工業(yè)機(jī)械手是融合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)的一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它模仿人的手部動(dòng)作，按預(yù)定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作等動(dòng)作，它能適用高強(qiáng)度的工作，可以具有很高的精度，而且可以在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境下正常工作，因此，生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手代替人作業(yè)，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率;可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。機(jī)械手現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于制造、物流、包裝等行業(yè)。

　　早期機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)一般采用繼電器和開關(guān)元件，不能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯控制和較多功能控制方式的選擇，因而現(xiàn)場使用功能和控制方式單一，現(xiàn)在PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械手控制中，大大提高了機(jī)械手的性能。下面介紹PLC控制技術(shù)在電機(jī)座加工線卸料機(jī)械手中的應(yīng)用。

1 卸料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　電機(jī)座加工線卸料機(jī)械手用于電機(jī)底座的自動(dòng)加工線上。該自動(dòng)加工線分為第1段和第n段，分別對電機(jī)底座的兩個(gè)端面進(jìn)行加工，卸料機(jī)械手用來從第1段生產(chǎn)線的電機(jī)座輸送帶上卸下工件，并將工件放置到前輸送帶上的合適位置，經(jīng)翻轉(zhuǎn)再裝到第11段線上進(jìn)行連續(xù)加工。該機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)，有兩個(gè)自由度:一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)升降自由度。主要結(jié)構(gòu)包括大臂、大臂回轉(zhuǎn)裝置、小臂和手部等。

圖1機(jī)電座加工線

2 卸料機(jī)械手工作流程

　　機(jī)械手的起始狀態(tài):大臂處于右極限位置，小臂位于上極限位置，手部的手指縮回。電動(dòng)機(jī)座在第一段自動(dòng)線上完成一個(gè)端面的加工后，電動(dòng)機(jī)座輸送帶將工件，連同隨行夾具送到卸料工位，當(dāng)隨行夾具已定位，氣動(dòng)扳手松開工件時(shí)發(fā)出指令，卸料機(jī)械手開始動(dòng)作，機(jī)械手小手臂的升降油缸將手部下降到取料位置，手部的手指伸出，夾緊工件，然后小手臂上升，將工件提起到預(yù)定的高度，并且前輸送帶前進(jìn)到終點(diǎn)時(shí)，大手臂左轉(zhuǎn)90°，此后小手臂下降將工件準(zhǔn)確地放到前輸送帶的適當(dāng)位置上，然后，手指縮回將工件松開，小手臂上升，上升到上限位后，大手臂反方向回轉(zhuǎn)90°復(fù)位，至此一個(gè)循環(huán)結(jié)束。

3 卸料機(jī)械手的液壓系統(tǒng)

　　卸料機(jī)械手的大臂安裝在大手臂回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)軸上，通過無桿活塞油缸帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)大手臂轉(zhuǎn)動(dòng)，小手臂的升降和手指的伸縮是通過雙作用活塞式油缸實(shí)現(xiàn)的。

　　機(jī)械手各個(gè)油缸的換向是采用雙線圈二位五通電磁閥來實(shí)現(xiàn)，由于機(jī)械手定位必須準(zhǔn)確，而行程開關(guān)難以實(shí)現(xiàn)精確定位，因此在機(jī)座上安裝擋鐵使得大手臂在左右極限位置時(shí)能精確定位，小手臂的上下極限位置、手指伸縮油缸的上下極限位置的精確定位則是依靠活塞和液壓缸端蓋相碰來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理

4 卸料機(jī)械手的PLC控制系統(tǒng)

　　機(jī)械手既可以手動(dòng)控制，也可以自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)控制可以用來進(jìn)行機(jī)械手調(diào)試和在異常情況下的復(fù)位，通過控制臺(tái)上的按鈕可以手動(dòng)控制機(jī)械手手指的夾緊放松，大臂的回轉(zhuǎn)以及小臂的升降，為了不占用PLC的輸人點(diǎn)，手動(dòng)控制是通過按鈕和接觸器等硬件實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)機(jī)械手的硬件和控制要求，PLC的輸入和輸出點(diǎn)分配如表1。

　　卸料機(jī)械手選用松下FPl機(jī)型的PLC , FPI是松下電工生產(chǎn)的小型PLC產(chǎn)品，該產(chǎn)品有C14-C72多種規(guī)格，具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)。它適用于單機(jī)、小規(guī)?？刂?，在機(jī)床、紡織機(jī)械、電梯控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)控制要求，機(jī)械手需要12個(gè)輸人點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到PLC的輸人、輸出點(diǎn)應(yīng)該有一定的余量，選擇FP1的C2A型PLC，該型號(hào)的PLC有16個(gè)輸人點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)。

　　根據(jù)機(jī)械手的功能和輸入輸出點(diǎn)分配設(shè)計(jì)出卸料機(jī)械手的PLC接線圖，如圖3所示。

5 結(jié)論

　　PLC工作可靠、接口豐富、應(yīng)用靈活、編程方便，非常適用于控制按一定動(dòng)作序列運(yùn)行的機(jī)械手，而且可以在不更改硬件或硬件變動(dòng)很小的情況下，通過改變軟件來改變機(jī)械手的運(yùn)行方式，從而使機(jī)械手適用不同的工作要求，提高機(jī)械手的靈活性和可靠性。