0 引言

　機(jī)械手和機(jī)器人是工業(yè)自動化的重要裝置。在機(jī)械制造和加工企業(yè)中，機(jī)械手常被用于單機(jī)或自動線上專區(qū)傳送工件、刀具、材料等，以減輕操作工人的勞動強度，同時還可以大大提升生產(chǎn)效率。

本文以深孔專用鏜床的上、下料工業(yè)機(jī)械手為例，用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制。該機(jī)械手可用于汽車底盤廠自卸車舉升油缸的專用深孔鏜床的上料和下料，以實現(xiàn)單機(jī)自動化。

1 確定控制對象的控制要求

　　(1)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和運動

　　機(jī)械手的外形及料架配置如圖1所示。機(jī)械手主要由手指、手腕、小臂和大臂等組成。料架為旋轉(zhuǎn)式，由托料盤和刺輪機(jī)構(gòu)等組成，托料架上能放六個待加工的缸筒，料架每送一次料要單向運轉(zhuǎn)60度。以實現(xiàn)待加工工件的轉(zhuǎn)換。機(jī)械手的運動主要包括：手指的夾緊和松開，手腕的橫移，小臂的伸縮，大臂的擺動。

　　機(jī)械手的動作順序：原始位置(大臂豎立，小臂伸

　　出并處于水平、手腕橫移向右、手指松開)→手指夾緊(抓住卡盤上的工件)→手腕橫移向左(從卡盤上卸下工件)→小臂上擺→大臂下擺→手指松開(將工件放在料架上)→小臂縮回→料架轉(zhuǎn)位→小臂伸出→手指夾緊(抓住待加工的工件)→大臂上擺(從料架上取走工件)→小臂下擺→手腕橫移向右(機(jī)械手把工件裝到深孔鏜床的卡盤上)→手指松開(原位)。

　　(2)上、下料機(jī)械手的主電路

　　電動機(jī)M為油泵電動機(jī)，機(jī)械手工作時必須先起動油泵電動機(jī)M，提供壓力油使液壓系統(tǒng)操作電磁閥驅(qū)動機(jī)械手動作。由熱繼電器FR進(jìn)行長期過載保護(hù)，通過變壓器向信號燈提供6.3V交流電。

　　(3)上、下料機(jī)械手的工作方式

　　上、下料機(jī)械手有手動、回原點、單周期(半自動)和自動四種工作方式，由選擇開關(guān)SA進(jìn)行選擇。開關(guān)扳到自動位置，按起動按鈕，機(jī)械手按順序自動工作，完成一個上下料自動循環(huán)后機(jī)械手停下來處于原始位置。此時，深孔鏜床開始進(jìn)行加工，加工完畢，機(jī)械手又重復(fù)上述動作。

　　(4)上、下料機(jī)械手的液壓系統(tǒng)

　　上、下料機(jī)械手的各個運動部分均由液壓系統(tǒng)直接驅(qū)動，動作順序通過控制液壓系統(tǒng)的電磁閥來實現(xiàn)。

2 I／O端子分配

　　按照機(jī)械手控制和工藝流程的要求，確定PLC的輸入信號有21個，輸出信號有26個。根據(jù)I／O端子的數(shù)量和種類，選擇FX：-32MR基本單元和FX，32ER擴(kuò)展單元，PLC的I／O分配。

3 繪制狀態(tài)流程圖

　　上、下料機(jī)械手在自動工作時各個動作為順序動作，完成一個動作后自動轉(zhuǎn)到下個動作，所以在程序設(shè)計時采用功能圖法，用步迸指令實現(xiàn)狀態(tài)與狀態(tài)之間的自動轉(zhuǎn)換。

4 設(shè)計梯形圖

　　機(jī)械手控制的全過程包括初始化、手動、回原位等控制內(nèi)容。

　　(1)初始化程序

　　在初始化程序中，設(shè)置了機(jī)械手初始狀態(tài)和原點位置條件，運用功能指令FNC60(IST)，通過輔助繼電器M0-M7將不連續(xù)的輸入信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)的輸入信號。若機(jī)械手選擇手動方式(X6=ON)，則手動初始狀態(tài)SO被置位，可以進(jìn)行手動操作；若機(jī)械手選擇自動或單周期方式，應(yīng)先在手動方式或回原點方式下使機(jī)械手先回原點，然后是X5=ON(自動)或使X4=ON(單周期)，自動進(jìn)入自動方式初始狀態(tài)，S2被置位，可進(jìn)行自動或單周期操作；若開關(guān)SA在回原點位置(X3=ON)，程序自動進(jìn)入回原點初始狀態(tài)，S1被置位，可進(jìn)行回原點操作。

　　(2)回原點程序

　　上、下料機(jī)械手自動工作狀態(tài)時，若機(jī)械手不在原始位置，先將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳在回原點位置，然后按回原點按鈕SB5(X7=ON)，則回原點程序自動進(jìn)行，使機(jī)械手回到原始位置。回原位程序采用各電磁閥同時動作來完成，必須先起動油泵電動機(jī)，為保證能回到要求的原點位置。由定時器11D延時控制動作完成。

　　(3)手動方式程序

　　S0為手動方式的初始狀態(tài)，機(jī)械手各個動作均由點動按鈕控制相應(yīng)的電磁閥而實現(xiàn)。

　　(4)自動方式程序

　　在自動方式的狀態(tài)流程圖中，S2為自動方式的初始狀態(tài)，特殊輔助繼電器M8044和M8041的狀態(tài)都在初始化程序中設(shè)定。機(jī)械手的各個動作順序用步進(jìn)指令控制，狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件由各動作對應(yīng)的定時器給出。

　　按起動按鈕SB3(X23=ON)，機(jī)械手從原始位置按動作順序進(jìn)行自動循環(huán)工作，當(dāng)完成一次自動循環(huán)后，機(jī)械手重新回到原點位置，若機(jī)械手選擇單周期方式，為第二次循環(huán)做準(zhǔn)備。若選擇自動方式，機(jī)械手自動進(jìn)入第二次循環(huán)。

　　(5)其它方面

　　油泵電動機(jī)和機(jī)械手起動工作為順序起動關(guān)系。油泵電動機(jī)停轉(zhuǎn)時，機(jī)械手工作停止；但機(jī)械手停止工作時。油泵電動機(jī)仍運轉(zhuǎn)。如圖中初始化程序。油泵電動機(jī)停車或過載、機(jī)械手由自動工作方式轉(zhuǎn)換為手動工作方式、或按下機(jī)械手停止按鈕時，機(jī)械手均應(yīng)停止工作。

5 結(jié)束語

　　PLC裝置作為工業(yè)控制器，具有可靠性高、體積小、功能強等優(yōu)點。應(yīng)用PLC控制工業(yè)機(jī)械手實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以在有害環(huán)境下代替人的繁重勞動，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)系統(tǒng)控制要求發(fā)生變化時，不需要改變硬件，只需重新編程。有利于擴(kuò)展維護(hù)。同時，采用步進(jìn)順序控制編程，可使程序簡化，便于調(diào)試，具有較強的可操作性和實用性。