隨著社會生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快囤嗡，人們對生產(chǎn)效率也不斷提出新要求淆膏。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟蘑瓢、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善班痹，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境轩丁、組件價(jià)格低廉阀严、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)多析，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位砚凳。本文講述的氣動機(jī)械手有氣控機(jī)械手初祠、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)鳄橘、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成声离。主要作用是完成機(jī)械部件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中瘫怜，使零件搬運(yùn)术徊、貨物運(yùn)輸更快捷、便利鲸湃。
　　一四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及動作過程
　　機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖1所示赠涮，有氣控機(jī)械手(1)、XY軸絲杠組(2)暗挑、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)(3)笋除、旋轉(zhuǎn)基座(4)等組成。

　　其運(yùn)動控制方式為：(1)由伺服電機(jī)驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)角度為360°的氣控機(jī)械手(有光電傳感器確定起始0點(diǎn))炸裆；(2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動絲杠組件使機(jī)械手沿X垃它、Y軸移動(有x、y軸限位開關(guān))烹看；(3)可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)能帶動機(jī)械手及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動部分由直流電動機(jī)国拇、光電編碼器、接近開關(guān)等組成)郭宪；(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分燃灿；(5)氣控機(jī)械手的張合由氣壓控制(充氣時(shí)機(jī)械手抓緊，放氣時(shí)機(jī)械手松開)旧匈。
　　其工作過程為：當(dāng)貨物到達(dá)時(shí)预第，機(jī)械手系統(tǒng)開始動作；步進(jìn)電機(jī)控制開始向下運(yùn)動闯智，同時(shí)另一路步進(jìn)電機(jī)控制橫軸開始向前運(yùn)動害媚；伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到達(dá)正好抓取貨物的方位處，然后充氣犹耻，機(jī)械手夾住貨物财军。
　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動縱軸上升，另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫軸開始向前走春探；轉(zhuǎn)盤直流電機(jī)轉(zhuǎn)動使機(jī)械手整體運(yùn)動欧移，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進(jìn)電機(jī)再次驅(qū)動縱軸下降辑皿，到達(dá)指定位置后时簸，氣閥放氣跋炕，機(jī)械手松開貨物；系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次動作律适。
　　二控制器件選型
　　為達(dá)到精確控制的目的辐烂，根據(jù)市場情況，對各種關(guān)鍵器件選型如下：
　　1.步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器
　　機(jī)械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是北京四通電機(jī)技術(shù)有限公司的42BYG250C型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)捂贿，步距角為0.9°/1.8°纠修，電流1.5A。M1是橫軸電機(jī)厂僧，帶動機(jī)械手機(jī)構(gòu)伸扣草、縮；M2是縱軸電機(jī)颜屠，帶動機(jī)械手機(jī)構(gòu)上升辰妙、下降。所選用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器是SH-20403型汽纤，該驅(qū)動器采用10～40V直流供電上岗，H橋雙極恒相電流驅(qū)動，最大3A的8種輸出電流可選蕴坪，最大64細(xì)分的7種細(xì)分模式可選，輸入信號光電隔離疤草，標(biāo)準(zhǔn)單脈沖接口础甜，有脫機(jī)保持功能，半密閉式機(jī)殼可適應(yīng)更惡劣的工況環(huán)境孩板，提供節(jié)能的自動半電流方式怨拍。驅(qū)動器內(nèi)部的開關(guān)電源設(shè)計(jì)，保證了驅(qū)動器可適應(yīng)較寬的電壓范圍蛆删，用戶可根據(jù)各自情況在10～40VDC之間選擇灰蒋。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機(jī)的高速力矩，但卻會加大驅(qū)動器的損耗和溫升捅悦。本驅(qū)動器最大輸出電流值為3A/相(峰值)萍捌，通過驅(qū)動器面板上六位撥碼開關(guān)的第5、6目露、7三位可組合出8種狀態(tài)逗耕，對應(yīng)8種輸出電流，從0.9A到3A以配合不同的電機(jī)使用惯波。本驅(qū)動器可提供整步摘肤、改善半步、4細(xì)分漏峰、8細(xì)分糠悼、16細(xì)分届榄、32細(xì)分和64細(xì)分7種運(yùn)行模式，利用驅(qū)動器面板上六位撥碼開關(guān)的第1倔喂、2铝条、3三位可組合出不同的狀態(tài)。
