MPS搬運單元吸吊式手臂結構性能分析

修學強

(陜西國防工業職業技術學院 機電工程學院，陜西 西安 710300)

MPS搬運單元吸吊式手臂結構性能分析

修學強

(陜西國防工業職業技術學院 機電工程學院，陜西 西安 710300)

通過模塊化生產加工系統，可以真實地模擬出一個自動生產加工流水線的工作過程。本文結合MPS設備，對其搬運單元的真空吸吊結構進行了性能分析，并對氣動回路進行了模擬仿真，達到了良好的應用效果。

MPS；自動生產線；真空吸吊；性能分析

模塊化生產加工系統(MPS)集中體現了機電一體化的技術實際應用。MPS設備是一套開放式的設備，用戶可根據生產需要選擇設備組成單元的數量和類型，最少1個單元也可自成一個獨立的控制系統，而由多個單元組成的生產系統可以體現自動生產線的控制特點，較為真實地模擬出一個自動生產加工流水線的工作過程。

MPS系統中每個單元都具有最基本的功能，陜西國防工業職業技術學院機電工程學院的MPS設備由6個基本組成單元組成，分別是上料檢測單元、操作手單元、加工單元、安裝單元、搬運單元和立體存儲單元，具體結構如圖1所示。在使用過程中，搬運單元是以氣動機械手臂的形式出現的，為了更好地提高其運動的穩定性和控制的精確性，將原設備上的導軌架及附在上面的SMC氣動平行手指進行改造，實現吸吊吸取工件并配合導軌完成工件的轉運，從而實現其原來的工作過程。

圖1 MPS設備各組成單元

1 真空吸吊結構

在低于大氣壓力下工作的元件稱為真空元件，由真空元件組成的系統稱為真空系統(或稱為負壓系統)。以真空壓力為動力源，作為實現自動化的一種手段已廣泛用于輕工、食品、印刷、醫療、塑料制品以及自動搬運和機械手等各種機械，如真空包裝機械中包裝紙的吸附、送標、貼標和包裝袋的開起，機械手抓取工件，玻璃的搬運和裝箱，精密零件的輸送，印刷機械中的紙張檢測和運輸等各種工序作業[1]。

真空發生裝置有真空泵和真空發生器2種，真空泵是吸入口形成負壓，排氣口直接通大氣，兩端壓力比很大的抽除氣體的機械，其主要用于連續大流量、適合集中使用且不宜頻繁起停的場合；真空發生器是利用壓縮空氣的流動而形成一定真空度的氣動元件，適合從事流量不大的間歇工作和表面光滑的工件。采用真空發生器結構可以更好地實現利用真空負壓行程的吸引力完成工件的自動吸放動作，通過使用真空發生器產生真空負壓,其結構簡單，體積小，使用壽命長，且產生的真空度(負壓力)可達88 kPa，吸入流量不大，但可控、可調、可靠，瞬時開關特性好，無殘余負壓。

MPS搬運單元真空吸吊裝置結構簡圖如圖2所示。當檢測到工件來料后，真空發生器開始工作，牢固吸取工件，伸縮臂向上縮回，再由電動機旋轉，帶動整個吸盤結構沿著導軌向左運動，到達左極限位置時電動機停止運動，伸縮臂向下運動，真空發生器停止工作，吸盤釋放工件，完成工件的搬運與抓舉工作，伸縮臂及真空吸吊結構圖如圖3所示[2]。

圖2 MPS搬運單元真空吸吊裝置結構簡圖

圖3 伸縮臂及真空吸吊結構圖

2 吸盤結構與工作特點

真空吸盤是直接吸吊物體的元件，是真空系統中的執行元件。吸盤通常是由橡膠材料和金屬骨架壓制而成，材料通常為丁腈橡膠與聚氨脂橡膠。

控制用真空回路如圖4所示，當起動手動閥向真空發生器提供壓縮空氣即產生真空，對吸盤進行抽吸，當吸盤內的真空度達到調定值時，真空順序閥打開，推動二位三通閥換向，使控制閥切換，氣缸A的活塞桿縮回(吸盤吸著工件移動)。當活塞桿壓下行程閥時，延時閥動作，同時手動閥換向，真空斷開(吸盤放開工件)，經過設定時間延時后，控制閥換向，氣缸A的活塞桿伸出，完成一次吸放工件動作。

圖4 真空回路

3 結語

本文針對MPS設備搬運單元的真空吸吊手臂的工作過程與氣動控制方式進行了簡單的分析，但對于其在PLC控制下的全自動運行、組態監控及數據通信等方面有待進一步分析與論證。

[1] 張金萍.基于自動上料機械手的液壓傳動系統設計[J].制造業自動化，2013,35(11)：153-156.

[2] 羅湛.基于PLC的卸料機械手設計[J].液壓與氣動，2011(5):1-3.

責任編輯鄭練

MPSHandlingUnitSuctionPerformanceAnalysisofArmStructure

XIU Xueqiang

(Mechanic and Electronic Engineering, Shaanxi Institute of Technology, Xi′an 710300, China)

Through abbreviation of modular production system，an automatic production line of work process can be truly simulate, in combination with MPS equipment, did the handling unit vacuum suction hanging structure performance analysis including the pneumatic circuit simulation, which obtained a good application effects.

MPS, automatic production line, vacuum suction hanging, performance analysis

TH 128

:A

修學強(1972-)，男，碩士，副教授，主要從事機電及模具方面的設計、教學等方面的研究。

2014-07-24