四自由度氣動機械手及其控制系統的設計

林梓九

一、機械手電氣控制系統的設計概述

機械手主要由手指、手腕、手臂等運動部件組成，其結構見圖1。它有手臂升降氣缸A、手臂伸縮氣缸B、夾緊氣缸C、手腕回轉氣缸D、手臂擺動氣缸E氣動元件及輔助元件。其工作方式的選擇可以很方便地在操作板上表示出來，如圖2。

1.現場器件與PLC內部等效繼電器地址編號對照表(見表1)

2．動作順序執行表

該機械手的控制要求：手動啟動后，能從第一個動作開始自動延續到最后一個動作，動作順序見表2。

3．可編程控制器的選型

由系統的輸入輸出選擇可知，輸入信號全部為開關量以“三菱”FX0N-40MR型可編程控制器為例，其輸入點為24點，輸出點為16點，繼電器輸出方式，電源為AC100～240V，50/60HZ，可直接采用原控制電源AC 24V，滿足要求。

二、程序設計

1．系統的組成

操作系統包括回原點程序 、手動單步操作程序和連續操作程序，如圖4。

（1）回原位程序如圖 5所示。用S10～S14作回零操作元件。應注意，當用S10～S19作回零操作時，在最后狀態中在自我復位前應使特殊繼電器M8043置1。

（2）手動單步操作程序如圖6 所示。

（3）自動操作程序如圖7所示。當機械手處于原位時，按啟動X0接通，狀態轉移到S20，驅動上升Y0，當到達上限位使行程開關X1接通，狀態轉移到S21，而S20自動復位。S21驅動Y1手臂正擺，當到達正擺限位使行程開關X2接通，狀態轉移到S22，驅動Y2手臂伸出，當到達伸出限位使行程開關X3接通，狀態轉移到S23，驅動Y3置位夾緊，延時1秒，以使電磁力達到最大夾緊力，同時夾緊指示燈亮。當T0接通，狀態轉移到S24，驅動Y4手腕正轉，當轉到正轉限位，X4接通，狀態轉移到S25， 驅動Y3復位放松，夾緊指示燈滅，電磁力放松，為了使電磁力完全失掉，延時1秒。延時時間到，T1接通，狀態轉移到S26，驅動Y5手腕反轉， X5接通，狀態轉移到S27，驅動Y5 手臂反擺。X6接通，狀態轉移到S30 驅動Y7縮進，X7接通，狀態轉移到S31驅動Y10下降， X10接通，返回初始狀態。

2．PLC與現場器件的實際安裝接線圖

（I/O 端口分配接線圖見圖8）

（作者單位：廣東省工業高級技工學校）