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　　如前所述PLC的機(jī)械手掌控設(shè)計(jì)

　　國(guó)際金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列產(chǎn)品技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

　　隨著社會(huì)制造不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)制造工作效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代掌控理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng)機(jī)械

手控制系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、模塊價(jià)格低廉、維修方便和控制系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén)，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的氣動(dòng)機(jī)械手有氣控機(jī)械手、XY軸傘翼組、工作臺(tái)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)底座等機(jī)械部份共同組成。主要作用是完成機(jī)械部件的撿拾工作，能放置在各種相同的制造線(xiàn)或物流流水線(xiàn)中，使零件撿拾、貨物運(yùn)輸運(yùn)輸更快捷、便利。

　　一四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及姿勢(shì)過(guò)程

　　機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下表所示圖1所示，有氣控機(jī)械手(1)、XY軸傘翼組(2)、工作臺(tái)機(jī)構(gòu)(3)、轉(zhuǎn)動(dòng)底座(4)等共同組成。

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其體育運(yùn)動(dòng)掌控方式為：(1)由轉(zhuǎn)換器電機(jī)驅(qū)動(dòng)力可轉(zhuǎn)動(dòng)角度為360°的氣控機(jī)械手(有微電子傳感器確定起始0點(diǎn))；(2)由TNUMBERFK電機(jī)驅(qū)動(dòng)力傘翼模塊使機(jī)械手沿X、Y軸移動(dòng)(有x、y軸螺母控制器)；(3)可回轉(zhuǎn)360°的工作臺(tái)機(jī)構(gòu)能帶動(dòng)機(jī)械手及傘翼組自由轉(zhuǎn)動(dòng)(其電氣拖動(dòng)部份由交流電動(dòng)機(jī)、微電子編解碼器、接近控制器等共同組成)；(4)轉(zhuǎn)動(dòng)底座主要支撐以上3部份；(5)氣控機(jī)械手的白苞由氣壓掌控(噴水時(shí)機(jī)械手抓緊，換氣時(shí)機(jī)械手縮回)。

　　其工作過(guò)程為：當(dāng)貨物運(yùn)輸?shù)诌_(dá)時(shí)，機(jī)械手控制系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始姿勢(shì)；TNUMBERFK電機(jī)掌控已經(jīng)開(kāi)始向下體育運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一路TNUMBERFK電機(jī)掌控橫軸已經(jīng)開(kāi)始向前體育運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)換器電機(jī)驅(qū)動(dòng)力機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)抵達(dá)正好抓取貨物運(yùn)輸?shù)姆轿惶?，然后噴水，機(jī)械手夾住貨物運(yùn)輸。

　　TNUMBERFK電機(jī)驅(qū)動(dòng)力橫軸上升，另一個(gè)TNUMBERFK電機(jī)驅(qū)動(dòng)力橫軸已經(jīng)開(kāi)始向前走；工作臺(tái)交流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械手整體體育運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到貨物運(yùn)輸接收處；TNUMBERFK電機(jī)再次驅(qū)動(dòng)力橫軸下降，抵達(dá)指功能定位置后，氣閥換氣，機(jī)械手縮回貨物運(yùn)輸；控制系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次姿勢(shì)。

　　二掌控電子元件THF1

　　為達(dá)到精確掌控的目的，根據(jù)市場(chǎng)情況，對(duì)各種關(guān)鍵電子元件THF1如下表所示：

　　1.TNUMBERFK電機(jī)及其磁盤(pán)

機(jī)械手橫軸(Y軸)和橫軸(X軸)換用的是北京四通電機(jī)技術(shù)的42BYG250C型兩相混合式TNUMBERFK電機(jī)，步發(fā)射率為0.9°/1.8°，電阻1.5A。M1是橫軸電機(jī)，帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)伸、縮；M2是橫軸電機(jī)，帶動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)上升、下降。所換用的TNUMBERFK電機(jī)磁盤(pán)是SH-20403型，該磁盤(pán)選用10～40V三相供電，H橋雙極恒相電阻驅(qū)動(dòng)力，最大3A的8種輸入電阻可選，最大64行業(yè)龍頭的7種行業(yè)龍頭商業(yè)模式可選，輸入信號(hào)微電子隔離，標(biāo)準(zhǔn)多型接口，有脫機(jī)保持機(jī)能，半密閉式機(jī)殼可適應(yīng)環(huán)境更惡劣的工況環(huán)境，提供節(jié)能的自動(dòng)半電阻方式。磁盤(pán)內(nèi)部的控制器電源設(shè)計(jì)，保證了磁盤(pán)可適應(yīng)環(huán)境較寬的電流范圍，用戶(hù)可根據(jù)各自情況在10～40VDC之間選擇。一般來(lái)說(shuō)較高的額定功率電源電流有利于提高電機(jī)的高速加速度，但卻會(huì)加大磁盤(pán)的損耗和溫升。本磁盤(pán)最大輸入電阻值為3A/相(峰值)，通過(guò)磁盤(pán)液晶上八位撥碼控制器的第5、6、7三位可女團(tuán)出8種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)8種輸入電阻，從0.9A到3A以配合相同的電機(jī)使用。本磁盤(pán)可提供整步、改善半步、4行業(yè)龍頭、8行業(yè)龍頭、16行業(yè)龍頭、32行業(yè)龍頭和64行業(yè)龍頭7種運(yùn)行商業(yè)模式，利用磁盤(pán)液晶上八位撥碼控制器的第1、2、3三位可女團(tuán)出相同的狀態(tài)。

