產品運輸的響應系統的優化

陳金宇 葉文斌 東莞理工學院 機械工程學院 黃市生 曾志彬 吳國洪 東莞市橫瀝模具科技產業發展有限公司 羅鴻彬 東莞市朝茗機電科技有限公司

0 前言

隨著科學技術的不斷進步，工業生產已經進入自動化、智能化的時代，自動化生產成為當前工業生產發展中的必然趨勢，在自動化生產中，無論是單機還是組合機床，在對部分工序進行處理時，都會用到機械手來輔助完成，因此對于機械手的控制也就成為影響生產質量的質量和效率的關鍵因素，需要相關技術人員的重視。

在工業自動化進程中，生產與包裝都趨向于全自動化，從原料到成品的這個過程需要很多道加工工序，在自動化過程中，機械手扮演了非常重要的角色。機械手能模仿人類手臂的某些功能動作，可以按照預先設置好的固定程序，對工件進行抓取、搬運，甚至裝配等，或者對工具進行操作。機械手可以說是最早的工業機器人，可以代替人工進行繁重或者重復的勞動，不僅可以提高生產效率，實現生產的自動化和機械化，還可以有效保護工作人員的人身安全，因此，在機械制造，冶金，電子等多個領域和部門得到廣泛應用。搬運機械手是在智能物流裝備中被廣泛應用的一種工業自動化產品。眾多機械手通常被用來抓取與移栽物體，有些零件體積較小，并且對表面有一定的要求，采用普通的剛性機械爪抓取易導致零件變形或刮花零件表面。并且現有的一些機械手的結構設計比較復雜，傳動效率低，在抓取移栽小型零件時表現出移栽速度慢的缺點。利用電機驅動的機械手是一種典型的機電一體化設備，具有著響應速度快、控制精度高、安裝方便等優點。

為提高抓取移栽效率、并且保證工件表面的質量，本文擬設計一種快速抓取移栽機構，大致為利用一個伺服電機驅動，通過擺動機構與U型槽，結合氣動吸盤，實現快速抓取移栽工件。下文將從機構設計方面與系統控制方式方面進行闡述。

1 硬件平臺設計

根據設計要求，本文所設計的抓取移栽機構包括軸座和與軸座相連接的伺服電機，伺服電機設置在軸座的后表面。軸座下方設置有底板，軸座的后表面還設置有肋板，肋板進一步與底板相連接，以加固整體結構。該抓取移栽機構還包括二爪卡件和擺件，二爪卡件設置在伺服電機的輸出軸末端，且與擺件相連接，二爪卡件和伺服電機通過鍵連接，二爪卡件和擺件通過螺釘連接。軸座的前表面設置有型槽機構，擺件和型槽機構之間設置有導向螺釘，U型槽機構的正表面上下方對稱設置有導軌和與之相配套的滑塊，滑塊的正表面分別設置有載板Ⅰ和載板Ⅱ，載板Ⅰ位于載板Ⅱ的上方。載板Ⅰ和載板Ⅱ的前表面共同設置了載板Ⅲ，載板Ⅲ的側面的凹型槽設置了卡件，卡件通過螺釘分別與載板Ⅰ和載板Ⅱ連接。載板Ⅲ的中間位置與導向螺釘相連接，受導向螺釘的作用，載板Ⅲ相對于導軌可左右運動，載板Ⅲ相對于載板Ⅰ和載板Ⅱ可上下移動。

本文所設計的抓取移栽機構還包括載板Ⅳ和移栽爪，載板Ⅳ設置在載板Ⅲ的下方，且與移栽爪相連接。載板Ⅳ與載板Ⅲ、載板Ⅳ與移栽爪均通過螺釘連接。該抓取移栽機構還包括擋片和限位開關，擋片設置在載板Ⅰ的上方，限位開關設置在軸座的上方，該限位開關是一種光電開關，利用擋片在手爪移動的過程中遮擋光電開關的激光發接過程從而獲知機械手經過相應的工位點，限位開關共有三個，均通過螺釘固定連接，用于定位三個工位點。

本文所設計的快速抓取移栽機構的電性連接部分，一號限位開關的一端連接PLC 的1.00接口，另一端連接PLC 的com-接口，二號限位開關的一端連接PLC 的1.01接口，另一端連接PLC 的com-接口，三號限位開關的一端連接PLC 的1.02接口，另一端連接PLC 的com-接口。PLC 的100.00接口連接一個2.2k的電阻，再進一步連接伺服驅動器的Puls+接口。PLC 的100.02接口連接一個2.2k的電阻，再進一步連接伺服驅動器的Dir+接口。伺服驅動器的Puls-接口與Dir-接口相連接，進一步與伺服驅動器的com-接口連接。伺服驅動器的U、V、W、GND接口分別與伺服電機的紅、白、黑、黃線連接。伺服驅動器的L1接口與L1C接口相連接，進一步與單相

交流220V電源的火線連接。伺服驅動器的L2接口與L2C接口相連接，進一步與單相交流220V電源的零線連接。

圖1 機構設計圖

2 控制方式

電機的末端與設置有導向螺釘的擺件連接，利用一個電機驅動，并通過導軌與滑塊、載板Ⅲ與卡件的傳動方式，使得移栽爪做U型移動。具體地，電機動作時，通過二爪卡件帶動擺件動作，進而通過導向螺釘帶動載板Ⅲ沿著U型槽機構運動，配合限位開關的作用，實現移栽爪具有三個不同的工位點，當擋片經過任一限位開關時，電機停止一定的時間，直到移栽爪在該工位完成動作，當擋片經過左右兩邊的限位開關時，電機還會改變轉向，結合吸盤動作，實現抓取與移栽物體。

3 結語

本文所做的工作為根據功能的要求設計了一種快速抓取移栽機構及控制系統。利用伺服電機驅動，并通過導軌與滑塊、載板Ⅲ與卡件的傳動方式，使得移栽爪在三個不同的工位點上做U型移動。結構簡單，能提高傳動效率，移載速度快；移載爪為真空吸盤，可抓取多類小零件，并且不會在抓取時導致零件變形或零件表面被刮花。