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在汽車(chē)、拖拉機(jī)等機(jī)械制造業(yè)中，鍛件總重量的80%為模鍛件。模鍛工作的節(jié)奏性強(qiáng)，操作人員拾取模鍛件時(shí)必須精力集中。但由于長(zhǎng)時(shí)間工作而導(dǎo)致工作者注意力下降而使該工作有一定的危險(xiǎn)性，因此需要開(kāi)發(fā)一種低成本，更安全的方式完成模鍛件的拾取。
1、氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)回路
氣動(dòng)機(jī)械手的機(jī)構(gòu)及氣動(dòng)回路如圖1所示。主要包含: 工作臺(tái)、料臺(tái)、推料氣缸、夾緊氣缸、伸縮氣缸、擺動(dòng)氣缸、升降氣缸以及相應(yīng)的傳感器。
圖1 總體結(jié)構(gòu)示意
送料機(jī)構(gòu)( 圖1 中未顯示) 設(shè)置為斜坡，模鍛坯料依靠自重滑入模鍛錘工作臺(tái)。鍛壓成形后，無(wú)工件檢測(cè)開(kāi)關(guān)有信號(hào)，推料氣缸將由模鍛錘中頂出的模鍛件推出至料臺(tái)。手臂的主要運(yùn)動(dòng)形式如下: 夾緊氣缸實(shí)現(xiàn)手爪的打開(kāi)和閉合; 伸縮氣缸實(shí)現(xiàn)手臂的伸出與縮回; 擺動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn)手臂繞垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng); 升降氣缸實(shí)現(xiàn)手臂的上升與下降。由機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)形式可知其工作過(guò)程如圖2 所示。
機(jī)械手的氣動(dòng)回路如圖3 所示。設(shè)計(jì)中使用5 個(gè)三位四通電磁閥來(lái)控制上述各個(gè)氣缸的動(dòng)作，為了實(shí)現(xiàn)PLC 對(duì)氣動(dòng)回路的控制，用PLC 的輸入、輸出信號(hào)控制1DT ～ 10DT 的狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的先后順序。由于機(jī)械手用于位置相對(duì)固定的模鍛件的拾取，因此其動(dòng)作精度相對(duì)較低，因而未設(shè)置限位開(kāi)關(guān)。但是如果想使動(dòng)作的先后順序改變時(shí)，無(wú)需在硬件上改動(dòng)，而只
需改變程序即可; 機(jī)械手氣缸動(dòng)作快慢只需改變單向節(jié)流閥的通氣量大小即可。
2、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械手的控制要求，共需要輸入端子13 個(gè)，分別為: 5 個(gè)氣缸的檢測(cè)信號(hào)需10 個(gè)端子; 無(wú)工件檢測(cè)信號(hào)需1 個(gè)端子; 自動(dòng)工作時(shí)需起動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止開(kāi)關(guān)，需2 個(gè)端子。機(jī)械手的輸出信號(hào)需要10 個(gè)端子，分別為: 推料氣缸的推出、收回，夾緊氣缸的打開(kāi)、閉合，伸縮氣缸的伸出、縮回，擺動(dòng)氣缸的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，升降氣缸的上升、下降。根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)及程序容量選取FX2n － 64MT 作為主機(jī)。PLC 的輸入、輸出地址如表1 所示; 控制系統(tǒng)的接線圖如圖4 所示。
設(shè)備操作簡(jiǎn)單，只需對(duì)員工進(jìn)行短時(shí)間培訓(xùn)即可上崗作業(yè)。先前在模鍛崗位上留不住人，現(xiàn)在將氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用于拾取模鍛件后，有效地避免了操作失誤帶來(lái)的安全事故問(wèn)題，改善了勞動(dòng)條件，降低了員工的流動(dòng)率，運(yùn)行3 個(gè)月以來(lái)尚未有員工提出更換勞動(dòng)崗位的情況。機(jī)械手適用范圍廣、利用率高。用戶可根據(jù)自己需求對(duì)程序重新設(shè)定，以調(diào)整機(jī)械手各動(dòng)作的
位移、角度，從而改變系統(tǒng)各組成空間位置布局，適應(yīng)工作場(chǎng)地需要。
表1 機(jī)械手PLC 的功能對(duì)照表
| 輸入信號(hào) | 輸出信號(hào) | ||||
| 功能 | 名稱(chēng) | 地址 | 功能 | 名稱(chēng) | 地址 |
| 起動(dòng)按鈕 | SB1 | X0 | 推料推出 | 1DT | Y0 |
| 復(fù)位按鈕 | SB3 | X1 | 推料收回 | 2DT | Y1 |
| 推料推出 | SQ1 | X2 | 手臂伸出 | 4DT | Y5 |
| 推料收回 | SQ2 | X3 | 手臂縮回 | 3DT | Y6 |
| 手臂伸出 | SQ3 | X4 | 向右轉(zhuǎn)動(dòng) | 5DT | Y10 |
| 手臂縮回 | SQ4 | X5 | 向左轉(zhuǎn)動(dòng) | 6DT | Y11 |
| 向右轉(zhuǎn)動(dòng) | SQ5 | X6 | 手臂上升 | 8DT | Y15 |
| 向左轉(zhuǎn)動(dòng) | SQ6 | X7 | 手臂下降 | 7DT | Y16 |
| 手臂上升 | SQ7 | X8 | 手爪打開(kāi) | 9DT | Y20 |
| 手臂下降 | SQ8 | X9 | 手爪閉合 | 10DT | Y21 |
| 手爪打開(kāi) | SQ9 | X10 | |||
| 手爪閉合 | SQ10 | X11 | |||
| 工件檢測(cè) | SQ11 | X12 | |||
圖4 控制系統(tǒng)接線圖
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