　　2.伺服電機(jī)及其驅(qū)動器
　　機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動作采用松下伺服電機(jī)A系列小慣量MSMA5AZA1G滴劲，其額定輸出50W攻晒、100/200V共用，旋轉(zhuǎn)編碼器規(guī)格為增量式(脈沖數(shù)2500p/r班挖、分辨率10000p/r鲁捏、引出線11線)；有油封萧芙，無制動器给梅，軸采用鍵槽連接。該電機(jī)采用松下公司獨(dú)特算法双揪，使速度頻率響應(yīng)提高2倍拯羽，達(dá)到500Hz；定位超調(diào)整定時(shí)間縮短為以往松下伺服電機(jī)產(chǎn)品V系列的1/4链愉。具有共振抑制功能谐创、控制功能、全閉環(huán)控制功能拦吓，可彌補(bǔ)機(jī)械的剛性不足寸芦，從而實(shí)現(xiàn)高速定位，也可通過外接高精度的光柵尺子敷，構(gòu)成全閉環(huán)控制婆仪，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。具有常規(guī)自動增益調(diào)整和實(shí)時(shí)自動增
　　益調(diào)整兩種自動增益調(diào)整方式任团，還配有RS-485筑落、RS-232C通信口，使上位控制器可同時(shí)控制多達(dá)16個(gè)軸穷抹。伺服電機(jī)驅(qū)動器為A系列MSDA5A3A1A摸悲，適用于小慣量電動機(jī)。
　　3.直流電機(jī)
　　可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)有直流無刷電機(jī)帶動贾虽，系統(tǒng)選用的是北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的57BL1010H1無刷直流電機(jī)逃糟，其調(diào)速范圍寬、低速力矩大蓬豁、運(yùn)行平穩(wěn)绰咽、低噪音、效率高地粪。無刷直流電機(jī)驅(qū)動器使用北京和時(shí)利公司生產(chǎn)的BL-0408驅(qū)動器取募，其采用24～48V直流供電琐谤，有起停及轉(zhuǎn)向控制、過流玩敏、過壓及堵轉(zhuǎn)保護(hù)斗忌，且有故障報(bào)警輸出、外部模擬量調(diào)速旺聚、制動快速停機(jī)等特點(diǎn)织阳。
　　4.旋轉(zhuǎn)編碼器
　　在可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)上，安裝有OMRON公司生產(chǎn)的E6A2增量型旋轉(zhuǎn)編碼器砰粹，編碼器將信號傳給PLC唧躲，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的精確定位。
　　5. PLC的選型
　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求敢俭，選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A小型機(jī)乱孩。CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制纽宇、中斷輸入菲组、脈沖輸出、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等魁嚼。CPM2A的CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元庭匆，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品舌肝。完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)猩僧、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)動簡易機(jī)械手能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中沿信。
　　三軟件編程
　　1.軟件流程圖

流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出流程圖猩刁，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語句表组漏，最終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)新蟆。依據(jù)四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手的控制要求觅赊，繪制流程圖如圖2所示。
　　2.程序部分
　　由于論文篇幅有限琼稻，這里只列出了開始兩段程序吮螺，供讀者參閱，見圖3帕翻。

　　四結(jié)束語
　　四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手的各個(gè)動作和狀態(tài)都由PLC控制鸠补，不僅能滿足機(jī)械手的手動、半自動嘀掸、自動等操作方式所需的大量按扭紫岩、開關(guān)规惰、位置檢測點(diǎn)的要求，更可通過接口元器件與計(jì)算機(jī)組成PLC工業(yè)局域網(wǎng)泉蝌，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)控制歇万。使四軸聯(lián)動簡易機(jī)械手能方便地嵌入到工業(yè)生產(chǎn)流水線中。

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