　　2.轉(zhuǎn)換器電機(jī)及其磁盤(pán)

機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)姿勢(shì)選用富士通轉(zhuǎn)換器電機(jī)A系列產(chǎn)品小阿芒塔MSMA5AZA1G，其額定功率輸入50W、100/200V共用，轉(zhuǎn)動(dòng)編解碼器規(guī)格為增量式(脈沖數(shù)2500p/r、分辨率10000p/r、引出線(xiàn)11線(xiàn))；有剎車(chē)片，無(wú)制動(dòng)器，軸選用鍵槽連接。該電機(jī)選用富士通公司獨(dú)特算法，使速度頻率響應(yīng)提高2倍，達(dá)到500Hz；功能定位超修正定時(shí)間縮短為以往富士通轉(zhuǎn)換器電機(jī)產(chǎn)品V系列產(chǎn)品的1/4。具有共振抑制機(jī)能、掌控機(jī)能、全閉環(huán)掌控機(jī)能，可彌補(bǔ)機(jī)械的剛性不足，從而實(shí)現(xiàn)高速功能定位，也可通過(guò)外接高精度的光柵尺

　　，構(gòu)成全閉環(huán)掌控，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)精度。具有常規(guī)ZR19修正和實(shí)時(shí)自動(dòng)增

　　益修正兩種ZR19修正方式，還配有RS-485、RS-232C通信口，使上位掌控器可同時(shí)掌控多達(dá)16個(gè)軸。轉(zhuǎn)換器電機(jī)磁盤(pán)為A系列產(chǎn)品MSDA5A3A1A，適用于小阿芒塔電動(dòng)機(jī)。

　　3.交流電機(jī)

可回轉(zhuǎn)360°的工作臺(tái)機(jī)構(gòu)有三相T8100電機(jī)帶動(dòng)，控制系統(tǒng)換用的是北京和時(shí)利公司制造的57BL0H1T8100交流電機(jī)，其調(diào)速范圍寬、低速加速度大、運(yùn)行平穩(wěn)、高效率、工作效率高。T8100交流電機(jī)磁盤(pán)使用北京和時(shí)利公司制造的BL-0408磁盤(pán)，其選用24～48V三相供電，有起停及轉(zhuǎn)向掌控、過(guò)流、過(guò)壓及堵轉(zhuǎn)保護(hù)，且有故障報(bào)警輸入、外部模擬量調(diào)速、制動(dòng)快速停機(jī)等特點(diǎn)。

　　4.轉(zhuǎn)動(dòng)編解碼器

　　在可回轉(zhuǎn)360°的工作臺(tái)機(jī)構(gòu)上，安裝有OMRON公司制造的E6A2增量型轉(zhuǎn)動(dòng)編解碼器，編解碼器將信號(hào)傳給PLC，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)機(jī)構(gòu)的精確功能定位。

　　5. PLC的THF1

根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，換用OMRON公司制造的CPM2A小型機(jī)。CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖掌控、中斷輸入、脈沖輸入、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘機(jī)能等。CPM2A的CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械掌控應(yīng)用問(wèn)題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝掌控單元的理想產(chǎn)品。完整的通信機(jī)能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便的融合到工業(yè)掌控控制系統(tǒng)中。

　　三軟件編程

　　1.軟件流程圖

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　　流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出流程圖，才可能順利而便捷地編寫(xiě)出梯形圖并寫(xiě)出語(yǔ)句表，最終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫(xiě)出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)。依據(jù)四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的掌控要求，繪制流程圖如圖2所示。

　　2.程序部份

由于論文篇幅有限，這里只列出了已經(jīng)開(kāi)始兩段程序，供讀者參閱，見(jiàn)圖3。

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　　四結(jié)束語(yǔ)

　　四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的各個(gè)姿勢(shì)和狀態(tài)都由PLC掌控，不僅能滿(mǎn)足機(jī)械手的手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)等操作方式所需的大量按扭、控制器、位置檢測(cè)點(diǎn)的要求，更可通過(guò)接口元電子元件與計(jì)算機(jī)共同組成PLC工業(yè)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)掌控。使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便地嵌入到工業(yè)制造流水線(xiàn)中。

　　( 文章來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) )

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