缸、大臂水平伸縮
氣缸、小臂垂直伸縮氣缸、手爪氣缸及制動氣缸。分別
由三位五通電磁閥、二位五通電磁閥和二位三通電磁
閥控制氣缸動作。各種運動速度都可調節。擺動氣缸
a擺動角度為270o,有六個工作位置。擺動氣缸轉動
時,制動氣缸e鬆開,解除制動。其它氣缸動作時,制
動氣缸處於制動狀態,保證在工作過程中定位準確。
3 執行流程
該機械手與工作位置的關係如圖3所示。大臂擺
動角度為270°,分別經過缸體工位、活塞工位、彈簧工
位、缸蓋工位、組裝工位和分檢工位。機械手原始工作
置位在缸體工位,其動作流程如圖4所示。起動開始,
首先機械手從缸體工位抓取缸體送到組裝工位,再返
回到活塞工位,抓取活塞送到組裝工位,又回到彈簧工
位抓取彈簧送到組裝工位,同樣返回到缸蓋工位抓取
缸蓋送到組裝工位。送料結束後,機械手在組裝工位
等待,氣缸在組裝工位進行組裝。在組裝工位完成缸
體的組裝後,機械手抓取成品氣缸送到分檢工位進行
檢測分裝,然後返回原始位置進行下乙個氣缸組裝的
工作迴圈。這就是乙個完整的氣缸組裝過程。組裝一
個氣缸的全過程包括9步,機械手完成四個半的小循
環動作。如圖4中①和②、③和④、⑤和⑥、⑧和⑨各
組成乙個完整的小迴圈動作,⑦只是半個小迴圈。機
械手完成乙個完整的小迴圈動作順序如圖5所示。前
三個小迴圈擺動氣缸a順時針轉動時,不是回到原始
位置,而是分別到活塞工位、彈簧工位、缸蓋工位分別
抓取這三個工件。第⑦步機械手抓取缸蓋送到組裝工
位後停止,只有半個小迴圈;第四個小迴圈是第⑧和⑨
步,從組裝工位抓取成品氣缸送到分檢工位,然後再返
回到原始位置。
其中,run、stop—分別為執行和停止按鈕;
a0、a1、a2、a3、a4、a5—分別是a缸擺動到六個
不同工位的位置檢測感測器訊號;
b1、c1、d1—分別是b缸和c缸伸出、d缸抓住工
件時的位置感測器訊號;
g0、g1、g2、g3—分別為缸體、活塞、彈簧、缸蓋四
工件送到其工位時的檢測感測器訊號;
j—為乙個氣缸組裝完成後的發出訊號;
y1、y2、y3、y4、y5、y6—分別為控制a、b、c、d四
個氣缸電磁閥的plc輸出訊號。
5 plc軟體程式設計
本程式採用西門子step7 v5. 0程式設計軟體在計算
機上進行程式設計,根據需要可用梯形邏輯程式語言
(lad)、功能塊程式語言(fbd)或語句表程式語言
(stl)來程式設計,這三種程式語言之間可相互轉換。編
輯好的程式**到可程式設計控制器進行工作。也可以對
程式**除錯。**除錯時,梯形圖上可**實際信
號、元件、裝置的通斷,根據**結果可對軟體或硬體
中的錯誤、不足之處進行調整、改進。該機械手plc
梯形邏輯圖如圖7所示。
6 結束語
該機械手採用plc控制,完全滿足生產線對該單
元的要求,且結構簡單、效能可靠、組裝靈活、**便
宜、操作方便。
參考文獻:
[1] siemens simatic s7程式設計手冊[z]. 1996.
[2] siemens simatic step7梯形邏輯手冊[z]. 1996.
[3] fiuidsim pneumatics操作手冊[z].
[4] wernerdeppert / kurt stoll著.氣動技術·低成本綜合
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